浅谈振动沉管灌注桩施工中常见问题及处理方法

学界Ｉ　施工技术　建设行业专版　浅谈振动沉管灌注桩施工中常见问题　及处理方法　口张徐　摘　要：通过现场施工中不合格桩身的暴露检查，探讨振动沉管灌注桩施工中常见的质量问题、产生原因及　预防措施。　关键词：灌注桩．问题，原因，措施　振动沉管灌注桩是用振动沉桩机将有活瓣式桩尖或钢筋混凝土　一、沉管桩灌注桩常出现质量问题　预制桩靴的桩管（上部开有加料口），利用振动锤产生的垂直定向振　动和锤、桩管自重等对桩管施加压力，使桩管沉入土中，然后边向桩管　内浇筑混凝土，边振边拔出桩管，使混凝土留在土中而形成桩。一般适　目前对振动沉管灌注桩成桩质量的检测主要运用动测法和静载　试验法进行检测。为了更好地了解成桩质量的原因，对于检测出质量　不合格的桩，需进行挖出桩检查，从挖出的桩身真实地反映了桩身实　际情况。从成桩的质量情况可反映以下几个方面：　用于粘性土、淤泥、淤质泥土、粉土、湿陷性黄土、稍密及松散的砂土。由　于该成桩的工艺所产生的桩承载力高、造价低、施工方便而广泛被采　用。但由于该桩是在土中成型，成桩过程中的振动时间、拔管速度、反插　１．断桩、桩身混凝土坍塌　桩身局部分离，甚至有一段没有混凝土或是桩身某一部位混凝土　坍塌处没有混凝土。从暴露的桩身反映出个别桩身局部残缺，夹有泥　土，或桩身的某—部位混凝土坍塌，上部被土填充。　次数、深度以及混凝土的坍落度、和易性等，常因土质条件的千变万化　而很难有统一定量的尺度，致使操作者常难以控制，施工质量不易检　查和控制，在施工中出现了一些质量问题。下面就振动沉管灌注桩在　施工中出现的质量问题及所采取的预防措施做一探讨。　２．混凝土拒落　成桩的下部无混凝土或混凝土不密实。　量高、酸性强的粘性土的加固效果较差。　（６）养护条件　经试验表明．在水中养护的试样强度低于在空中养护的试　均值为０．１４６倍．抗拉强度的影响因素和抗压强度一至．只是因　其引起的抗拉强度值变化幅变较小。　３、抗剪强度　抗剪强度也随抗压强度的增加而提高．从统计数据知，加　固水泥的粘聚力比原状增长ｌ２．６ｌ一３８．２５倍．水泥土内摩擦角　比原状土的内摩擦角增长２．００—４．４５倍．其影响因素基本与抗　压强度一样　样强度．如３０天龄期在水中养护的试样强度为１．０４Ｍｐａ．而在　空气中养护的试样达１．３９Ｍｐａ，在９Ｏ天龄期时水中养护的试样　为１．４２Ｍｐａ．而空气中养护的试样已达到２．０２Ｍｐａ．说明不同的　养护条件对水泥土强度在一定影响。　（７）外掺剂　不同的外掺剂对水泥土强度也有不同的影响．如木质素磺　酸钙对水泥土强度增长影响不大，主要表现为减水作用：三乙　醇胺、氯化钙、石膏等掺入后，可增强加水泥土的强度．但强度　三、结论　ｌ、影响水泥土加固效果的因素很多，在设计及施工过程　中．注意各因素的影响．尽量避免或减少对加固效果的不利影　响。　增加百分数随龄期的增长而送减小．如掺入石膏３Ｏ天龄期时　水泥土比不掺入时增加约２０％，６０天龄期增约１０％，而９０天　龄期几乎不见增加　掺入粉煤灰对水泥土的强度可提高１０％左　右。根据现场情况选择合适的外掺剂可以达到提高水泥土强度　或节省水泥用量、降低工程造价的效果。　（８）搅拌方式　水泥深层搅拌方式一般分为湿搅和干搅，相同条件下，湿　搅水泥土强度低于干搅水泥土强度。这是因为湿搅时，水泥浆　２、软土中掺入水泥改善了原状土的物理性质，加强了颗粒　间的联合作用．降低孔隙率及含水量，使原土的密度提高，强度　增大　虽然水泥掺入比对水泥土强度影响很大．但并不是水泥　掺入比越大越好．一般控制在ｌ３一ｌ８％为宜．水泥掺入比较小对　软土强度增大不明显．