桩基础工程质量控制.docx

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桩基础工程质量控制

南阳理工学院

本科生毕业设计（论文）

学院：

土木工程

专业：

土木工程

学生：

指导教师：

张建文

完成日期2012年5月

南阳理工学院本科生毕业设计（论文）

东方蓝海2#楼桩基础工程质量控制

PileFoundationEngineeringQualityControlofDongFangLanHaiNo.2Building

总计：

毕业论文29页

表格：

3个

插图：

6幅

南阳理工学院本科毕业设计（论文）

东方蓝海2#楼桩基础工程质量控制

PileFoundationEngineeringQualityControlofDongFangLanHaiNo.2Building

学院：

土木工程

专业：

土木工程

学生姓名：

学号：

指导教师（职称）：

张建文（副教授）

评阅教师：

完成日期：

2012年5月

南阳理工学院

NanyangInstituteofTechnology

东方蓝海2#楼桩基础工程质量控制

土木工程专业　夏杨

［摘　要］在高层建筑中，桩基础是一种应用广泛的深基础形式，其中预应力高强混凝土管桩在高层建筑中的应用尤为常见，因此其工程质量的控制就显得特别重要。

本文首先对预应力高强混凝土桩简单的介绍，并分析了高强混凝土管桩在国内外的发展情况及前景展望。

然后结合整个施工过程，即施工前、施工中和施工后，循序渐进，一一列举了整个施工工程中各个环节出现的具体问题，同时针对这些问题，并结合工程具体情况，分析了各种质量问题的原因，给出了具体解决方案。

［关键词］桩基础；质量；控制

PileFoundationEngineeringQualityControlofDongFangLanHaiNo.2Building

CivilEngineeringMajorXiaYang

Abstract:

Pilefoundationiswidelyusedasakindofdeepfoundationformsinhigh-risebuildings,inwhichPHC（Highstrengthprestressedconcretepipepile）appliedinhigh-risebuildingsareparticularlycommon,soitisveryimportanttocontrolitsengineeringquality.First,thepapersimplyintroducesthePHCandtheprospectofthehighconcretepipeinthedomesticandoverseas.Second,itexpoundssomespecificproblemsappearingineachlinkcombinedwiththewholeconstructionprocesswhichincludesbefore-construction,constructionandafter-construction.Thispaperanalyzesthereasonofthosequalityproblemsandgivesspecificsolutionscombinedwithengineering.

Keywords:

pilefoundation;quality;control

目　　录

1本项目工程概况...........................................................1

2预应力高强混凝土管桩概述.................................................3

2.1预应力高强混凝土管桩（PHC）的概念....................................3

2.2PHC管桩的应用优势...................................................3

2.3PHC管桩在国内外的应用...............................................4

2.4目前国内PHC管桩应用中存在的问题.....................................7

2.5我国的PHC管桩发展前景...............................................8

3PHC管桩施工质量控制....................................................10

3.1PHC管桩的主要适用对象..............................................10

3.2PHC管桩的主要沉桩方法..............................................10

3.3PHC管桩的施工工艺..................................................11

3.3.1施工前的准备工作...............................................11

3.3.2施工工艺流程...................................................12

3.3.3管桩的进场检验.................................................15

3.3.4管桩的吊装、运输和堆放.........................................17

3.3.5正式压桩前的准备工作...........................................17

3.3.6试压管桩的一些规定.............................................18

3.4PHC管桩施工要点总结................................................19

3.5PHC管桩施工过程中的质量管理........................................20

3.6成桩的质量检查......................................................23

3.7常见质量问题分析与处理..............................................24

结束语...................................................................27

参考文献................................................................28

致谢.....................................................................29

1本项目的概况

1.工程名称

淮南地矿安徽东方蓝海项目A1组团二标段工程2#楼。

2.工程地址

合肥市滨湖新区（位于云谷路以南、成都路以北、金斗西路以东、湖南路以西）。

3.建设单位

淮南地矿安徽东方蓝海有限公司

4.设计单位

上海众鑫建筑设计研究院有限公司

5.监理单位

安徽天翰工程咨询有限责任公司

6.勘察单位

合肥市勘察院有限责任公司

7.工程规模

2#楼总建筑面积为18783.23㎡

8.承包方式

施工总承包

9.工程质量标准要求

确保合格工程

10.安全文明施工要求

创市安全文明工地标准

11.工程建筑结构特征

本工程为框架剪力墙结构住宅，地上三十三层，地下一层，使用年限50年；基础采用预应力管桩，管桩单桩承载力特征值为2100KN，试桩加载值4200KN，管桩内径为500mm，壁厚125mm，桩长20M，桩数226根；抗震设防烈度为7级，屋面防水等级为二级。

