预制混凝土方桩施工中常见质量问题及防治对策

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　　摘要：预制钢筋混凝土方桩在制桩、沉桩过程中，时有质量事故发生，事故不仅给施工带来困难，而且延误工期，耗费资金，并留有隐患。本文分析总结了预制钢筋混凝土方桩常见质量事故的主要原因及预防措施，对以后类似工程的施工具有一定的参考和借鉴价值。
　　关键词：预制钢筋混凝土方桩、制桩、沉桩、预防措施
　　1.混凝土拌和物
　　 1.1和易性不好
　　现象：①拌和物松散不易粘结。②拌和物粘聚力大，成团，不易浇筑。③拌和物中水泥砂浆填不满石子间的孔隙。④拌和物在运输、浇筑过程中分层离析。
　　原因分析：①水泥标号选用不当。当水泥标号与混凝土设计标号之比大于2.2时，水泥用量过少，混凝土拌和物松散；当水泥标号与混凝土设计标号之比小于1.0时，水泥用量过多，混凝土拌合物粘聚力大、成团、不易浇筑。②砂、石级配质量差，空隙率大，配合比砂率过小，不易将混凝土振捣密实。③施工坍落度过大，混凝土在运输、浇筑过程中难以控制其均匀性。④计量工具不精确，计量制度不严格或采用不正确的计量方法。⑤搅拌时间短，混凝土拌和物质地不均匀。
　　预防措施：①应合理选用水泥标号，使水泥标号与混凝土设计标号之比控制在1.3～2.0之间。客观情况做不到时，可采取在混凝土拌合物中掺加混凝土材料（如磨细粉煤灰等）或减水剂等技术措施，以改善混凝土拌合物和易性。②原材料计量应建立岗位责任制，计量方法力求简便易行、可靠，特别是水的计量，应制作标准计量水桶；外加剂应用小台秤计量。③在混凝土拌制和浇筑过程中，应按规定检查混凝土组成材料的质量和用量（每一工作班到少二次）。④在拌制地点及浇筑地点检查混凝土的坍落度或工作度（每一工作班至少二次）。⑤在一个工作班内，如混凝土配合比受到外界因素影响而有变动时，应及时检查。⑥随时检查混凝土搅拌时间，混凝土延续搅拌最短时间。
　　治理方法：因和易性不好而影响浇筑质量的混凝土拌和物，只能用于次要构件或废弃。
　　(2)外加剂使用不当
　　现象：①混凝土浇筑后，局部或大部长时间不凝结硬化。②已浇筑完的混凝土结构物表面起鼓包，俗称表面“开花”。
　　原因分析：①缓凝型减水剂掺入量过多。②以干粉状掺入混凝土中的外加剂，含有未碾成粉状的颗粒，遇水膨胀，造成混凝土表面“开花”。
　　预防措施：①应熟悉外加剂的品种与特性，合理选用，并应制订使用管理规定。②不同品种、用途的外加剂应分别堆放。③）粉状外加剂要保持干燥状态，防止受潮结块。已经结块的粉状外加剂，应烘干，碾碎，过0.6mm筛后使用。
　　 治理方法：①因缓凝型减水剂使用过量造成混凝土长时间不凝结硬化时，可延长其养护时间，推迟拆模，后期混凝土强度一般不受影响。②已经“开花”的混凝土墙面，应剔除因外加剂颗粒造成的鼓包后，再进行修补。
　　1.2预制桩表面损伤
　　(1)麻面
　　现象：混凝土表面局部缺浆粗糙，或有许多小凹坑，但无钢筋外露。
