桩基工程缺陷补桩施工技术研究

桩基工程缺陷补桩施工技术研究

冯传江

中铁十一局集团第二工程有限公司 湖北省十堰市 442012

摘要：在建筑工程施工中，桩基施工技术可以提升整体建筑结构的稳固性，保障建筑工程的安全性。因此，加大对桩基工程缺陷补桩施工的研究，可以为整体建筑行业施工技术的提升奠定良好基础。本文首先分析了桩基施工技术类型，其次根据具体的工程概况对桩基工程缺陷补桩施工技术进行了研究，以期能够为相关人员提供参考。

关键词：桩基；缺陷；补桩

引言

桩基础广泛应用于各类工民建及桥梁基础中，在桩基浇筑过程中，由于各种原因，导致桩基成桩后形成不同的缺陷，常见的缺陷有：断桩、空洞、混凝土离析等。根据有关数据统计，在所有成桩数据中，约四分之一的桩基础存在不同程度的缺陷，缺陷的存在会导致桩基承载力的下降，从而进一步危及桩基的使用安全。近年来，社会各界对桩基础缺陷的研究主要集中在缺陷产生的机理、缺陷的形式、缺陷对桩基础的影响程度。

1、桩基施工技术类型

1.1、振动沉桩技术

振动沉桩技术应用中，主要是通过振动方式把桩身打入土层中，在此过程中，桩身不断振动，地层在挤压作用力下把保桩身打入到土层中。该技术的操作较为简单，且施工效果较好，但是振动噪音较大，会对周边居民生活造成干扰，且成本较高，使用率不高。

1.2、静力压桩技术

在静力压桩施工技术应用时，需要使用静压力施工机械，通过压桩机自动和机架上的配重提供反力，把预制桩压入到土中，这是一种沉桩工艺。在具体的施工中，需要通过静压力施工机械向地表施加受力，在预制桩压入到土层的过程中，保持缓慢速度，才能确保高层建筑地基的坚固性，这是一种挤压土地式的压桩方法。一般情况下，混凝土预制桩包含管桩和方桩两种，在具体的施工中，需要结合实际情况选择合适的施工方法。为了保障施工质量，需要利用振动成桩法、沉桩法等实现差异化成孔作业，同时要合理配比混凝土，预先制定针对性的应急预案，防止意外出现，提高桩基础施工质量。该施工技术成本较低，且施工进度较快，施工操作方便，但是容易对周边建筑、地下管线等的安全造成影响。

1.3、人工挖孔技术

人工挖孔技术是一种常见的人工挖孔灌注桩技术，施工技术成本不高，占地面积小，施工速度较快，操作较为简单，且不会对周边环境造成干扰，经济环保性能较强。施工中，需要结合水流量的具体情况，来确定扩孔大小，需严格按照设计要求控制开挖直径，在振捣混凝土过程中要规范操作，每挖1m就要振捣一次。

1.4、灌注桩施工技术

灌注桩施工技术是利用专业设备在地层上开孔，向孔内关注浆液。在高层建筑中广泛应用，而常见的形式有钻孔灌注桩和沉管灌注桩两种，不同的灌注桩技术的适应范围有所不同，需要结合具体的施工条件和作业环境来确定。（1）钻孔灌注桩技术在施工中不需要泥浆护壁，可以利用螺旋钻机钻孔，既能减少施工成本，也能节省人力。（2）沉管灌注桩施工技术主要是利用钢管成孔，在钢管压到土层的过程中，通过挤压作用使周围土体变得更加紧密，增加土层与桩基础之间的摩擦力，沉管成孔的方式适用于中小型、入地深度为20m左右的桩基础。沉管灌注桩属于挤土桩型，施工中制桩压入到土中，这是一种沉桩工艺。在具体的施工中，需要通过静压力施工机械向地表施加受力，在预制桩压入到土层的过程中，保持缓慢速度，才能确保高层建筑地基的坚固性，这是一种挤压土地式的压桩方法。一般情况下，混凝土预制桩包含管桩和方桩两种，在具体的施工中，需要结合实际情况选择合适的施工方法。为了保障施工质量，需要利用振动成桩法、沉桩法等实现差异化成孔作业，同时要合理配比混凝土，预先制定针对性的应急预案，防止意外出现，提高桩基础施工质量。该施工技术成本较低，且施工进度较快，施工操作方便，但是容易对周边建筑、地下管线等的安全造成影响。