12.砼强度等级

基础垫层为C15，厚150；地下室墙柱为C50其余均为C35；地下室底板外墙混凝土抗渗等级P6，地下室顶板面以上为C30；

13.受力钢筋保护层

地面以下环境及雨蓬环境类别为二（a）类，其他为一类：

地下室底板、顶板顶部25mm，地下室顶板底部20mm，地下室外墙外侧（内侧）50（15mm），内墙、楼面面板15mm。

14.国家和省、市法规和行政规章

《建筑工程质量管理条例》

《工程建设监理规范》

15.国家和省市现行的强制性技术标准

《工程建设强制性标准》

《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001

《砌体工程施工质量验收规范》GB50203-2002

《砼结构施工质量验收规范》GB50204-2002

《合肥市住宅工程质量通病防治导则》合建设【2006】339号文

16.工程设计文件

施工图纸

设计交底及图纸会审记录、设计变更文件

建设单位提出的工程变更文件

17.合同

建设单位与监理单位签订的建设工程委托监理合同

建设单位与施工单位签订的建设工程施工合同

2预应力高强混凝土管桩概述

2.1预应力高强混凝土管桩（PHC）的概念

预应力高强度混凝土管桩。

是采用先张法预应力离心成型工艺，并经过10个大气压，1800℃左右的蒸汽养护，制成的一种空心圆筒型混疑土预制构件，沉桩时桩节处通过焊接端头板接长。

桩的下端设置十字形桩尖，圆锥形桩尖或开口型桩尖。

标准节长为10m，直径从300mm~800mm，混凝土强度等级≥C80。

按管桩的抗弯性能或混凝土有效预压应力值分为A型、AB型、B型和C型。

目前国内规模生产的多为A型和AB型两种[1]。

2.2PHC管桩的应用优势

（1）工期方面的优势

①在商品经济发展的时代，“时间就是金钱，工期就是效益”。

管桩施工速度快，一台打桩机每台班至少可压20根桩；管桩工期短，主要表现在以下三个方面：

a.施工前期准备时间短，尤其是PHC桩，从生产到使用的最短时间只需三至四天；b.施工速度快，一栋2-3万平方米建筑面积的高层建筑，10天左右便可完成；c.检测时间短，一周内便可测试检查完毕。

②PHC高强预应力管桩采用静压法沉桩，具有无振动、无噪声、无冲击力，可实现24h作业，增加施工时间，缩短施工工期，桩体为工厂预制，可以说静压桩步入基础处理工业化轨道。

③从成桩速度上来说，PHC高强预应力管桩成桩工序少，操作简单，即吊桩就位、调整桩基及桩的垂直度、施压并复核垂直度、继续施压至设计标高。

④灌注桩、CFG桩需对桩体混凝土养护，因此验桩、试桩需要停工40d左右，而PHC管桩为预制桩，无需等混凝土大袋龄期才可验桩，这无疑说明PHC管桩施工工期优于灌注桩和CFG桩。

另外，验桩单位还可利用静力压桩的机械作为反力装置，无需动用吊车、汽车，还可使验桩费用降低[1]。

（2）桩体施工质量方面的优势

①预应力管桩桩身混凝土强度高，有的高达80MPa,并可打入密实的砂层及强风化岩层，桩尖进入强风化岩层或密实的砂层后，经过强烈的挤压，桩尖附近的强风化岩层或密实的砂层已不是原始状态，桩端载力可比原状提高80-100%，所以管桩承载力设计值要比同样直径的沉管灌注桩或钻孔灌注桩高很多，如直径500mm的管桩，最高设计承载力用到2700kN,相当于直径600和直径700的钻（冲）孔灌注桩。

②灌注桩成孔时，尤其是采用冲击成孔时须采用泥浆护壁，桩体外侧的泥皮厚，使桩的承载能力难以发挥，灌注桩在清孔时，对沉渣没有很恰当的处理方法，使桩端质量和桩长受到影响。

