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桩施工研究 金城江区第八初级中学项目为例陈少杰(中铁二十五局集团第四工程有限公司 广西 柳州)摘 要:桩复合地基(水泥粉煤灰碎石桩)具有极强的粘结力 它的结构包括桩、桩间土以及褥垫层 可以有效地支撑结构物的稳定性 对此 以金城江区第八初级中学项目为例 探讨 桩在工程中的应用关键词:桩复合地基 原因分析 断桩中图分类号:文献标识码:文章编号:()桩复合地基 也称为水泥粉煤灰碎石桩是一种新型的建筑技术 它的优势显而易见:施工方便、成本低廉、使用寿命长 已被普遍采纳 成为建筑行业的首选 在金城江区第八初级中学项目中 桩也得到了应用 由于 桩的特性导致施工过程中容易出现断桩的情况 本文总结了几个容易断桩的原因以及几个可以规避断桩的建议 工程概况本文研究的案例工程 金城江区第八初级中学项目工程位于河池市金城江区六圩镇内高峰山 工程规模:宿舍地上 层地下为一层 宿舍为地上 层 食堂 层、教学楼为地上 层、报告厅地上 层、阅览为地上 层、风雨球场地上 层看台 层、东大门 层、北大门 层、总建筑面积约 整个地质结构都是由黏土角砾组成的 金城江区第八初级中学 桩复合地基研究探讨 地质情况阐述根据地勘报告描述本项目基底土层为素填土和含黏土角砾 属土质地基 地基的均匀性较差 地基压缩层范围内各土层层面坡度大于 属不均匀地基 经过精心计算 设计单位决定采用 桩复合地基技术来改善地基结构 复合地基与桩基础的区别桩基是桩基础的简称 是一种广义的深基础它是由桩和连接桩顶的承台组成 复合地基是在天然地基中设置一定比例的增强体 并由原土和增强体共同承担由基础传来的建筑物的荷载 这样一种人工地基称为复合地基 这里的增强体是由强度和模量相对原土高的材料组成 习惯上讲纵向增强体称为桩 需要指出的是 不论是碎石桩、水泥土桩 还是强度和模量很大的水泥粉煤灰碎石桩 都视为天然土体中的增强体 它和原土一起形成复合土体 属于地基的范畴 而桩基础的桩是深基础的一部分 与上述的增强体是有本质区别的 桩复合地基的受力机理 桩复合地基承担垂直荷载的能力有限 桩身及桩之间的土壤承载力较弱 但是 为了确保桩身及桩之间的稳固性 基底底部会施加适量的垫层使桩身能够朝上穿插 而且 为此 垫层的厚薄也会相应地进行调节 从而确保桩身及桩之间的稳固性 当 桩与自然土壤结合 并且面临来自上方的垂直荷载的情况时 桩之间的土壤会因为压缩量较小 导致桩之间的负摩擦力较小 桩之间的土壤就会更容易地与桩之间的地基接触 并且会提高桩之间的附属物的强度 如果负荷达到了某个临界点 那么桩的负荷会大大增加 这会导致负荷逐渐增加 并且可能会导致负荷稍微偏离桩之间的土壤然后这种情况会迅速改变 使得土壤应力逐渐变得平衡 桩复合地基的优势及缺点 复合地基的优势)置换作用 复合地基的替换效应 也被称为桩体效应 是指当施加荷载时 桩体的强度、模量以及其所产生的应力 都会远远超过桩间土的应力因此 复合地基的替换效果的好坏 很大程度上取决于其所采用的基础结构的复杂性 在复合地基置换中 散体桩的作用最少 而黏结强度桩的作用最强 通常情况下 随着桩的延伸 复合地基置换的效果会有所改善 尤其是黏结强度较强的桩 其替换效果会更为突出)挤密、振密作用 通过应用非排土技术 以及振动桩技术 我们能够有效地降低桩之间的孔隙比 并且能够大幅提升桩之间的土壤结构 从而达到更好的桩之间的结合效果 例如 通过振动沉管技术 我们能够制作出更坚固的碎石桩 应该说当处理饱满的软黏土、硬的黏性土、粉土、密实砂土时 采用振动法施工桩 将会导致孔隙比的提高、建材发展导向 年 月第 卷第 期密实度的下降以及承载力的显著下降 从而导致桩之间的土壤紧张程度加剧)排水作用与减载作用 桩基是一种常见的地基结构 它们通常具备较佳的水密性 例如碎石桩、砂桩、桩 通过使用这些桩基 可以促进孔隙水的流动 增强桩之间的土壤结构 从而改善地基的抗震能力 