　　原因分析：①模板表面粗糙或清理不干净，粘有干硬水泥砂浆等杂物，拆模时混凝土表面粘损，出现麻面。②木模板在浇筑混凝土前没有浇水湿润或湿润不够，浇筑混凝土时，与模板接触部分的混凝土，水分被模板吸去，致使混凝土表面失水过多，出现麻面。③钢模板脱模剂涂刷不均匀或局部漏刷，拆模时混凝土表面粘结模板，引起麻面。④模板接缝拼装不严密，浇筑混凝土时缝隙漏浆，混凝土表面沿模板缝位置出现麻面。⑤混凝土振捣不密实，混凝土中的气泡未排出，一部分气泡停留在模板表面，形成麻点。
　　预防措施：①模板面清理干净，不得粘有干硬水泥砂浆等杂物。②木模板在浇筑混凝土前，应用清水充分湿润，清洗干净，不留积水，使模板缝隙拼接严密。如有缝隙，应用油毡条、塑料条、纤维板或水泥砂浆等堵来，防止漏浆。③钢模板脱模剂要涂刷均匀，不得漏刷。④混凝土必须按操作规程分层均匀振捣实，严防漏振；每层混凝土均应振捣至气泡排除为止。
　　(2)露筋
　　现象：钢筋混凝土结构内的主筋、副筋或箍筋等，没有被混凝土包裹面外露。
　　原因分析：①混凝土浇筑振捣时，钢筋垫块移位或垫块太少甚至漏放，钢筋紧贴模板，致使拆模后露筋。②钢筋混凝土结构断面较少，钢筋过密，如遇大石子卡在钢筋上，混凝土水泥浆不能充满钢筋周围，使钢筋密集处产生露筋。③因配合比不当混凝土产生离析，浇捣部位缺浆或模板严重漏浆，造成露筋。④混凝土振捣时，振捣棒撞击钢筋，使钢筋移位，造成露筋。⑤混凝土保护层振捣不密实，或木模板湿润不够，混凝土表面失水过多，或拆模过早等，拆模时混凝土缺棱掉角，造成露筋。
　　预防措施：①浇筑混凝土前，应检查钢筋位置和保护层厚度是否准确，发现问题应及时修整。②为保证混凝土保护层的厚度，要注意固定好垫块。一般每隔一米左右在钢筋上绑一个水泥砂浆垫块。③钢筋较密集时，应选配适当的石子。石子最大颗粒尺寸不得超过结构截面最小尺寸的1/4，同时不得大于钢筋净距的3/4。④为防止钢筋移位，严禁振捣棒撞击钢筋。在钢筋密集处，可采用带刀片的振捣棒进行振捣。保护层混凝土要振捣密实。⑤浇筑混凝土前应用清水将木模充分湿润，并认真堵好缝隙。⑥拆模时间要根据试块试验结果正确掌握，防止过早拆模。⑦操作时不得踩踏钢筋，如钢筋有踩弯或脱扣者，应及时调直，补扣绑好。
　　(3)蜂窝
　　现象：混凝土局部酥松，砂浆少，石子多，石子之间出现空隙，形成蜂窝状的孔洞。
　　原因分析：①混凝土配合比不准确，或砂、石、水泥材料计量错误，或加水量不准，造成砂浆少石子多。②混凝土搅拌时间短，没有拌合均匀，混凝土和易性差，振捣不密实。③未按操作规程浇筑混凝土，下料不当，使石子集中，振不出水泥浆，造成混凝土离析。④混凝土一次下料过多，没有分段分层浇筑，振捣不实或下料与振捣配合不好，未及振又下料，因漏振而造成蜂窝。⑤模板孔隙未堵好，或模板支设不牢固，振捣混凝土时模板移位，造成严重漏浆而形成蜂窝。
　　预防措施：①混凝土搅拌时严格控制配合比，经常检查，保证材料计量准确。②混凝土应拌合均匀，颜色一致，其延续搅拌最短时间应按规范规定。③混凝土的振捣应分层捣固。④捣实混凝土拌合物时，插入式振捣器移动间距不应大于其作用半径的1.5倍；对轻骨料混凝土拌合物，则不应大于其作用半径的1倍。振捣器至模板的距离不应大于振捣器有效作用半径的1/2。为保证上下层混凝土结合良好，振捣棒应插入下层混凝土5厘米。⑤混凝土浇捣时，必须掌握好每点的振捣时间。振捣时间与混凝土坍落度和振捣有效作用半径的关系。合适的振捣时间也可由下列现象来判断：混凝土不再显著下沉，不再出现气泡，混凝土表面将呈水平状态，并将模板边角填满充实。⑥浇筑混凝土时，应经常观察模板、支架、堵缝等情况。如发现有模板走动，应立即停止浇筑，并应在混凝土凝结前修整完好。
