土木工程专业毕业论文
成人教育学生毕业设计桩基础工程质量控制
学生姓名：徐雪松
职
黑龙江工程学院成人教育学院二○一五年四月·哈尔滨
The Graduation Design for Bachelor's Degree
Quality control of the pile foundation in
Nantong new city community
Candidate:Xu Xuesong
Specialty：Construction engineering
Class： 1302
Supervisor： Associate Prof.Cao Jianping
Heilongjiang Institute of Technology
2015-04·Harbin
毕业设计（论文）任务书
摘要
桩基础广泛用在建筑物特殊地基的处理上，具有极其重要的作用，但是人们对建筑物质量控制上总是出现各种各样的问题，如果建筑物的基础出现质量问题，建筑物就容易出现安全隐患，人们的正常居住安全不能够得到保障。因此，要在经济合理的原则下，对地基和基础的质量提出严格的要求。
《建筑桩基技术规范》中明确指出桩基的设计与施工应综合考虑地质条件上部结构类型荷载特征施工技术条件与环境检测条件等因素精心设计施工，设计施工人员要按照质量要求和技术规范切实严格进行质量控制。本论文根据《建筑桩基技术规范》和《建筑地基基础技术规范规定》的桩基础的施工标准和技术参数，对施工过程中的每一个步骤的质量进行严格控制，对施工过程中出现的质量问题进行系统分析，及时纠正和预防，对工程的质量进行验收，使得工程能够顺利地进行下去。实际工程中人们对建筑物的质量管理只要严格遵守规范和标准，工程质量就能够有效保证。
关键词：桩基础，混凝土灌注桩；混凝土预制桩；质量控制
ABSTRACT
Pile foundations are widely used in the handling of special buildings, has an extremely important role, but it is always on quality control of buildings, various kinds of problems, if the basis for building quality problems, building easy to a security risk, it's normal residential security can not be guaranteed. Therefore, to the principle of economic rationality, on the basis of the quality of the proposed foundation and stringent requirements.
"Specification of Pile Foundation" clearly states that the design and construction of pile foundation should be considered the type of geological conditions, load characteristics of the upper structure construction technology and environmental testing conditions, conditions and other factors carefully design and construction, design and construction staff to the quality requirements and technical specifications in accordance with the effective strict quality control. According to the paper, "Building Pile technical