采用这种方法可以替换掉传统的桩基从而使得地基的稳定性得到改善)桩对土的约束作用 桩与桩之间的联系可以显著地降低地基的抗拉变形能力 特别是当承受的负荷不变时 桩的存在可以显著地抑制地基的抗拉变形 进一步增强复合地基的抗拉变形性)适用性广 承载力提高幅度大 桩复合地基技术能够有效地应用于各种地质环境 包括非饱和和饱和的粉状、黏状、填充物、沙粒和淤积物 经过改良 复合地基的抗压能力能够大幅度增强 达到 倍以上)施工简便 工期短 采用 桩施工技术可以通过使用长螺旋钻成孔泵送混凝土法 而无需进行任何预先准备的工艺 从而大幅缩短成桩的周期 极大地提高施工效率)保护环境 桩施工可以省去泥浆护壁的麻烦 而且不会产生环境污染 这样不仅可以节省资金 而且在城市中也是一种很好的选择 桩复合地基的缺点)在地下水位较低的情况下 钻孔几乎不可能实现)如果劳动力短缺 将会严重影响工期 但也不能过分依赖劳动力 因为在完成护壁的强度要求上 必须花费相当长的时间)在挖掘过程中存在一定的风险 如果出现塌陷 可能会导致严重的后果)由于运输和起重设备的限制 单节的长度通常较短 因此需要进行接桩)由于使用了大量的钢材 预制桩的成本相对较高)由于预应力铰线或填心强度较高 因此这种桩可以应用于抗拔桩 而不需要考虑水平荷载的影响 桩复合地基施工工艺选用及施工工艺施工工艺的选用 采用振动沉管灌注 桩施工技术 使用振动沉管作为桩基施工技术 特别是在处理黏稠、粉尘、淤积物和轻微的沙子时 效果更佳 然而 由于该区域存在较多的砾石和颗粒较小的沙子 因此在成桩过程中会遇到较多的挑战甚至会导致成桩失败优点:)主要体现在对软土的处理效果较好尤其是砂土 淤泥质土、粉土等 对这些土 它的挤密效果好 同时可消除其液化效果 达到增加侧摩阻力 复合地基的综合承载力)工程成本相对较为便宜缺点:)由于施工过程中难以控制质量 如果没有得到有效的管理 就有可能出现缩颈断桩、夹泥等问题 而根据有关数据显示 采用这种工艺施工的灌注桩事故率高达 )难以穿透硬的土层 如砂层 卵石层 碎石层、包括较硬的黏土层等 若不能穿透 就得采用其它工艺引孔 或者采用其它工艺 这就给施工带来麻烦 同时增加一些附加费用 进度也就受到影响)由于振动和噪声的严重污染 我们发现该区域并未受到太多的不利影响)已经建成的建筑物 或者正在进行的建设项目 其基础振动可能会造成严重的后果 例如人工挖孔桩基础的使用)在施工过程中 混合料的水平传送通常采用翻斗车或者手动搬运 这样的传送速度比较慢 而且会导致部分材料的浪费 尤其是针对那些比较大的桩 由于搬运过程中的空间限制 使得搬运更加困难)这种方法不需要进行预处理 但如果使用了黏稠的泥浆 就有可能使得地表变得不平整 从而影响到施工质量 特别是对于那些具有较大变形的泥浆 这种情况更为严重)根据最新数据 由于施工效率较低 每日只需安装 以上 因此 为了满足预定的工期 必须额外安装大量设备 从而使得总体耗费达到 个 然而目前现有资源仍无法满足此需求 采用长螺旋 桩施工技术优点:)噪音低 无泥浆等环境污染)采用成孔制桩技术 可以有效地减少振动 从而避免新桩对已桩的不利影响)这种材料具有很强的穿透能力 可以穿过坚硬的土壤 例如碎石、粘土和砂层)经过调查 我们发现施工效率非常高 每台设备一天能够完成约 的工作 这样就能够减少对设备的投入)桩的质量优良 可以轻松控制 而且对桩之间的土壤强度影响很小缺点:)混合料的流动性、稳定性以及混合物的组成都有较大的改变 而且需要满足更加苛刻的混合比)对地下水位以下的桩可能会有一定的影响)工程造价成本相对较高因拟建位置土体均为素土和黏土角砾 且多为黏土角砾 经过对比以上两种施工工艺的优缺点比选后 由于黏土角砾层质地较为坚硬不宜采用振动沉管灌注 桩施工工艺 故项目部决定采用长螺旋 桩施工工艺进行施工 施工工艺流程 成孔)采用 桩的施工方法 通常是采用振动沉管灌注桩和长螺旋桩 根据桩的平面布局如果采用振动沉管灌注桩的方法 需要把预先构建的钢筋混凝土桩尖精确定位在 以下的低空 