水泥掺入比太大对原土强度增长率不　大．却增加了工程成本。　３、原土含水量明显影响加固效果．在含水量较高时，相同　的掺入增加原土的含水量．加大原土的孔隙率．从而降低了水　泥土的强度　虽然相同条件下．湿搅处理的加固土强度较低，但　如果原土含水量较小．将因水量不足而制约加固土中固化剂水　解、水化反应的充分进行．在这类土还是宜用湿搅方式较好。　２、抗拉强度　水泥掺入比．浆喷水泥土的强度比粉喷水泥土低得多，因此，原　土含水量较高时．一般选用粉喷搅拌处理，如果软土含水量小　于３０％时．一般选用浆喷搅拌处理为宜。　４、在各种条件下水泥土的物理力学特性有一定的差异，以　上观点是在三个不同工地的试验结果的总结．有一定的局限　性　■　水泥土的抗拉强度随抗压强度的增大而提高，从广珠东线　某试验段的统计数据知：４００个试块中抗拉强度最小值为　０．０６Ｍｐａ最大值为０．４１Ｍｐａ．为抗压强度值的０．０３—０．２８倍，平　（作者单位：广州市地质调查院广东广州５１０４４０）　厂东科技２００６　２总第１５０期　维普资讯 http://www.cqvip.com

３．桩身夹泥　从暴露桩发现个别桩身混凝土内存在泥夹层，使桩身截面减少，　削弱桩承载能力，造成质量问题。从挖出桩总的来看，采用单打工艺施　工的桩，桩径沿桩身变化不大。桩身表面大部分灰浆饱满，混凝土密实，　但在桩身断裂处出现缩径，混凝土内夹有泥砂，此处附近桩身石子外　露，表面粗糙不密实。采用复打工艺施工的桩，桩径随土层的不同而产　生变化，桩周围土较密实时桩径小一些，桩周围土松软时桩径就大一　些，桩径变化较大，在淤泥质粘土层桩身局部增大成磨茹状。而接近桩　尖１　ｍ左右的位置常因土层较密实使二次复打不能到位。桩身断裂处　有不同程度的缩径，混凝土里夹有泥砂，桩身上部局部区段混凝土的　密实度明显不好，大大降低了桩身的承载能力。从暴露的桩身来看，除　缩径区域外，桩径都能满足设计要求，充盈系数符合要求。　４．裂缝和缩颈　从实际检查中发现，桩身断裂一般都发生在桩头位置，裂缝由上　向下斜向开展，长度在５００ｒａｍ左右。特别是静载检查出现问题的桩，　由于加荷时桩身突然断裂，裂缝宽度十分明显，裂缝开展范围内的桩　身都存有不同程度的缩颈，缝内夹有泥砂，灰浆不饱满，混凝土不密实。　二、产生问题的原因分析　１．对于断桩、桩身混凝土坍塌产生的原因主要是桩下部遇软弱　土层，桩成型后，还未达到初凝强度时，在软硬不同的两层土中振动下　沉套管，由于振动对两层土的波速不一样，产生了剪切力把桩剪断。拔　管时速度过快，混凝土尚未流出套管，周围的土迅速回缩，形成断桩。在　流态的淤泥质土中，孔壁不能自立，浇筑混凝土时，混凝土密度大于流　态淤泥质土，造成混凝土在该层中坍塌。桩中心距过近，打邻桩时受挤　压断裂，混凝土终凝不久，受外力振动。　２．对于混凝土拒落产生的原因主要有在低压缩性粉质粘土层中　打拔管桩，灌完混凝土开始拔管时，活瓣桩尖被周围的土包围压住而　打不开，使混凝土无法流出而造成拒落。预制桩头混凝土质量较差，强　度不够，沉管时桩头被挤入套管内阻塞混凝土下落。在有地下水的情　况下，套管下沉时间较长，封底混凝土过干，套管底形成”塞子”堵住管　口，使混凝土无法流出。　３．　对于桩身夹泥产生的原因主要是在饱和淤泥质土层中施工，　拔管速度过快，混凝土骨料粒径过大，坍落度过小，混凝土还未流出管　外，土即涌入桩身，造成桩身夹泥。采用复打法时，套管上的泥土未清理　干净，而带入桩身混凝土内。　４对于缩颈造成的原因主要是拔管速度过快，混凝土来不及下　落，而被泥土填充。在流塑淤泥质土中，由于下套管产生的振动作用，使　混凝土不能顺利地灌入，被淤泥质土填充进来，而造成缩颈。