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浅谈灌注桩和预制桩的优缺点分析

2019-03-13 447

随着社会经济的发展,我国近些年大型和超大型建筑就像雨后春笋一样到处林立,因此对建筑的基础要求也越来越高,桩基础运用也日益广泛。尤其是连云港本地的软土地基,有些两层及以上的建筑都要求使用桩基础。桩基础主要分为灌注桩和预制桩。


灌注桩:直接在桩位上用机械成孔或人工挖孔,在孔内安放钢筋、灌注混凝土而成型的桩。灌注桩按成孔方法分为钻孔灌注桩、沉管灌注桩、干作业钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩等。与预制桩相比,灌注桩具有不受地层变化限制,不需要接桩和截桩,适应能力强,受力相对较稳,抗压又抗拔,振动小、噪声小等特点。由于其既不存在挤土负面效应,又具有穿越各种硬夹层、嵌岩和进入各类硬持力层的能力,桩的几何尺寸和单桩的承载力可调空间大。因此钻、挖孔灌注桩使用范围大,尤以高重建筑物更为合适。


缺点:灌注桩造价大,工艺复杂,工期相对长,基础和上部结构施工有时有间断;但这类桩都存在桩底沉渣(虚土)无法清理干净的突出问题,因而制约了其承载能力和工程质量的稳定性。为了解决这一问题,在20世纪90年代后期发明了在钻孔灌注桩桩底压力灌浆的施工工艺。该工艺大体可分为4种:


1.钻孔后预埋灌、溢浆管,浇好桩身混凝土后把水泥浆液直接注入桩底土体中,浆液与桩底沉渣、桩底周围土体混合凝固成高强度的“混合体”,即所谓的开式灌浆。


2.钻孔、预埋管、浇筑桩身后把水泥浆注入桩底预制的弹性良好的腔体内,随着灌浆压力和浆量的增加,弹性腔体逐渐膨胀、扩张,在桩底下土层中形成高强度的“结合体”,即所谓的闭式灌浆。


3.人工挖孔后预埋导管,浇好桩身混凝土后,用钻机沿导管钻入桩端土随后灌浆,此法在桩基有缺陷需进行处理时也适用。


4.钻孔后立即灌浆并振捣,最后浇筑桩身混凝土。


其中第一、第二、第三种工艺应用较多,效果也较显著。这些年就仅我个人愚见,灌注桩因施工质量而出现的工程安全事故基本没有。


预制桩工厂生产分为钢桩和混凝土桩两种,常用的有混凝土实心方桩、混凝土空心方桩和预应力混凝土空心管桩,钢桩主要有钢管桩和H管桩。与灌注桩相比:预制桩生产成本低,配筋率很小,节约钢材,空心桩很环保,直径小比表面积大,单方混凝土的承载力很大,施工简单,技术难度相对低,工期短,工程能连续施工;在松散土和非饱和填土中则是正面的,会起到加密、提高承载力的作用。


缺点:预制桩的挤土效应在饱和粘性土中是负面的,会引发灌注桩断桩、缩颈等质量事故,对于挤土预制混凝土桩和钢桩会导致桩体上浮,降低承载力,增大沉降;挤土效应还会造成周边房屋、市政设施受损;该桩不能用于抗水平荷载,在预应力铰线或填心强度足够的情况下可用做抗拔桩。部分地区预制实心方桩才有生产,但由于价格较贵,区域限制,运输和施工等原因在连云港港等相近地区未得到推广。


预制桩的优点我们就不必过多介绍,工程上选用他固然是看重了这些。但预制桩的缺点而引发的工程事故屡见不鲜。自从上海“楼倒倒”(因为管桩的抗剪能力差,不能用于抗较大水平荷载;建筑两侧存在堆土高差产生土压力,而导致基础的桩体剪切破坏)以来,虽然全国各地尤其软土地区对管桩的安全性颇为重视,但就仅我本人身边的建筑,因管桩而产生的事故就有多起。


2010年设计的连云港市赣榆县某商住楼,建筑面积3.6万平方,3栋主楼地上18层,与4层裙房连为一体。地下一层。桩基础采用两节直径500的高强预应力管桩,有效均为22m。总桩数为574颗。工程桩打完之后,对桩身进行检测,最终检测发现381颗桩为四类桩,大部分桩为不合格。后来采用摄像探头方法,发现基本均为上下两截桩在焊缝处断块而破坏。见以下图片。结合本工程问题分析原因为:a.桩基施工单位未按图集采取满焊,而是采用点焊或甚至不焊,直接导致接桩部位极为薄弱;b.饱和土中预制混凝土桩挤土导致桩体上浮,因上下接桩周边土对它的握裹力不同和焊缝的处脆弱而导致此次安全事故。虽然最终采取相应措施处理,但也付出了巨大的财力、人力和延误工期的代价。


2009某开发公司在连云港市新浦区开发一栋建筑面积3.1万平方米,24层91m高的办公楼,桩基础采用两节直径550的高强预应力管桩,有效均桩长为28m,总桩数为224颗。采用筏板下方形满堂桩,桩间距4D为2.2m,因桩身混凝土抗压强度和建筑荷载,桩间距按规范要求的4.5D不能满足承载力要求,故布置的桩较密集。


由于施工队和甲方对工期要求高及施工队对这种高层满堂布桩的施工经验不足,待桩施工结束后通过观测,桩上浮量最大达18cm,一般都在10cm左右。采取复打(再次锤击)基本没有任何效果。后来通过检测,即使上下两节桩未脱离,承载力也满足要求,但是还是留下一定安全的隐患。经验的积累这些年施工已经采取一定的措施,如:控制打桩速度,从中间向两端打,跳打,打应力释放孔等措施,均可减小桩上浮问题。如今100m左右的建筑(100m以上已不允许采用预制桩)满堂桩的上浮基本能控制在5cm及以下。


灌注桩和预制桩主要由于施工原因并结合管各自的特点选用,在这里只是要说明,由于预制砼空心桩自身的缺点再结合人们的经验不足或施工质量问题均有造成质量安全隐患,故大家对预制砼空心桩选用和施工要更加的注意。