浅谈锤击桩施工工艺及施工中常见质量通病的防治

浅谈锤击桩施工工艺及施工中常见质量通病的防治

预应混凝土管桩过去多用于桥梁、水工等基础工程中，但近年来在建筑工程中，特别是高层建筑物的深基础的桩基工程中较多选用。其直径一般为Φ400mm、Φ500mm，单节长度为9m、10m、11m、12m、13m，接长可达60～70m。本文叙述锤击桩施工方法及施工中常见的质量通病防治方法。

海口外滩中心一期华府天地桩基工程，设计地下室采用管桩PHC Φ400×95AB：单桩竖向承载力特征值Ru=1400KN，单桩有效长度为22米，共计567套桩；设计主楼采用管桩PHCΦ500×125AB：单桩竖向承载力特征值Ru=2000KN，单桩有效桩长为24米，共计：1601套桩。工程桩属摩擦端承桩，综合以上分析本工程采用HD62型筒式柴油锤击桩进行施工。此锤适用于桩端持力层为较厚的强风化或全风化岩层、坚硬粘性土层、密实碎石土、砂土、粉土层的场地，具有爆发力强、锤击能量大、功效高并施工前期准备时间短、施工速度快、检测简单快捷，造价低即单位承载力的造价低、节省施工费用、缩短投资者的投资回收时间。但不适宜以下场地：

孤石和障碍物较多的场地；

有薄而坚硬夹层的场地；

石灰岩地区；

上软下硬、软硬突变的场地；

基岩埋蒇较浅且倾斜较大的场地。

同时此锤工作时噪音大、振动大，会对周围居民的生活和工作造

成一定影响。

下面详细介绍锤击桩的施工工艺及在监理工作中遇到的质量问题的处理方法。

§、锤击桩的施工工艺

成桩分为以下几点步骤：测量定位→桩机就位→底桩就位、对中和调直、焊接桩尖→锤击桩沉桩→电焊接桩→再锤击→送桩→打至持力层→收锤。打桩的顺序一般为：按中间向四周；中间向两端；先长后短；先高后低的原则。

1、定位放线

打桩前应通过轴线控制点，逐个定出桩位，打设钢筋标桩，并用白灰在标桩附近地面上画上一个圆心与标桩重合、直径与管桩相等的圆圈，以便插桩对中，保持桩位正确。桩位的放样允许偏差为：群桩——20mm；单排桩——10mm。

2、桩机定位

在整个沉桩过程中，桩身的垂直度须首要保证，垂直度是影响沉桩质量的重要因素。因此桩机定位应符合以下几点要求，桩架龙口必须挺直，应确保桩锤、桩帽、桩身在同一轴线上，桩架要坚固、稳定，并有足够的刚度，锤击时不产生颤动位移。桩垫应有一定的弹性和韧性，有足够的厚度并经常检查，及时更换或补充。

3、吊桩

第一节管桩起吊就位插入地面时的垂直度用长条水准尺或两台经纬仪随时校正垂直度偏差不得大于桩长的0.5％，必要时拔出重插，

每次接桩应用长条水准尺测垂直度，偏差控制在0.5％内；，在施打过程中，桩锤、桩帽、桩身的中心线应重合，当桩身倾斜率超过0.8％时，应找出原因并设法校正，当桩尖进入硬土层后，严禁用移动桩架等强行回扳的方法纠偏。

4、沉桩

锤击桩宜采用低锤轻击或重锤低打，以有效降低锤击应力，同时应特别注意保持底桩的垂直，在锤击沉桩过程中都应使桩锤、桩帽和桩身中心线重和，防治桩头受力不均匀，造成桩头爆裂。

5、接桩

接桩时，上节桩应对直，轴向错位不得大于2mm。采用焊接接桩时，上下节桩之间的空隙应用铁片全部填实焊牢，结合面的间隙不得大于2mm。两桩法兰盘表面用铁刷子刷干净，露出金属光泽。焊接时宜先在坡口圆周上对称点焊6点，待上下桩节固定后拆除导向箍再分层施焊。施焊宜由2～3名焊工对称进行，焊缝应连续饱满，焊接层数不少于三层，内层焊渣必须清理干净以后方能施焊外一层，焊好后的桩必须自然冷却5～8分钟方可施打。焊缝必须保证连续饱满。

6、送桩

为了将管桩打到设计标高，需采用送桩器继续送桩。

7、收锤

工程桩要以试桩的最后贯入度（或单桩有效长度），控制好工程桩的施打，确保单桩顶面标高与单桩承载力达到设计要求。由于持力层可能起伏较大，桩长会有变化，要根据地质报告和施打情况选配合

适长度的桩节，以减少截桩浪费，收锤可按以下条件确定。

（1）桩端沉入持力层贯入度达到试桩收锤条件可以收锤。

（2）虽然未达到指定持力层，最后贯入度已达到40mm/10击（此时已达到锤击桩基承受极限），可以收锤。

8、遇下列情况之一，应暂停施打，并及时与设计、监理等有关人员研究处理：

①.贯入度突变；②.桩头砼剥落破碎；③.桩身突然倾斜跑位；

④.地面明显隆起；⑤.邻桩上浮或位移过大；⑥.桩的总锤击数超过2500；⑦.桩身回弹曲线不规则。

§、施工中常见的质量通病防治方法

在整个沉桩施工过程中，监理工作的主控项目为贯入度，辅控项目为标高，当贯入度达到设计要求，标高未达到设计要求时，如贯入度很小，并小于1cm时，为了防止桩头爆裂的危险，可以收锤；当标高达到要求，贯入度未达到要求时，应再进行三阵锤，每阵锤为十下。