　　1.3预制桩内部缺陷
　　(1)混凝土试块强度不合格
　　现象：①同批混凝土试块的抗压强度的平均值低于1.05设计标号。②同批混凝土中最低一组试块强度值低于0.9设计标号。③同批混凝土中个别试块强度值过高或过低，出现异常。
　　原因分析：①混凝土原材料不符合要求：A、水泥过期或受潮结块；水泥未经试验就使用；所有水泥重量不足50kg。B、砂、石骨料级配不好，空隙率大，含泥量大，杂物多。C、外加剂使用不当，掺量不准确。②混凝土配合比不准确：A、不用试验室规定的申请配合比，随便套用经验配合比。B、计量工具陈旧或维修管理不好，精度不合格。C、砂、石、水泥不认真过磅，计量不准确。D、混凝土加水不准，随便加水，使混凝土水灰比和坍落度增大，影响强度。③搅拌混凝土时颠倒加料顺序，搅拌时间不够，拌合物不均匀。④混凝土在冬季施工期间，拆模过早或早期受冻。⑤混凝土试块没有代表性。A、试管保管不善，经多次使用产生变形，未及时更换；试模尺寸和混凝土石子粒径大小不相适应。B、不按规定制作试块，试块没有振捣密实。C、试块标准养护管理不善或养护条件不符合要求；在同条件养护时，时期脱水或受外力撞砸等。

　　预防措施：①确保混凝土原材料质量。②严格控制混凝土配合比，保证计量准确。③混凝土搅拌要建立岗位责任制，要合理搅拌。
　　治理方法：如试块强度不合格，应尽快查明原因，采取措施纠正。也可利用同条件养护的试块强度进行评定。如果强度偏低不多，可延长养护时间，推迟使用日期，以求强度有相应增长；如果强度偏低较多，则需要与设计单位共同研究处理。
　　(2)桩身混凝土养护不当
　　现象：对浇灌的桩身混凝土养护不当。蒸汽养护时，温程未制好，影响了混凝土强度的正常发展，减弱了预制桩的抗锤击性。
　　原因分析：①桩身养护温度或湿度偏低，或养护期不够，强度达不到设计要求；桩身覆盖保护不良，局部混凝土受冻或干燥脱水，造成局部缺陷。②蒸汽养护时，预养期太短、升温长快或恒温温度太高，损害桩身混凝土的抗压、抗拉强度及其抗锤击性。
　　预防措施：①要妥善覆盖和保护桩身混凝土，认真浇水保湿。适当延长潮湿养护期，有利于增强混凝土桩的抗锤击性能。②采用蒸汽养护时，宜采取比较和缓的热养温程：常温下预养时间不宜少于2～3小时，升温速度不宜大于15～20℃/小时，恒温温度不宜高于60～70℃，降温速度不宜大于20℃/小时；桩身如在封闭的钢模型内蒸养，可防止剧烈热养的破坏作用，因此可适当放宽热养温程控制条件。③采用热台座、热模型或太能等的热养护时，应将混凝土裸露面用塑料薄膜等不透水材料妥为履盖，以保持潮湿状态。热养温度不应过高，以免失水；模板宜采用不吸水、不透水材料制作。④制备相应数量的与桩身同条件下养护的试块，借以检验桩身混凝土强度发展情况。
　　治理方法：因养护不当而造成强度偏低的混凝土桩，可再补充润湿养护7～10天，以促使混凝土强度重新增长。
　　(3)桩身混凝土质量缺陷
　　现象：混凝土密实性差，局部孔隙率大；局部有蜂窝、孔洞、内壁流坍等。