桩身间距　过小，施工时受邻桩挤压。在地下水位以下或饱和淤泥或淤泥质土中　沉桩管时，土受强制性扰动挤压，土中水和空气未能很快扩散，局部产　生孔隙压力，当套管拔出时，混凝土强度尚低，把部分桩体挤成缩颈。在　靠近地面处由于桩管的摩阻力减小，拔管速度容易加快，而管内混凝　土自重压力又小，不易流出管外，泥砂挤入桩孔而使桩身混凝土断面　变／Ｊ、，产生缩颈。　三、治理方法　建设行业专版　施工技术　Ｉ学界　施工前应认真研究分析、掌握施工区域的地质资料及设计要求，　仔细察看现场地形、地貌及其它现场特殊情况。必须进行试桩，结合试　桩校核所提交的地质资料和设计计算，如有不符，应与设计单往协商　研究，取得统一看法，将试桩的技术数据，诸如桩长、混凝土坍落度、灌　注量、拔管速度等作为工程桩施工控制的依据。除遵照有关沉管桩规　程要求外，还要制定本工程的施工方案。　２加强施工作业控制　桩的施工质量在相当程度上取决于操作人员的技术水平和负责　程度，因此，施工时应建立建全施工质量保证体系．对打桩施工全过程　实行质量管理，并将振桩施工记录视为工程档案的重要部分．一份完　整的真实的记录可以反映出桩基的施工质量　（１）对于断桩和桩身混凝土坍塌应采用跳打法施工．跳打应在相　邻成型的桩达到设计强度的６０％以上进行　认真控制拔管速度．一般　以１２－１５ｒｒｉｆｎｉｎ为宜。对于松散性和流态淤泥质土，不宜多振．以边振　边拔为宜，对已出现断桩，采用复打法解决。混凝土终凝不久避免振动　和扰动．桩中心过近．可采用跳打或控制时间的方法　（２）对于混凝土拒落　ｒ杳艮据工程和地质条件，合理选择桩长，尽量　使桩不进入低压缩性土层　严格检查预制桩头的强度和规格．防止桩　尖在施工时压入桩管。在有地下水的情况下．混凝土封底不要过干．套　管沉至设计要求后．应用浮标测量预制桩尖是否进入桩管．如桩尖进　入桩管．应拔出处理。浇筑混凝土后．拔管时应用浮标经常观测测量．检　查混凝土是否有阻塞情况　已出现混凝土拒落隋况时．可在拒落部位　采用翻插法处理　（３）桩身夹泥多出现在饱和淤泥质土层中．所以在该土层施工时　应注意控制拔管速度和混凝土骨料粒径（小于３０ｍｍ）、坍落度（小于　７ｃｍ），拔管速度以０．８￣１．Ｏｍ６ｎｉｎ较合适。混凝土应搅拌均匀．和易性要　好．拔管时随时用浮标测量．观察桩身混凝土灌入量，发现桩径减少时．　应采取措施，采用翻插法时．翻插深度不宜超过活瓣长度的２，３。复打　时．在复打前应把套管上的泥土清除干净　（４）对于缩颈在施工时每次向桩管内尽量多装混凝土．借其自重　抵消桩身所受的孔隙水压力．一般使管内混凝土高于地面或地下水位　１．Ｏ－－ｑＳｍ。使之有一定的扩散力。桩间距过小．宜用跳打法施工，桩拔管　速度不得大于０．８￣１．Ｏｍ６ｎｉｎ　桩身混凝土应用和易性好的低流动性混凝　土浇筑．桩轻度缩颈．＝－３－￣用翻插法，每次拔管高度以１．Ｏｍ为宜，局部　缩颈宜采用半复打法．桩身多段缩颈宜采用复打法施工。　对于拔管速度．主要应根据土质．地下水等条件及工程技术要求，　并参照本地区的经验数据加以区分，不宜硬性规定为某一定值．其主　要原则是：均匀有致，宜慢忌快，密振慢拔，边振边拔，振拔相间，只有这　样方可使管内砼完全流出管外。　四、结语　振动沉管灌注桩施工是一项专门技术．又属重要的隐蔽工程，施　工单位的选择是相当重要的．这就要求有相应资质的专业基础公司负　责施工　施工中要有严格的施工管理．正确的技术指导和熟练的技术　工人　以上一些观点和看法．是本人对振动沉管灌注桩施工的浅识　■　（作者单位：广东省航盛工程有限公司）　广东科技２００６　２总第１５０期