specifications" and "technical specification of building foundation" of the pile foundation construction standards and technical parameters of the construction every step of the process of strict quality control, quality of construction occurred during issues of system analysis, and timely corrective and preventive, acceptance of the quality of the project, the project was able to go smoothly. People building the actual project as long as strict quality control norms and standards compliance, quality can effectively guaranteed.
Keywords: Pile foundation,Concrete pile;Precast concrete piles;Quality control
目录
摘要...............................................................................I ABSTRACT........................................................................II 第一章绪论 (1)
1.1桩的发展背景 (1)
1.2桩基的分类 (1)
1.3桩的特点 (2)
1.4桩基础的作用 (2)
1.5桩基础适用范围 (3)
1.6桩基础工程的质量控制要点 (3)
第二章混凝土灌注桩的施工质量控制 (5)
2.1混凝土灌注桩的定义和特点 (5)
2.2桩型的适应条件 (5)
2.3混凝土灌注桩施工质量控制要点 (6)
2.3.1施工质量控制 (6)
2.3.2施工过程质量的重点控制 (6)
2.3混凝土灌注桩质量控制措施 (7)
2.4混凝土灌注桩基础缺陷及防治措施 (9)
2.4.1人工挖孔桩 (9)
2.4.2钻孔灌注桩 (10)
第三章钢筋混凝土预制桩的施工质量控制 (12)
3.1钢筋混凝土预制桩的定义和分类 (12)
3.2 钢筋混凝土预制桩制作、起吊、运输和堆放 (12)
3.3 混凝土预制桩施工质量控制 (13)
3.3.1打桩前的准备工作 (13)
3.3.2打桩顺序 (14)
3.3.3打桩 (14)
3.4打桩施工质量要求 (17)
3.4.1桩停止锤击的控制原则 (17)
3.5打桩施工常见问题及注意事项 (18)
3.5.1沉桩对周围环境的影响及防治 (19)
3.6打桩质量验收 (20)
3.7其它方面的质量控制要求 (20)
第四章总结与展望 (21)
4.1总结 (22)
4.2 展望 (23)
参考文献 (24)
致谢 (25)
第一章绪论
1.1桩的发展背景
桩基础是最古老的基础形式之一，智利文化遗址中距今约有12000年。我国浙江余姚河姆渡遗址表明，我们的祖先在7000年前已用木桩插入土中支撑干阑式房屋，在漫长的历史过程中，桩基有了很大的发展变化，特别是近代，桩基础从型式到工艺和规模都有了飞跃的发展。今天它已成为软弱地基上高、重建筑物、桥梁、码头、海洋平台等结构最常用的基础形式。并且它在施工技术革新、桩型开发应用和设计理论研究各方面至今仍然异常活跃，显现出强大的生命力和广阔的发展前景。
作为基础结构的桩，是将承台荷载(竖直的和水平的)全部或部分传递给地基土(或地岩层)的具有一定刚度和抗弯能力的杆件。桩顶可以做成专门的钢冒，也可伸出钢筋与基础连接;桩身可以是柱形，也可以是锥形；表明可以是垂直的，也可为槽形或螺旋形，其断面形状有圆形、环形方形矩形多边形、三角形或H形等。桩端可以是锥尖形，或平底的，也可能扩大成台形、蒜头形或梨形的。