　　原因分析：①混凝土密实性差或孔隙率大，多由于振捣不足、不均造成；对于偏稀的混凝土，振捣过量时，亦能促成上下分层，使上层混凝土水量增多，水灰比增大，强度下降。②混凝土的蜂窝孔洞问题。③混凝土桩离心旋转成形机和钢模准备状态不好，在钢模旋转中有严重跳砸现象离心成型时水泥浆从缝隙跑出，造成混凝土蜂窝、酥松缺陷，砂子粒度、砂率等不合适时，也会导致上述缺陷。
　　预防措施：混凝土的蜂窝孔洞问题前面已述。孔洞的预防措施如下：①在钢筋密集处，可采用豆石混凝土浇筑，使混凝土充满模板，并认真振捣密实。机械振捣有困难时，可采用人工捣固配合。②预留孔洞处应在两侧同时下料。下部往往浇筑不满，振捣不实，应采取如在侧面开口浇灌的措施，振捣密实后再封好模板，然后往上浇筑，防止出现孔洞。③采用正确的振捣方法，严防漏振。④控制好下料。要保证混凝土浇筑时不产生离析，混凝土自由倾落高度应不超过2米，大于2米时要用溜槽、串筒等下料。⑤防止砂、石中混有粘土块或冰块等杂物；发现混凝土中有杂物，应及时清除干净。
　　(4)形状尺寸不合格
　　现象：①桩端面对桩轴线的垂直度偏差太大或端面平整度差。②桩身或桩尖的轴线有偏差，如桩身弯曲、桩尖歪斜等。③预制桩截面尺寸、配筋位置、保护层厚度等产生较大偏差。
　　原因分析：由于模板安装或工艺装备上的各种缺陷，使预制桩的形状尺寸不合格。
　　预防措施：要保持模板形状尺寸合格，支撑牢固，基础稳定，保持各项工艺装备状态良好。保证钢筋骨架绑扎牢固，支垫严实，位置正确。预制桩张拉设备应使张拉合力线与桩身轴线尽可能重合，缩小偏心，以免使桩身受弯。
　　 (5)预制桩裂缝
　　现象：普通混凝土桩在吊放或运输过程中容易产生横向裂颖，严重的甚至能开裂到1mm左右，常见的较细横向裂缝不影响打桩下沉和轴向压载，但严重裂缝在受到重复锤击后有可能发展扩大，以至破坏。裂缝太宽时，桩身钢筋易受湿空气侵蚀。
　　原因分析：混凝土预制桩是细长形的构件，自重弯矩较大，但横向抗弯强度较弹头，所以在吊放、运输过程中容易产生横向裂缝。
　　预防措施：为预防横向裂缝宽度超过规定，宜采用螺纹钢筋，以增进钢筋与混凝土之间的粘结力，使裂缝分散，并应保证混凝土的设计强度。同时，预制桩按规定吊点放、堆存，在运输中避免碰撞。
　　(6)撞伤、压伤
　　现象：预制桩在吊放和运输过程中发生撞伤，严重时甚至断裂；有时也发生桩被垫伤、压伤问题。
　　原因分析：预制桩较细长，自重很大，受到碰撞时容易被撞裂、撞坏。预制桩支点位置安排不发时，可能发生受弯裂缝，多层堆垛的底层桩也有可能被压伤。
　　预防措施：预制桩在起吊、放落、搬移、运输过程中，必须避免碰撞；要仔细操作，稳定稳落。在混凝土达到规定强度（一般是设计标号的70%）以前，禁止拆模起吊。支垫预制桩的垫木宽度不宜小于10cm。各层桩间的垫木应上下对正，处于同一个竖直面内。
　　2.预制桩打桩
　　2.1露桩和短桩
　　由于持力层高低起伏，设计对桩长未及时调整，当桩插入持力层一定深度（一般为2米）就无法打入而终止，使桩身露出设计桩顶过多（一般1-2米，多则5-6米）而形成露桩。同样，由于持力层起伏变化，沉桩到设计标高还未进入持力层或贯入度还很大，仍需继续沉桩，就形成了短桩。
　　原因分析
　　①勘测资料误差较大或勘测精度不够，未能查清持力层起伏变化情况和持力层性质。
