关于建筑桩基工程施工质量监理关键点的分析

2021-07-15彭玉文

工程技术与管理 2021年10期

彭玉文

中国铁路广州局集团公司长沙工程建设指挥部，中国·湖南长沙 410007

1 引言

随着中国国民的经济水平不断提高，对物质生活的要求也越来越高，除了对吃穿的要求日益增加，对居住、办公条件的要求也逐渐提高，这也促进了建筑行业的发展。随着市场对建筑要求的提高，建筑结构也趋于复杂，导致桩基的建设也逐渐变得复杂。人口在不断增加，但是驻地面积是有限的，所以要建高楼，也就需要提高桩基的牢固程度，为了保证桩基的质量，对施工过程中的质量监理是必不可少的。桩基能在很大程度上保证建筑的稳定性，确保建筑地下部分的承重性，能有效地避免不均匀沉降情况的发生。尤其是一些软土的地面，需要在上面进行建筑施工时，使用桩基能保证施工的安全、建筑的稳定以及建筑的使用寿命。论文主要针对桩基技术的施工中的质量监理进行分析阐述。

2 技术简介

2.1 桩基技术简介

桩基技术主要分为振动沉管灌注桩、引孔沉管灌注桩、螺旋钻孔压浆成桩、钻孔灌注桩等，要根据不同的施工地点和桩基技术的适用性来确定不同的桩基技术，并灵活运用。例如，振动沉管灌注桩适用于一般黏性土、淤泥等，与预制桩相比，它的优点较为突出，可以有效节约成本，并且施工过程中噪声污染较小，与钻孔桩相比，施工工艺简单，施工进度快，不会有排污问题的困扰。但是只能用于软土地基，桩径小，单桩承载力低[1]（见图1）。

图1 振动沉管灌注桩流程图

2.2 桩基技术应用情况

桩基技术主要应用于以下几类建筑：对于地基要求较高的建筑；要尽量避免较大沉降的建筑；规模较大的重型工业厂房等承载压力大的建筑；建筑重心较高的建筑物；在地面发生振动的时候会受到较大影响的建筑；建立在软土质或其他特殊土质上的建筑；需要使用寿命较长或永久性建筑；抗震建筑等[2]。

3 桩基施工的技术要点及质量管理

建筑桩基工程的质量监理工作有两大基本原则：第一个是前期准备原则，即在项目开工之前要制定好详细的计划，制定好科学严格有序的监管体系，保证整个施工过程的安全性；第二个原则是现场督导原则，指的是监理人员必须随时对施工过程进行监督，把握好施工的进度等情况，确保整个施工的质量[3]。

3.1 做好前期勘察工作

在进行桩基施工之前，必须严格对施工地点进行勘察，安排专业人员对施工地点进行考察，考察的主要内容包括地质的情况、建筑场所的情况等。例如，土质松软度、地下的地层的类别情况、土壤的成分、是否有硬土石块等，对数据进行分析整理，勘察之后撰写详细的报告。除此之外，有关施工现场的水文地质条件和气候条件也需要进行详细的调查，方便对桩基施工提供更详细的信息，进行施工计划。勘察是很重要的一个环节，是建筑工程的参考要素之一。

3.2 合理选择桩基形式

建筑物的使用时间往往长达数十年，桩基作为保证建筑物安全性以及使用寿命的基础，施工技术必须要达标，这就需要选择合适的桩基技术。建筑历史文化悠久，因而有关于桩基的技术历史也较为久远。随着新时代的到来，桩基技术也有了新的改变，融入新时代的技术，逐渐发展，紧跟时代的步伐，技术的发展也推动了建筑行业和人类文明的发展，成为现代建筑技术中不可缺少的一份子。

现在桩基技术种类繁多，选择合适的桩基技术对于策划人员来说是施工项目中的一大难点，这不仅需要设计人员熟悉掌握各种桩基技术的优劣势、适用的土质、施工地点，还需要技术人员对施工地点十分熟悉，好的桩基技术代表着建筑施工成功了一小半，所以对桩基技术的合理选择，是发挥桩基作用的重要基础。在进行选择时，要结合勘察报告进行施工设计，需要格外注意的是，若是施工场地曾经有过大沉降的建筑物施工，是不合适进行桩基施工的。