1.2桩基的分类
(1)桩的种类较多，按桩身材料可分为木桩、混凝土或钢筋混凝土桩、金属桩、砂石（灰）桩等四种类型。木桩自重小，具有一定的弹性，又便于加工、运输和施工，但承载力小，在干湿环境下易腐烂，只在木材产地使用；混凝土和钢筋混凝土桩坚固耐用，承载力大，可按需要的截面形状和长度制作，不受地下水位变化的影响，施工也方便，在建筑工程中应用最为广泛；金属桩承载力高，设计灵活性大，桩长容易调节，运输较方便，但耗钢量大、成本高，目前我国只在少数重点工程使用；砂石（灰）桩可就地取材，不用三材，价格低廉。主要用于饱和软土层或松散杂填土的地基加固，起到固水排解及挤密土层的作用。
(2)按桩上的荷载机理可分为端承装和摩擦桩两种类型端承装是指在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端阻力承受的桩；摩擦桩是指在极限载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力承受的桩。
A 端承桩 B摩擦桩
图1 端承桩和摩擦桩
(3)按桩的使用功能分为竖向抗压桩（抗压桩）、竖向抗拔桩（抗拔桩）、水平受荷桩（主要承受水平荷载）、复合受荷桩（竖向、水平荷载均较大）。
(4)按桩径大小可分为：小桩≤250mm、250mm≤中等直径桩≤800mm、大直径桩≥800mm。
(5)按沉桩的施工方法可分为挤土桩(包括打入式和压入式预制桩)、部分挤土桩（包括预钻孔打入式预制桩和部分挤土灌注桩）、非挤土桩（各种非挤土灌注桩）和混合桩等四种类型。其中以采用混凝土预制桩和混凝土灌注桩最为普遍，本文主要介绍这两种桩的施工质量控制。
1.3桩的特点
(1)桩基的竖向单桩刚度或群桩刚度很大，足以承载其自重或相邻荷载作用，满足不均匀沉降和倾斜度的规范要求。
(2)桩支承于坚硬的(岩石、密实的卵砾石层)或较硬的(硬塑粘性土、中③密砂等)持力层，其竖向单桩或群桩承载力，足以承担高层建筑的全部竖向荷载。
(3)高层建筑的抗倾覆稳定性是凭借桩基巨大的单桩侧向刚度或群桩基础侧向刚度及其整体抗倾覆能力，以抵御因地震和风产生的力矩荷载与水平荷载。
(4)桩身穿越液化土层支承于坚实土层或嵌固于基岩之上。地震时，由于桩基低部固定于持力土层，即使浅部土层发生液化与震陷，其抗拔承载力与抗压仍足够，高层建筑沉陷与倾斜仍然满足规范要求。
1.4桩基础的作用
桩基础是由桩和联接桩顶的承台组成，在承台上建造上部结构。
桩基础中桩的作用是借其自身穿过松软的压缩性土层，将来自上部结构的荷
载传递到地下深处具有适当承载力、且压缩性较小的土层或岩石上，或将软弱土层挤密压实，从而提高地基土的承载能力，以减少基础的过多沉降量。承台的作用则是将各单桩联成整体，以承受并传递上部结构的荷载给群桩。桩基础不仅具有承载力大、沉降量小的特点，而且更便于实现机械化施工。尤其当软弱土层较厚，上部结构荷载很大，天然地基承载力不能满足设计要求时，采用桩基础则施工中可省去大量土方挖填、支撑装拆及降排水设施布设等工序，因而一般均能获得较好的经济效果。
根据承台与地面的相对位置不同，一般有低承台与高乘台桩基之分。采用高承台主要是为了减少水下施工作业和节省基础材料，常用于桥梁和港口工程中。而低承台桩基承受荷载的条件比高承台好，特别在水平荷载作用下，承台周围土体可发挥一定的作用。在一般房屋和构筑物中，大多都使用低承台桩基。
1.5桩基础适用范围
下列情况可以考虑选择桩基础方案：
(1)高层建筑或重要的和有纪念性的大型建筑，不允许地基有过大的沉降和不均匀沉降；
(2)重型工业厂房，如设有大吨位重级工作制吊车的车间和荷载过大的仓库、料仓等；
(3)高耸结构，如烟囱、输电塔、或需要采用桩基来承受水平力的其它建筑；
(4）需要减弱振动影响的大型精密机械设备基础；
(5)以桩基作为抗震措施的地震区建筑；
(6)软弱地基或某些特殊土上的永久性建筑物；
当地基上部软弱而下部不太深处有坚实地层时，最宜采用桩基。若果软弱土层很厚，桩端达不到良好土层，则应考虑桩基的沉降问题。通过较好土层而达到软弱土层的桩，把建筑物荷载传到软弱土层，反而可能使基础沉降增加。