　　②持力层变硬，沉桩时难以继续打入。或持力层变软，沉桩时贯入度太大，还要继续沉桩。
　　③打桩机械与设计桩长及持力层性质不匹配。打桩机能量小，使本来还可继续打入的桩而被迫终止；或打桩机能量太大，使本来已满足贯入度要求的桩还能继续打入。
　　防治及处理方法
　　①查清原因。首先从分析勘测资料入手，在持力层起伏变化较大处补充勘测。重要柱子位置应布置钻孔查清持力层深度和性质。对于重要建筑物，勘测单位应提交“持力层等高线图”或“持力层等深线图”。
　　②现场试桩时根据试桩情况确定终止打桩的标准。一般情况下实行“双控”既控制桩长又控制贯入度。对摩擦端承桩，应以贯入度为主，桩长为辅。
　　③设计单位应根据试桩资料及时调整桩长，并通知管桩生产厂家，及时调整每节桩长与桩身匹配。
　　④如因打桩机械能量太小或太大，无法与桩长及地质条件相匹配，那就更换打桩机。
　　⑤对露出地面的桩应截桩。截桩可采用人工凿桩，方法是先将不需截除的桩身端部用钢抱箍抱紧，然后沿钢箍上缘凿沟槽，再行扩大截断，钢筋可用气割法切断。严禁使用大锤硬砸。
　　⑥短桩需要用高标号砼接桩。
　　2.2斜桩
　　桩在沉入过程中，桩身垂直偏差太大（规范规定，垂直偏差不得超过桩长的0.5%）形成斜桩。根据以往施工经验，倾斜偏位超过25cm的管桩，承载力就会明显不足。
　　原因分析
　　①打桩机基础如果不平整坚硬，沉桩加压后，基础易产生不均匀沉降，桩极易发生偏斜。
　　②采用锤击式打桩时，桩不垂直，桩帽、桩锤及桩不在同一直线上。
　　③沉桩时遇到大块坚硬障碍物，如老基础、古河道抛石等，把桩挤向一侧，发生偏斜。
　　④采用“植桩法”时，钻孔垂直偏差过大。桩虽然垂直植入钻孔内，但在沉桩过程中，桩又沿着钻孔倾斜方向发生偏斜（本工程不采用此法）。
　　⑤桩布置得过多过密、沉桩时产生的挤土效应，将原先已打入的桩上抬或挤斜。
　　⑥接桩时，相接的两节桩不在同一轴线上，产生了曲折。
　　⑦基坑开挖方法不当，一次性开挖深度太深，使桩的一侧承受很大的土压力，使桩身弯曲变形，引起桩顶偏位。

　　防治及处理方法
　　①场地要平整坚硬，不能使桩机在打桩过程中产生不均匀沉降。
　　②若浅部（2-3米）有老基础或古河道抛石等障碍物时，打桩前，探孔的深度应深一些。若遇到坚硬障碍物应预先挖掉或用钻机将障碍物钻穿，再打桩。
　　③为控制好桩身垂直度，重点应放在打第一根桩上，桩锤、桩帽或送桩杆应和桩身同一中心轴上（锤击法）。桩插入时的垂直度偏差不得超过桩长的0.5%，沉桩时，应在距桩机20米左右处，成90度方向设置经纬仪各一台加以校准。初打时应轻，待桩身稳定后，再按正常落距锤击。
　　④沉桩时就发现桩不垂直应立即纠正。必要时，应把桩拔出重打。桩打入一定深度后发现桩身发生严重倾斜时，不宜采用移动桩架来校正，以免把桩折断，应采取其他措施。若无法纠正，应将该桩作为废桩处理。
　　⑤合理布置桩位。桩与桩中心距宜大于4d（d为桩经）。
　　⑥浅部遇到障碍物，如老基础、大块石等，无法排除时，可先用钻机钻孔，将障碍物钻穿，然后再把桩植入孔内再沉桩。钻机钻孔时，其垂直度偏差不超过孔深的0.5%。
　　2.3挤土影响和振动影响