③CFG桩一般桩径400mm，混凝土强度等级不高。

桩距又较小，在开挖过程中极易碰断桩体，严重时还可造成桩下段的断裂。

④CFG桩用于高层住宅工程地基处理时，一般有效桩长较长，在桩长范围内存在地下水时，即使保证钻孔垂直，但随深度加深，土侧压力也会越来越大，再加上提拔钻杆所产生的负压，促使地基土向桩孔径向收缩，此时流塑状态的混凝土提供的被动土压力较小，因此CFG桩下段极易造成缩颈问题。

再者，由于在土的侧向压力的作用下，也会造成桩下段不垂直。

⑤PHC管桩是事先在工厂预制成型，且桩体强度较高，可达到C80。

桩体的成型质量与强度质量可以得到保证；每节桩按定尺生产，压桩深度一目了然，因此施工过程可监控性强；静力压桩施工的同时，即已知道每根桩成桩后能承受多大荷载，有利于设计参数及时调整；在质量控制方面优于灌注桩CFG桩。

⑥管桩是工厂化生产，加上耐打（压）性较好，只要按施工要求认真操作，成桩质量在各种桩基中是最可靠的，特别是静压桩，承载力的保证率更高，一般来说，桩基施工成桩方式与人为因素的关系越密切，桩基的质量可靠度就越低。

预应力管桩基础与人为因素的关系在诸多桩基中是最不密切的，所以其质量的可靠度就越高。

（3）减少资源、资金浪费方面的优势

灌注桩、CFG桩施工时，为保证有效桩的质量桩顶超灌难控制，严重超过设计需要，超灌1~2m的情况司空见惯，常常造成很大浪费，且带来破桩头的困难。

而PHC管桩可把桩压至设计深度，不存在超灌部分、人工破桩头、吊车调运桩头等问题，又节约了资源，减少了浪费。

（4）降低环境污染方面的优势

PHC静压管桩施工过程中无湿作业，无成孔护壁工艺，因此场地无需设置泥浆池，施工过程中也无需清运泥浆，没有施工地扬尘，道路抛洒等环境污染现象。

另外，静力压桩工艺消除了施工噪声的污染。

因此，采用PHC静压管桩对减少环境污染有着积极的影响。

（5）成本方面的优势

CFG桩为满堂布桩，采用筏板基础，而PHC静压管桩为墙下布桩，采用条形基础，可大大减少桩数，基础也可由筏基相应变为条基，PHC静压管桩的侧摩阻力、桩端摩阻力的发挥要强于CFG桩，因此桩长也可以缩短，虽然静力压桩单位长度的价格高于CFG桩，但是从桩长、桩数量、基础形式、施工工期、验桩费用等几方面综合考虑，PHC静压管桩较CFG桩成本优势较为明显。

再者，由于PHC静压管桩施工，对地基土产生了挤密作用，增加了土的被动土压力，因此对基坑保护起到了积极的影响。

2.3PHC管桩在国内外的应用

（1）我国高强预应力混凝土管桩发展现状

①管桩在我国的发展简史

40年代初开始研制离心混凝土管桩（RC）；

60年代中期开始研制并应用预应力混凝土管桩（PRC）；

90年代开始大量应用高强预应力混凝土管桩（PHC）。

②数量

我国是全球生产应用管桩最多的国家，年产量可达3亿米、年应用量近2.6亿米，产值可达350亿元，形成产业链产值到达700亿元，在我国水泥混凝土制品行业总产值中占有比较大的份额。

　规格型号：

由于我国幅员辽阔，各地区的地质结构差异性大，因此，规格型号也是全球最多。

③应用领域

90年代初期，管桩主要是应用在沿海及沿江流域。

在广东省、浙江省、江苏省及上海等大城市应用比较广泛，主要用于公路、桥梁、码头建设和工业厂房、电厂的基础。

随着城市建设的飞速发展，预应力混凝土管桩在民用项目的建设中被大量的应用。

在施工方面根据不同的地区不同的要求，也有不同的沉桩施工工艺来满足不同地质的要求。

目前在软土地基上基本采用了预应力混凝土管桩。

④企业数量与能力

预应力混凝土管桩生产企业从90年的10余家到目前的近500余家，而且产量也大幅度提高。

2007年广东省中山建华生产管桩7480万米产值65.5亿元，广东省三和生产管桩1950万米，浙江省浙东集团生产管桩1500万米。

浙江省有一个嘉善县，人口只有38万，但是却有管桩生产企业46家（据预测年底将达到53家），年生产管桩5000万米左右。

目前我国的预应力混凝土管桩产量基本上是保持10%～15%的年增长率上升。

⑤节能增效

从经济方面考虑，自从我国大量地使用预应力混凝土管桩以来，替代混凝土方桩及钢桩，每年可以节约大量的各种建筑材料及资金，同时为人类节约了大量的能源，而且也使得现在的工程建设周期大大的缩短，以前不可能做到的事情可以成为现实。