1.6桩基础工程的质量控制要点
本文将对影响基础工程质量的因素进行分析，如人的行为活动、机械设备的使用、质量验收程序、工程事故的处理及预防措施等对工程质量的影响；对施工过程中各个工序的质量控制进行重点分析，对混凝土灌注桩施工和混凝土预制桩施工工序、质量控制要点、施工中容易出现的问题和质量通病以及质量验收规范，进行重点讨论。
生产建设中对建筑工程质量的有效控制和管理不仅会关系到建设者的切身利益更影响人民的生命财产安全，经济的发展和整个社会的进步，参与生产的每位建设者都要把质量放在最重要的位置，注重细节，切实做好自己的工作。
第二章混凝土灌注桩的施工质量控制
2.1混凝土灌注桩的定义和特点
混凝土灌注桩是一种直接在现场桩位上使用机械或人工方法成孔，并在孔中灌注混凝土(或先在孔中吊放钢筋笼)而成的桩。所以灌注桩的施工过程主要有成孔和混凝土灌桩两个施工阶段。灌注桩具有施工简便、工期短、机械化程度高，节省钢材，基本上不用木材，不需截桩，故能降低造价，特别是当持力层顶面起伏不定时，桩长可在一定范围内随意取定，且还可以做成大直径和大深度等桩的优点。如采用取土成孔灌注桩，则其噪音小、无振动、无挤土、无废气排放，对建筑物周围、地下管线及居民生活无影响，特别适宜在建筑物密集的市区施工。但灌注桩也存有施工中易产生颈缩或断裂现象，混凝土灌注后不能及时承受上部结构荷载，冬期施工中困难较多，桩端处沉渣的检测和清除较困难等缺点。
2.2桩型的适应条件
实际工程中，地基土如果较为复杂，不同桩型可以的适应条件如下表1
表1 桩型及其适应条件
2.3混凝土灌注桩施工质量控制要点
2.3.1施工质量控制
主要分为以下几点：
(1)地基承载力的鉴定。从桩的施工程序来讲，在质量控制中，首先确保地基承载力符合设计要求，否则将使桩失效。地基承载力取决于岩层的构造情况、桩嵌入岩石的深度、岩石单轴饱和抗压强度。比如，如果施工地区处于断裂带，存在夹层，在孔钻至夹层上破碎岩石时，往往会以为已到微风化岩石，而此破碎岩石层下还有一层软夹层，致使抽芯时发现桩的底部坐落于软土上，桩基承载力达不到设计要求。
(2)桩身强度的控制。桩本身的强度就在于施工工艺的控制，地基承载力符合设计要求，如果桩身强度不足，桩的承载力也会达不到要求，桩身强度是施工质量控制的另一个关键。桩身的质量控制主要在于控制混凝土的质量，桩身强度取决于钢筋笼的制作质量和混凝土的质量。钢筋笼的制作检查简单明了，比较容易控制；而混凝土质量因素很多，有些是可见的，有些是不可见的。在工程实践中，不少桩由于混凝土质量问题而使桩身强度达不到设计要求，因此桩身质量控制主要在于混凝土质量控制。
(3)沉渣量的检查。钻孔灌注桩的控制关键就是沉渣量的检查，对于摩擦桩来说，由于其受力机理是通过桩表面，和周围土壤之间的摩擦力和依附力，逐渐把荷载从桩顶传递到周围的土体中，如果在设计中端反力不大，端部沉渣量对桩承载力影响亦不大而对于钻孔端承桩，如果沉渣量过大，势必造成桩受荷时发生大量沉降，同样使桩的承载力失效。
2.3.2施工过程质量的重点控制
混凝土的缺陷往往是由于施工工艺不合理引起的，因此必须对桩基工程的施工工艺、质量保证措施进行严格控制，否则，起不到工程验收效果，工程验收时，对工程质量的好坏，没有全面的认识，检测出的问题亦无从下手分析。
人工挖孔桩混凝土缺陷主要产生于混凝土浇捣工艺。成孔时，在土层设置护壁而在岩石层、孔壁岩石自然护壁，一般不存在孔壁质量对混凝土产生多大影响。主要控制混凝土浇捣工艺特别是有地下水的水下部分混凝土的浇捣，必须采用水下混凝土配合比与水下导管灌注等。钻孔桩混凝土质量不仅与浇注工艺有关，还与成孔工艺有很大关系，要确保桩孔施工工艺和灌注工艺的合理性，操作得当。
关系到钻孔桩成孔质量的重点在于：①桩径不小于设计桩径，②护壁可靠；关系到混凝土灌注质量的灌注工艺主要是：①控制好混凝土质量的和易性，防止出现堵管、埋管引起断桩事故。②控制导管埋深，控制导管埋深2～4m，使混凝土面处于垂直顶升状，不使浮浆、泥浆卷入混凝土，防止提漏引起断桩事故。