　　沉桩过程中，由于挤土影响使马路路面隆起或地下管线破裂，或者使邻近建筑物产生裂缝甚至偏斜的事故屡有发生。采用锤击法施工时，振动对附近建筑物也会造成不同程度的影响。打桩前必须了解桩基附近有无重要的地下管线，如供水干管、污水干管、通讯电缆、煤气管道等，若有，必须采取防护措施。
　　原因分析
　　①沉桩时使桩四周的土体结构受到扰动，改变了土体的应力状态，桩四周土体产生了附加孔隙水压力，产生挤土现象。
　　②布桩过多过密形成的“多桩基础”产生挤土现象。
　　③施工方法不当，每天成桩数量太多，加剧了挤土影响。
　　④锤击法施工由于重锤的连续打入造成振动影响。
　　防治及处理办法
　　①控制布桩密度（Ws），一般来讲Ws不宜大于5%，桩与桩中心距宜大于4d（d为桩径）。当Ws＞5%时，对桩距较密的这部分桩可采用植桩法沉桩。即在桩位预先钻孔取土，然后将管桩植入孔内沉桩，可以大幅度减小挤土影响。
　　②控制沉桩速度，制定有效的沉桩流水线路，控制每日成桩量，沉桩顺序先中间，后两边。如一侧邻近已建建筑物，则应先打靠近已建建筑物的一排桩，并应采取间隔跳打的方法。
　　③当桩基附近地下埋有重要管线如通讯电缆、污水干管、供水干管、煤气干管等及邻近建筑物需要特别保护时，可采用下列方法：
　　a、开挖防挤（震）沟，长度比施工建筑物基础长度长2米，宽0.8―1.0米，深度超过地下管线埋置深度或邻近建筑物埋置深度1米，如地下水位较高，沟内可填松砂。
　　b、如距邻近建筑物很近（小于5米），开挖浅层防挤沟无效时可在桩位与已建建筑物之间打1―2排应力释放孔。具体做法是：用钻机打一排孔径为400的钻孔，将土取出，孔深10米，放置钢筋笼外包彩料布。孔距1.2―1.5米。如被保护的建筑物很重要，就打二排，排距1.2米，间隔布孔。
　　④打桩时，桩架应坚固、稳定，锤击时不产生颤动和位移。桩锤宜采用重锤轻击的方法。桩帽内径应比桩径大2―4厘米，应有排气孔。桩垫应有足够弹性和厚度（不小于10厘米），并及时更换，以减少振动影响。
　　⑤在邻近建筑物及地下管线等部位设置监测点，监测这些部位振动速度的发展变化规律。对一般建筑物和地下管线沿线的振动速度控制值（V）取10mm/s.，对防护要求较高的建筑物和煤气管、通讯电缆等地下管线振动速度控制值（V）取5mm/s，比较恰当。
　　⑥振动对邻近建筑物也会带来不良影响，其防治和处理办法可参照上述方法进行。
　　2.4沉桩时遇到“硬层”无法继续沉桩
　　这里所说的“硬层”包括浅部（3―4米）的老基础、大孤石和深部（一般在20米以下）的硬塑老粘土，非常密实深厚砂层、密实砂砾石层等。沉桩时，遇到这些“硬层”，无法继续沉桩，此时桩已入土，不可能再将桩拔出，必须立即采取措施加以处理。
　　原因分析
　　地质勘察时未查清这些“硬层”的分布深度和性质，或者在地质勘察报告中未特别强调，没能引起设计和施工人员的重视。
　　防治和处理办法
　　①打桩前应先探桩。如桩下3米左右有老基础、大块石等障碍物应预先挖除。开挖有困难时，可预先用钻机将该障碍物钻穿，然后将桩植入孔内再沉桩。
　　②当桩已入土很深（如20米以下）遇到“硬层”时，可采用100型钻机将钻具放入管桩中间空洞中钻孔，将“硬层”钻穿，取出钻具再继续沉桩。
　　
　　

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