在近4个月的桩基施工过程中，出现最多的施工质量通病无外乎为桩身断裂、桩头爆裂、桩身移位及未达到设计标高。针对以上情况下面介绍以下施工中常见的质量通病及防治处理办法。

一、桩身断裂

1、现象

桩在沉入过程中，桩身突然倾斜错位，贯入速度不正常，在桩顶的钢法兰与混凝土接触处裂碎，桩身断裂。

2、原因分析

(1)沉桩需要穿过1～2层较硬的土层时，造成锤击能量加大，次数加多。因在锤击时，会交替出现压应力和拉应力，压应力过大会将桩管打坏，拉应力过大易产生横向裂缝，桩在反复锤击疲劳作用下，造成破坏。

(2)遇到地下大块坚硬障碍物，把桩尖挤向一侧。

(3)稳桩时不垂直，打入地下一定深度后，用走桩架校正的方法，使桩身产生弯曲。

(4)多节桩施工时，相接的两节桩不在同一轴线上，产生了曲折。

(5)采用“植桩法”时，钻孔垂直度偏差过大，管桩穿人后造成桩身倾斜。

(6)制作桩的水泥强度等级不合要求，砂、石含泥量大，规格不准，使桩身局部强度偏低，养护碳化期不够而影响正常施打。

(7)桩在起吊、运输、堆放、吊立稳桩过程中操作不合要求。

(8)开口桩在高地下水位施打时，管内会产生较高的水压力，致使桩身产生垂直裂缝，造成桩被打坏。

3．预防措施

(1)施工前应将地下障碍物，如旧墙基、条石、大块混凝土等清理干净，尤其是桩位下的障碍物，必要时用钎探检查。桩的质量要认真检查，并作好记录，不符合要求的，不得使用。

(2)稳桩时，要进行双向校正，开始锤击时，要先打几次冷

锤再进行校正，无误后方可正常施打，待打入一定深度，发现倾斜，要找出原因，不得用走桩架校正的办法。

(3)施打前要详细分析地质报告，若有穿过较厚的硬夹层时，要选用“植桩法”穿透夹层，同时，钻孔时要双向校正钻杆的垂直度，也可选用射水沉桩等方法。

(4)管桩的法兰接盘或接长铁板预埋件(焊接法时)要严格要求，与混凝土接触处要加强振捣和养护，或提高一级强度等级。

(5)在高地下水位施打此种管桩时，要选用闭口桩尖。

(6) 接桩时，要保证上下两节桩在同一轴线上，接头处必须严格按设计要求执行。

(7)桩在起吊、运输、堆放过程中，按有关操作规程执行。

(8)要求施打的管桩，其强度必须达到100％的老桩。

4．治理方法

施工中发现断裂桩，应停打，会同设计人员研究处理方法。根据地质条件、上部荷载及桩所处的结构部位，可以来取补桩的方法。

二、桩头爆裂

1．现象

在击打沉桩过程中，与桩顶钢接盘(螺栓或焊接接盘)接触处的混凝土发生碎裂。

2．原因分析

(1)当桩头受锤击力作用时，桩头下混凝土发生纵向压缩变形，也产生了膨胀变形，所以在遭受过大锤击力作用时，易出现受拉

破坏，产生纵向裂缝，扩大、剥落以至破坏。

(2)预制离心管桩时，混凝土配合比不良，施工控制不严。

(3)桩头受锤击时，还会产生某种程度的锤击偏心，或拉应力集中现象，而预应力管桩中的纵向预压力也起不利作用，所以打桩破损最容易出现桩头部位(钢接盘与混凝土接触处)。只要桩身完好，一般桩身就不会发生问题。

(4)桩顶与桩锤帽未加减振材料或未及时更换减振弹性材料。

3．防治措施

(1)桩制作应严格按操作规程施工，离心旋转振动均匀成型，蒸养须达到要求时间，根据地质情况，可适当提高一级混凝土的设计强度等级，并采用快硬水泥，可有力地提高管桩的抗锤击能力，降低损坏率。

(2)施打前，可在钢桩头下沉混凝土部位加一道0．5m高的可拆式钢套箍(螺栓连接)，保护混凝土不致碎裂。

(3)稳桩前桩帽内预先放好合适的减振材料，如工业用的布轮、麻袋、纸袋等物，根据锤击时间与次数，要适时更换，保证减振效果。

(4)根据地质条件、桩断面尺寸、桩构件的长短，合理选择桩锤(见表9-1锤重选择表)，其原则以重锤低击为准。

(5)稳桩前先校正桩机架的垂直度，待稳桩后，再校正桩的垂直度，以保证桩被垂直打人，减小偏击现象，从而降低损坏率。