总之，人工挖孔桩质量控制的关键在于桩身混凝土浇捣工艺，与地基承载力，还在于沉渣量是否符合规范要求，因此对于人工挖孔桩来说，如桩存在质量问题，不是混凝土有缺陷，就是没有挖到持力层。而钻孔灌注桩检验不合格，就可能是桩底沉渣量过大，或混凝土有缺陷，或没有钻到持力层或两者都有可能。
2.3混凝土灌注桩质量控制措施
(1)混凝土灌注桩上段强度的保证措施
为保证桩上段强度达到要求，应从下述几方面采取相应的质量保证措施：
①依据桩径和桩底的浓度，正确确定出第一斗混凝土的体积，一般可取1．5～
2.0m 也可以按桩身的设计体积的l0％～1来控制。
②成桩质量与桩身的浇注高度有关，一般控制成桩高度高出设计桩顶标高
0.5～1.0m，待凿去高出部分的混凝土后，剩余部分不应有浮浆和夹泥，混凝土标号应符合设计要求，否则要返工重浇。
③导管插入混凝土内的长度应适宜，一般为2～6m，桩长可相应有所增加。
(2)混凝土灌注桩桩身的质量保证措施
①工程施工前，应先做2个以上的试验钻孔，通过检测钻孔的孔径、垂直度、孔壁稳定性和孔底沉淤等指标，用以核对所选设计、工艺方法是否符合技术要求检测时，孔壁的稳定时间应≥12h．检测数目≥2个。对那些重要工程，可视情况相应增加测径数量。
②护壁用的泥浆应满足护壁要求，液面需高于地下水位0．5m以上，有条件时，以高于地下水位2m以上更好。若护壁的泥浆胶体率低、砂率大，则不仅护壁性能差而且因其容重较大，势必产生沉淀速度过快的问题。一般来讲，当在新土或亚新土中成孔时，可注入清水以原土造浆护壁。控制排碴泥浆的相对密度在1．1～12之间；当在砂性土质或较厚的夹砂层中成孔时，应控制泥浆的相对密度在1．1～13之间；在砂夹卵石或容易拥孔的土层中成孔时，应控制泥浆的相对密度在13～15之间。施工过程中，应经常测定泥浆的相对密度、粘度、含砂率和胶体率等指标，使浇注前孔底500mm以内泥浆的相对密度≥1．25，含砂率≥8％，对一些直径小于1m的小直径桩，即使在泥浆停止循环期间，也要使孔内保持合理的泥浆液面。
(3)混凝土在灌注前的一段时间必须保证孔壁的稳定性，不能有缩颈或孔壁塌落现象发生。为保证孔底沉渣厚度达到规范的技术要求（端承桩三50mm、摩擦端承桩及端承摩擦桩三l00mm、摩擦桩三300mm)，以免影响桩的承载力钻孔到设计持力层以后，要对泥浆进行循环稀释来降低相对密度，以清除泥浆中悬浮的砂子、石渣。除此之外，还要使用真空泵通过管道伸向桩底吸走端部沉渣要求严格时，在安放钢筋笼后、下放导管之前仍要进行吸渣处理。
(4)吊放入孔的钢筋笼不得碰撞壁孔。不得有变形损坏。吊放后，先将钢筋笼在垂直位置上固定好然后进行第二次清孔。检测孔底的淤泥厚度，符合规定后，于0.5h之内开始混凝土的灌注施工。
(5)使用的隔水栓直径应与导管内径相配，同时具有良好的隔水性能，保证顺利排出。在混凝土灌注时．应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。水下混凝土必须具有良好的和易性，配合比应通过实验室确定，明落度宜1832cm，粗骨料的最大粒径不得大于导管直径和钢筋笼主筋最小净距的1／4，且应小于40mm，为改善混凝土的和易性和缓凝，水下混凝土宜掺外加剂。应确保导管连接部位的密封性，导管使用前应试拼装、试压，试水压力为0．6～1．0MPa以避免导管进水。在混凝土浇筑过程中，混凝土应缓缓倒入漏斗的导管，避免在导管内形成高压气塞。在施工过程中应时刻监控机械设备，确保机械运转正常，避免机械事故的发生。
(6)钢筋笼初始位置应定位准确，并与孔口固定牢固。加快混凝土灌注速度，缩短灌注时间，或掺外加剂，防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小。混凝土接近笼时，控制导管埋深在1.5～2.0m。灌注混凝土过程中，应随时掌握混凝
土浇注的标高及导管埋深，当混凝土埋过钢筋笼底端2～3m时应及时将导管提至钢筋笼底端以上。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2～4m，不宜大于5m 和小于l m，严禁把导管提出混凝土面。当发生钢筋笼上浮时，应立即停止灌注混凝土，并准确计算导管埋深和己浇混凝土面的标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消失。