3.3 施工顺序

施工时必须按照工程步骤进行施工，包括测量放线、开挖桩孔、构造支护壁模板、浇灌护壁混凝土、拆除模板等多个步骤，按照顺序施工能提高施工的效率，减少错误。在进行施工方案的设计时，也需要根据实际情况合理安排施工顺序。

施工场地必须做好“三通一平”，设置排水沟，防止积水的产生，并做好相应措施。施工现场的出土路线应该保持畅通，挖桩之前，需要按照图纸进行测量放线，并在桩中心点的位置上延伸画出四个桩心控制点，用牢固的木桩标定。

3.4 钻孔施工质量管理

在进行钻孔施工之前，首先要对施工地面进行整理，确定桩位，设置好护筒，准备好相应的钻孔机器设备，确保成孔的连续性施工，要对钻孔过程进行严格地把握控制，防止钻孔坍塌，保证钻孔施工的高质量。若是在钻孔过程中遇到硬土或者石块，可加大压力，保证钻孔顺利施工。如果是多台钻机同时工作，需要保持钻机之间的距离，或者是注意成桩的时间间隔。另外，在成孔过程中，还需要注意保持泥浆液面的平稳性，保持泥浆的密度。

3.5 预制混凝土桩与钢桩质量管理

在进行预制混凝土桩和钢桩的施工时，可能会因为施工技术质量问题，如出现焊接不牢固等出现桩基断裂的情况，为了防止这种情况的发生，需要在打桩前对地下土层进行研究，研究岩层的走势、分布等情况，确定地下的情况以及是否存在溶洞等，再进行合理的施工设计。施工时尽量采用静压法施工，根据桩机压力表读数初步确定桩承载力，并据此直观判断桩的完整性，这样做可以使岩石受到的冲击反力降低，减少断桩的出现。还可以借增加桩径、增强刚度等手段来减小桩尖钢板厚度；控制静压桩的施工终止压力及承载力；控制桩端入持力层。

对于钢桩的质量管理，最主要的工作就是对钢筋材料进行检查管理。根据规定对其进行质量检验，检验合格之后才能投入使用。

3.6 灌注桩施工质量管理

灌注桩施工中经常出现孔壁坍塌、桩身缩颈或膨胀、钢筋笼上浮、孔底沉渣超标等问题，解决这些问题可以采用钻孔灌注桩技术。这种技术在桩端进行持力层的钻进时，缓慢的上提钻斗，保持孔内水位高出地下水位2m，借孔内水压来对抗孔外压力，避免孔壁坍塌。如果地层中有流沙和淤泥存在，就要进行清孔工作，选用恰当的机械和优质泥浆，反复将孔内悬浮的钻渣替换出来，清孔时间不少于孔内泥浆循环3次的时间。如果不进行清孔，就有可能因为流沙和淤泥导致孔底的沉渣超标或泥浆太稠，以致在灌注混凝土时，管外的反压力迫使管内的混凝土卷入稠泥浆，形成夹泥层，进而引发断桩废桩。清孔时要注意维持孔内水头达到一定高度，以免发生坍孔。另外，混凝土灌注工作必须连续、迅速，否则一旦混凝土完成初凝，那么后来灌入的混凝土就会和之前的混凝土产生裂缝，降低桩基强度（见图2）。

图2 灌注桩施工流程图

另外，为了保证桩头的质量，一方面需要保证混凝土的强度，另一方面在进行混凝土的灌注时，实际灌注高度要高出设计时桩顶的高度。

3.7 断桩的防控管理

相信断桩都大家是最担心又很难完全避免的事，不论从处理难度还是对工程质量、成本费用、工期影响方面考虑，断桩都是麻烦事。究其原因，大致可以分为：①混凝土因素；②施工不当；③其他（塌孔、交通堵塞、机械故障等）。发现质量问题，施工单位切忌自行处理，必须报监理、业主，然后会同设计、勘察等相关部门分析、研究，做出正确处理方案，并由设计部门出具修改设计通知。