并且桩管要垂直于插入桩尖 桩管和桩尖的主轴要完 年 月第 卷第 期 建材发展导向 全对齐 桩管的内部也要保证清洁)在施工过程中 必须使用经过认证的实验室确定的混合料的混合比例 并且要求精确的控制投料和混合的速度 以确保混合料的混合度达到最佳状态)在把桩管放到预定的位置 当它们深深地扎根在地面上 时 就要立即加工 在把桩管里填充完混凝土之前 要先振捣 然后才能继续拔出来 在振捣的同时 要继续拔出来 每次拔出 就要停下来 )根据土壤的特性 拔管的速度应该保持在 /之间 而在一般的土壤条件下 这个速度可以达到 /)在进行拔管操作时 应特别注意避免缩颈或断桩的情况 在必要的情况下 建议使用较慢的拔管速率()并在 内进行一次强烈的振动 特别是在桩管的底部距离地表 的情况下 更需要小心)在将桩机移动至地表 并经过检查 确保桩的质量达到规定的标准 然后使用湿润的黏土将其固定 以便开始下一步的桩的建造)在施工过程中 若发现桩身混凝土和桩之间的土壤出现了膨胀 则需要进行隔离和断裂 柔性褥垫层施工)通过设计合理的柔性褥垫 可以将桩顶朝上推进 以便桩之间的土壤得到充足的支撑 并且可以更好地利用桩之间的负重)通过摩擦 可以增强 桩复合地基的耐久性 并且可以缓解地基的不均衡沉陷 在桩顶与桩之间的土壤表面 应设置柔软的褥垫 粒径在 之间 由级配碎石或砂石组成 为了满足地基的承载能力以及桩的结构强度 褥垫的厚度通常在 之间 此外还应使用碾压、夯实、振实等技术来加固 在施工过程中 要求各个部位的材料都要被平整地覆盖并且最多要进行 次的压缩 现场检验)在采购混凝土配方时 应当确保其来源的原材料已经获得了相应的产品认可 并且提供了相应的材质检测报告 在采购的水泥、粉煤灰经过随机抽取并经过严格的检测之后 方可应用于桩基施工)在灌注混合料的施工过程中 应当从搅拌地点随机抽取样品 并由现场监督人员进行检查 每班至少要制作 组(块)的试件)在“跑桩”桩基施工完成之后“跑桩”项目应当对所有桩的质量进行全面的审查 包括对其桩的外观、安装方式、使用寿命等 并对其进行详细的评估 在“跑桩”项目中 应当对所有桩的外观、安装方式等 进行全面的审查 并对其桩的设计承载能力和沉降情况 按照 倍的荷载对其进行 的静压 最终撰写“跑桩”的质量审查报告)在进行桩位复查之前 必须对桩的数目、位置以及顶部的外形进行全面的审核 一旦发现存在缺陷或者超标的情况 必须立即通知设计单位并采取相关的补救措施 同时 要求现场的监理人员密切关注)在进行桩基施工前 必须进行静载测试 测试桩的数量至少占桩的 并至少为 根 这样才能够准确地比较地质资料 评估桩基设备及其施工方法 并确认所采取的技术措施)在进行桩身的低应力试验时 我们需要对所有两个桩进行检查 并确保每个桩的检查次数都在桩的 以上 每个桩的检查次数都至少为 根)检测疑问桩时 可以通过挖掘或抽芯检验来确定 抽芯应在桩成立 后进行 桩复合地基常见质量问题比较常见的 质量事故就是浇筑过程中钻头拔出过快导致桩身断裂 另一种就是采用机械进行挖掘桩头 但是在开挖过程中 桩身导致桩身断裂 这两个问题是 桩施工中比较常见的特别是第二种情况 桩身断裂处理起来不仅棘手而且也非常麻烦 常见的质量问题的根源以及解决方案当浇筑过程中 若钻头拔出速率超标 将会引起桩身的断裂 这种情况的原因可能是 当钻头拔出速率超标 使得混凝土分散 从而使得桩的强度变得不均匀 从而受到土的侧向压力 最终引起桩的断裂 为了防止这种情况的发生 应该提前向桩机司机提供有关 施工规范的技术指导 并且确保施工质量 同时 应该采用适当的措施来解决这种情况 其中最常见的措施之一便是 采用适当的断桩 并且通过静载测试来确保其符合设计要求尽管无法解决这些问题 但通过严格掌握施工技术我们仍然有望有效地防止这些情况的出现 第二种就是机械开挖造成的断桩 这类问题主要原因在于施工机械开挖时对土层扰动挤压产生侧压力造成 桩桩身断裂 一般这类问题的桩身断层处都在设计标高附近属于浅层断桩 常规的处理方法是挖出断层