这都是我们这代人努力辛勤劳动的结果，我们也为此感到自豪[2]。

（2）国外预应力混凝土管桩发展现状

日本是预应力混凝土管桩开发应用最早的国家，目前他们的混凝土管桩有PC 管桩、RC 管桩、PHC管桩、 SC钢管混凝土桩、 AG 竹节管桩和AHS-ST大根柱管桩（如图1-1）。

图1-1AHS-ST大根柱管桩

这些管桩的生产及应用与日本的地理位置有关，我们的高强度预应力混凝土管桩是从日本引进的。

目前我国无论是管桩规格型号，还是产量及使用量在全球都是第一，但是在新产品开发及应用方面，我们却没有太大的进展，生产模式基本上还是停留在80年代末的水平。

　日本是一个资源缺乏的国家，因此他们做什么事情都从“物尽其用”的角度出发，企业在不断的开发新的产品来代替老的产品，并且近一步地节约材料、能源和人工，每件产品力争做到完美。

　由于日本的人工费很高，而且劳动力缺乏，所以日本的工厂机械化程度很高，能够使用机器的地方一般不会用工人。

而且无论是汽车生产厂、电气生产企业，还是混凝土构件生产企业、预拌混凝土搅拌站（日本有很多搅拌站都是无人管理，搅拌车司机去搅拌站拉混凝土时自己去操作）、预应力混凝土管桩生产企业都是如此。

所以，他们年产量150万米的预应力混凝土管桩生产企业只有50~60人。

生产流水线的机械化程度很高，可以做到横向纵向自动移动。

自动化的控制不但可以节约大量的劳动力，还可以避免许多人为因素对产品质量的影响。

因此，日本的企业产品的合格率很高，很少有废品的产生，这也是降低成本的最好的出路。

日本一些管桩生产企业管桩钢模板是单开口的，混凝土是采用泵送技术从一端喂料，既可以防止露浆又可以提高功效。

最值得我们学习的是他们的建筑材料的应用，从开山爆破后的每一粒石屑都会很好的利用，绝对不会浪费，工厂非常整洁干净没有多余的材料及机械设备工具。

日本是一个多地震国家，二层以上的建筑都要用桩基础，因而高强预应力混凝土管桩的应用比较普遍。

但是日本目前已经没有特大型的建设项目开工，所以管桩使用数量没有那么集中，不会像我们一个项目用几十万米的桩。

他们的混凝土管桩生产企业注重研究适应不同的地质条件下成本最低且承载力最大的桩。

由于日本对于环境保护要求很高，日本已经不允许用柴油锤击的方法沉桩，所有的沉桩基本都采取钻孔植入法，或者中掘静压法沉桩。

目前用的管桩最小的是直径300毫米，最大的是直径1200毫米，由于采用了没有污染、没有噪音的沉桩工艺，他们的管桩即使是使用薄壁结构也不会损伤其结构。

2.4目前国内PHC管桩应用中存在的问题

我国生产高强度预应力混凝土管桩已经有20年的时间了，虽然生产企业及生产规模生产使用数量上突飞猛进，但是产品质量我认为并没有提高，主要表现在以下几个方面：

（1）材料方面

①混凝土管桩用PC钢筋

高强度预应力混凝土管桩采用的预应力钢筋是管桩的主要原材料，我国原来没有这种PC钢筋，在80年代都是从日本进口，90年代初期我们研制了并生产了国产的PC钢筋，现在可以自给自足并且出口到日本及东南亚国家。

但是，目前一些企业为了小集体的利益，不顾产品质量及建筑物的安危，指使一些小的钢筋生产工厂，生产不符合要求的钢筋。

比如：

以小代替大，所用的钢筋都是负公差以下的，并且要求钢筋生产工厂生产小于标准规定的细钢筋，作为交货条件。

另外，就是擅自提高钢筋的极限抗拉强度，生产管桩时提高张力从而做非标产品，但是这种高强度预应力混凝土管桩的预压应力根本达不到要求，在运输及打桩过程中混凝土容易产生裂缝，对建筑物的基础工程造成很大的隐患。