图2 吊放钢筋笼
(7)成孔后，必须认真清孔，一般是采用冲洗液清孔，冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定，冲孔后要及时灌注混凝土，避免孔底沉渣超过规范规定。灌注混凝土前认真进行孔径测量，准确算出全孔及首次混凝土灌注量。混凝土浇注过程中。应随时控制混凝土面的标高和导管的埋深，提升导管要准确可靠，并严格遵守操作规程。严格确定混凝土的配合比，混凝土应有良好的和易性和流动性，拥落度损失应满足灌注要求。在地下水活动较大的地段，事先要用套管或水泥进行处理，止水成功后方可灌注混凝土。灌注混凝土应从导管内灌入，要求灌注过程连续、快速，准备灌注的混凝土要足量，在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。绑扎水泥隔水塞的铁丝，应根据首次混凝土灌入量的多少而定。严防断裂。确保导管的密封性，导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升高度而定，切勿起拔过多。
2.4混凝土灌注桩基础缺陷及防治措施
2.4.1人工挖孔桩
桩身混凝土强度不足。引起的原因是：混凝土遭受孔内水的危害，引起砂浆稀释，砂石下沉，严重破坏混凝土的强度。
防治措施:①对于孔内有地下水，水位低，水量小的桩孔，在浇捣时把混
凝土拌匀，水抽干，可以采用串筒迅速浇捣，但是在水位以下部分，必须调整混凝土配合比，适当减少用水量，并增加水泥用量等；对于水位高，出水量大的桩孔，在水位下必须采用水下混凝土配合比与导管灌注法灌注，在水位之上，为了避免水下导管灌注桩的通病，即桩身上部混凝土强度低，则可采用简单串筒浇捣，但是水必须抽干，泥浆、浮浆要清除干净，两种不同方法施工的交接层，用插捣器穿过，反复插捣。
2.4.2钻孔灌注桩
①桩底地基承载力不足。原因：桩端没有支撑在持力层上面；防治措施：这种情况一般出现在复杂底层，这种地层一般最好取芯检验，如果不能每隔孔都取芯，要参照临近取芯情况，钻速、泥浆返上的岩屑及钻进情况（一般钻进至微风化岩时，钻头不蹩钻，主动钻杆振动不很厉害，钻进声音感觉较好）、工程地质资料进行综合考虑。
②缩颈。原因:塑性土膨胀；防治措施：成孔时应加大泵量，加快成孔速度，快速通过，在成孔一段时间，孔壁形成泥皮，孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀，如出现缩径，采用上下反复扫孔的办法以扩大孔径。
③桩底沉渣量过大。原因：检查不够认真，清孔不干净或没有经过二次清孔；防治措施：认真检查，采用正确的测锤与测绳；一次清孔后不符合要求要采取措施：如要改善泥浆措施，延长清孔时间等进行清孔。在下完钢筋笼后，再检查沉渣量，如果沉渣量超过规范要求，应进行二次清孔。二次清孔可利用导管进行，准备一个清孔接头，一个可接导管，一个接胶管，在导管下完后，提离孔底0.4m，在胶管上街上泥浆泵直接进行泥浆循环。二次清孔优点：及时有效保证桩底干净。
④钢筋笼上浮。原因：当混凝土灌注至钢筋笼下，若此时提升导管，导管底端距离钢筋笼只有1m左右的距离时，由于浇注的混凝土自导管流出后冲击力很大，推动了钢筋笼上浮;由于混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大时，其上层混凝土浇注时间较长，已接近初凝表面出现硬壳，混凝土与钢筋笼有一定的握裹力，如果此时未及时提到钢筋底部以上，混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升，同时也带动钢筋笼上移。
防治措施：混凝土灌注过程中，应及时掌握混凝土浇注标高及导管埋深，当混凝土埋过钢筋笼底端2～3m时，应及时将导管提至钢筋笼底端以上；当发现钢筋笼开始上浮时，应立即停止浇注，并准确计算导管埋深和已浇筑混凝土标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消除。