第一，混凝土因素。水下混凝土坍落度一般设计为180～220mm，前两车混凝土坍落度宜取大值，200～220mm之间，特别对于C50级以上混凝土相当重要，混凝土断桩原因80%是发生在前3车混凝土，商品混凝土因为运距大、偶然因素相对多，还应尽量放大坍落度。另外，很多单位前期对坍落度试验比较重视，但一段时间后为图省事，不再做坍落度试验。这将大大提升断桩风险，所以经常是后期断桩比前期多。对于商品混凝土，施工单位试验室应多与搅拌站试验室联系，及时调整相关参数。

初凝时间，一般不小于2.5h，对于运距较远、桩长较大时，初凝时间较大，但不超4h。对于灌注时间较长的首批混凝土可适当增加缓凝剂。严禁因时间过长任意加水来延长初凝（见图3）。

图3 水下混凝土灌注断面图

严格把好材料关，严格控制粗骨料最大粒径不大于导管内径的1/6 ～ 1/8 和钢筋最小净距的1/4，细骨料的级配选择良好的中砂，同时注意剔除细骨料中的大卵石。由于搅拌站控制不严，偶尔也能看到200mm左右的大石块。所以建议在混凝土漏斗口加焊两根钢筋，防止大石块进入堵管。

第二，施工不当因素。施工不当主要是指因施工方法不正确，导致断桩。主要包括卡管、导管漏水、拔管过快、首批混凝土数量不够等。这些主要由管理水平、作业队的施工经验决定[4]。

卡管主要是指导管接头勾住钢筋笼，导致无法拔出。对于小直径800mm及以下桩基施工发生较多，特别当桩长超过40m时更难控制如桩径小于等于600mm时，用直径250mm的导管，桩径600mm减去保护层、钢筋断面和导管断面，钢筋与导管外壁的间距在钢筋笼、导管都居中的情况下仅80～90mm。稍有偏斜，间距更小，灌注混凝土时可能发生物料从间距中返不上来发生堵管，造成断桩。因间距小在拆卸导管时，容易钩住钢筋笼，使钢筋笼上浮。因此，桩径小于等于600mm时，应用200mm直径的灌注导管输送混凝土。如果发生卡管，可调用挖机，向下压导管然后再往上提升，如此反复几次即可；如果挖机压不动导管，则调用旋挖机，将旋挖机钻头取下，用钻杆公方插入导管固定后旋转下压，再上提升，反复几次一般能解决卡管问题。解决卡管后，切不可向首灌混凝土进行冲管。

为图省事，作业队经常未试导管节与节之间的拼装，就向孔内下导管，以致导管节间漏水没有发现，造成护壁泥浆漏人入导管，发生水下混凝土灌注失败事故。因此，导管与密封圈的型号要匹配，每次接导管前要检查密封圈是否完好，拆卸下来的导管立即用清水把管口和内壁全部冲洗干净，严禁用后不清洗，用时再敲打去除水泥浆，损坏导管的连接口。新导管使用前，要试拼装通水试压合格（压力约1MPa）才能下孔使用。

有些桩基浇筑队伍为了方便拔管拆卸，尽量选择较小的灌斗，或由于计算错误，导致首批混凝土数量不够，发生断桩。因此，混凝土灌注前应计算初灌量，初灌斗体积应大于初灌量要求，具体计算如下：

初灌量：V＝лD2（h1＋h2）K/4＋лd2（H－h1－h2）γ1/γ2/4

其中：D为桩孔直径；d为导管内径；h1为导管底端至孔底距离（0.3～0.5m）；h2为导管埋入混凝土深度（不小于1m）；γ1为泥浆比重；γ2为混凝土比重；H为桩孔孔深；K为富余系数（一般为1.15～1.18）。