②螺旋钢筋

螺旋钢筋在混凝土管桩中起着钢筋笼成型的作用，但是主要的功能是抵抗混凝土管桩在沉桩过程中及以后的使用过程中的剪切应力。

关于螺旋钢筋的使用我们的标准有明确的规定，但是现在大家为了降低成本，将螺旋钢筋的直径减少到能够使钢筋笼成型即可以，标准中规定是螺旋钢筋直径为5mm,但是他们只用3mm代替。

由于很多人根本就不知道螺旋钢筋的重要性，所以根本没有当回事。

国标GB13476—1999中已经明确规定了螺旋钢筋的配置要求，管桩二端应该密缠，但是在制造过程中都是加大间距，基本都在100mm—120mm之间给管桩使用种下很大的隐患。

③管桩用端板

管桩用端板是起着固定预应力钢筋，锁住混凝土管桩预压应力，连接上下管桩形成整体结构的重要结构件。

关于端板的制造要求及材料在国家标准中都有明确规定，但是我们管桩生产企业现在使用的大量端板都是不符合标国家准要求的。

有些企业为了降低成本而偷工减料，用不合格的端板来制造混凝土管桩。

如：

使用铸造端板，材质及结构均达不到要求，有的甚至掉到地上就成碎片；还有用中空端板，在端板的里面挖一条槽减轻端板的，但是对混凝土管桩来讲则降低了其使用功能。

④混凝土掺合料

目前大多数管桩生产企业都采用用磨细石英砂代替水泥，磨细石英砂代替水泥可以提高混凝土的标号，又可以增强混凝土的合易性有利用成型。

一是可以节省能源，二来可以降低成本。

但是磨细石英砂的质量应该严格控制，如果二氧化硅的含量达不到要求，或含泥量超标都达不到预期的效果。

一些工厂只知道磨细石英砂可以代替部分水泥，就用磨细石英砂代替30%的水泥，但是混凝土的强度达不到C80。

因为掺磨细石英砂必须与水泥匹配，磨细石英砂必须符合质量要求，二次压蒸养护的时间及温度也必须达到要求才能达到预期的效果。

至于磨细石英砂的掺量是20%或者30%应该通过试验才能够决定，是应该根据企业所用的胶凝材料及工艺情况经过大量的试验才能够决定，而不能盲目的照搬照套[3]。

（2）生产工艺方面

主要表现有：

①缩短离心时间

我们正常的离心工艺是先低速度离心（这是一个布料的过程，使得混凝土管桩每个截面的混凝土均匀），再是中速度离心（这个过程是混凝土的细骨料粗骨料及胶凝材料进一步的混合的最佳状态的过程），最后是高速离心（这个过程是混凝土进一步的密实，将多余的水分彻底排出）。

 三个离心阶段的时间是经过大量的试验在生产过程中总结出来的最佳时间，没有依据地随便改变生产工艺，都会影响预应力混凝土管桩的质量，现在许多管桩在生产过程中没有严格的工艺管理，管桩的表面还比较好看，但是在管桩的基础施工中就会产生各种问题。

②缩短普通蒸汽养护及高压蒸汽养护时间

高强预应力混凝土管桩是通过工艺上的处理经过普通蒸汽养护及高压蒸汽养护将混凝土的水化反应提前完成。

为什么我们的管桩生产工艺规程中要明确普通蒸汽养护及高压蒸汽养护时间，就是我们在多年的生产实践过程中，总结出了最佳的蒸汽养护制度。

既可以满足混凝土的水化要求又可以满足混凝土的强度要求。

人为的没有根据的随便缩短蒸汽养护时间对管桩混凝土强度是有影响的。

③减少预应力钢筋的张拉应力

预应力混凝土管桩是靠预应力钢筋预先张拉，待混凝土具有一定的强度时，放松预应力钢筋使其回缩对混凝土产生一定的压力，形成预应力混凝土。

预应力混凝土管桩的预压应力，可以避免管桩在生产及施工中管桩的混凝土产生裂缝，增强管桩的耐久性。

但是我们目前有部分管桩生产企业为了片面的追求利