2、桩基工程缺陷补桩施工技术研究

某工程结构形式为现浇钢筋混凝土框架结构，主体结构设计使用年限50年，抗震设防烈度6度。基础采用桩基础，项目采用桩基先行的方式，桩型为钻孔灌注桩，以4层圆砾岩作为桩端持力层，主楼范围内桩径均为900mm，采用桩底后注浆工艺，数量为293根，单桩竖向承载力特征值为5200kN。在基坑土方开挖过程中，施工技术人员发现主楼范围部分桩身存在钢筋笼上浮。经随机抽取3根缺陷工程桩进行静载试验，其承载力特征值分别为3640kN、2080kN、3640kN。后经小应变动测对桩身进行检测，确认承载力特征值为2080kN的桩存在桩身缺陷。该项目设计要求本桩型承载力特征值为5200kN，实际承载力仅为设计承载力的70%，无法满足设计要求。由于基坑大面积已开挖至设计标高，钢筋混凝土支撑梁以及部分基础垫层已施工，钻孔灌注桩机无法直接进入基坑内施工。在详细研究工程地质资料基础上，综合考虑现场施工条件、工期、桩基补强可靠性等因素，参建各方最后决定采用局部回土补桩的方式进行桩基补强。

2.1、补桩施工技术难点分析

由于基坑大面积已开挖至设计标高，且部分基础垫层已施工，部分桩头已露出，大型机械直接进入会对已暴露的桩头造成破坏且存在巨大的承压水突涌风险，故须先进行部分土方回填方能进行补桩施工。回土补桩方案的主要问题为确定回土厚度，挖深达12m的基坑若土方回满代价过高，回填土过少则面临承压水突涌风险。勘察单位对基坑南侧坑边及坑底钻承压水头勘测孔测得承压水头标高处于相对标高–7.200m，而现场施工作业面场地标高–8.600m，补桩泥浆面标高约在–13.000m左右，高差在6m左右。基于此，初步确定回填6m高度土方可满足补桩施工要求。经试补3根工程桩确定施工可行性，同时通过优化控制钻孔灌注桩施工过程中的泥浆比重，在保持承压水水位平衡的同时可进一步减少回土厚度。

2.2、桩基工程缺陷补桩实施

在测定实际工程桩桩位后提交设计单位，以避免补桩过程中伤及原有工程桩。经设计复核，根据实际静载试验确定原设计桩径900mm桩承载力特征值取3640kN，因补桩桩距过近，后补的桩侧阻不考虑，确定补桩数量为148根，根据承压水的特性，按“防、堵、排、治”的原则，在钻孔的周围增设深井降水，钻孔的孔中用泥浆防止承压水的突涌现象，而承压水是一种流体，所以为了完整的描述承压水的运动，需要3个速度分量和两个热力学参量，热力学参量只需密度、压强、温度、焓和熵中的两个就可确定流体的热力学状态。因为施工现场条件的影响，施工技术人员使用简易的连通器模型来代表承压水与桩孔中泥浆的关系，考虑到承压水不仅只有重力势能，以及泥浆护壁的需要，根据GB510040-2015《建筑地基基础工程施工规范》中5.6.3条，最终确定泥浆密度为1400kg/m3。施工中采用原土进行泥浆配置，重点对钻孔过程中泥浆密度进行监督，钻进10m便检测一次泥浆密度，对不符合初期计算确定的泥浆密度采用制备泥浆调节。成孔清孔后尽快验收，以便第一时间浇筑混凝土成桩。增设降水井对补桩施工进行辅助，并在确认钻孔位置的周围增设挡水措施，防止意外承压水涌出后四处蔓延。实施过程中先在对已暴露工程桩桩头进行砖砌保护后再进行回土，采用补桩区域局部回土的方案，补桩区域平均回填深度约2.8~6m。根据现场作业条件，在钢筋混凝土支撑梁下方采用小型桩机施工，其余地方采用旋挖桩机施工以加快补桩施工进度。

2.3、桩基工程缺陷补桩检测

补桩施工完成后进行竖向抗压承载力静载试验，抽检桩数为1根，实测单桩极限承载力满足设计要求，静载试验结果如下：最大加载值8000kN，累计沉降24.88mm，残余沉降14.24mm，回弹量10.64mm，回弹率42.8%同时对工程桩桩身进行全数小应变动测，检测结果为一类桩所占比例为100%，桩身完整。故补桩施工的148根工程桩桩身无缺陷，满足设计要求。

结束语

总之，桩基缺陷的存在，会导致桩基内部应力状态增大，变形增大，使桩基的使用安全、可靠度存在较大影响，其中，较缺陷发生在上部、中部时当缺陷发生在桩体下部时对桩体影响最大。回土补桩补强方案保证了工程施工质量，消除了工程结构安全隐患。现场试验表明，增补的工程桩满足设计要求，同时周边桩基未因后期补桩而出现土体扰动，桩身完整性满足要求。该工程采取的回土补桩方案相较于其他方案虽在工期上影响较大，但施工可靠性高，结构安全质量风险可控，避免了后期潜在质量风险。

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