浅述振动沉管灌注桩的施工过程质量控制

       浅述振动沉管灌注桩的施工过程质量控制

　　桩基础的种类很多，其中沉管灌注桩是目前采用的较为广泛的一种桩基。与预制桩相比，它具有节省钢材、降低造价、施工方便、工期短、在持力层顶面起伏不平时桩长容易控制等优点。

　　虽然振动沉管灌注桩的施工过程较为简单，但它受到施工方法和施工人员因素的影响，桩位偏差较大；当施工方法和施工工艺不当或某道工序中出现漏洞，也将会造成许多的质量问题；另外，遇淤泥层时处理比较难。其中沉、拔管过程中的质量控制尤为重要，下面结合本人在振动沉管灌注桩方面的施工经历，从其施工过程谈谈如何进行质量控制。

　　1、桩点定位

　　桩位的正确与否，会直接影响整个桩基工程的质量及对上部结构受力分布情况。在将施工图上桩位精确地测设到场地上时，并不代表这个桩位在整个施工过程中都是不变的，它会由于周围土被挤动和打桩机作业中来回碾压而发生移动。

　　可先将桩点准确位置测设到地面上，挖至桩点深300mm左右处，将白灰倒入土中捣实。打桩时，以土层深300mm处的白灰点作为桩位，桩点要在打桩前挖出，打一根桩挖一个桩位点，以确保其准确性。这个方法简单，操作方便，位置准确。但对有些工程却不是很实用，如采用预埋桩头、下几个施工桩位已经压在桩机下等情况，这样桩位就来不及挖出，延长了施工工期，只能在桩机进场前埋设好桩位，施工时经常复核桩位，以保证桩位的准确性。另外，预制桩头埋设时，应注意将桩位下的大石头挖出，以免沉管时，桩尖碰到大石块而偏滑位置。

　　2、走机路线和打桩顺序

　　桩机进场前，要慎重确定走机路线，尽量避免重复线路及多次转动机身，那样会对已施工完成的桩身产生多次挤压，造成断桩。并且拟定合理的打桩顺序，应根据地形、周围环境、土质和桩的密度等决定。当逐排打设时，打桩的推进方向应逐排改变，以免土体朝一个方向挤压，并且对同一排桩而言，必要时宜采用间隔跳打的方式进行。自边缘向中央打法，使中间部分土壤挤压较密实，不仅使桩难以打入，而且打中间桩时，还有可能使外侧各桩被挤压而浮起，所以一般以自中央向边缘打法和分段打法为宜。尽量避免土体因挤压而密实，使沉管困难和桩位偏移，或产生水平力和拉力，使已打好的桩身造成断裂。有时遇到地表土层较坚硬，下面为软弱土层，桩成型后，还未达到初凝强度，当邻桩施工时，在软硬不同的两层土中振动下沉套管，由于振动对于两层土的波速不一样，产生了剪切力，把先施工的桩剪断。遇此情况，应采用跳打法加大桩的施工间距。并且对于群桩基础，或桩的中心距离小于3.5倍桩径时，也应采用跳打法，中间空出的桩应待混凝土达到设计强度等级的50%以后，方可施打，以减轻对邻桩的挤压力，防止断裂事故发生。跳打法对一般性粘土地基是有效的，但在饱和的淤泥中，仍有可能发生断裂事故，遇此情况，可用控制时间的连打方法，即规定必须在邻桩混凝土终凝前，把桩施工完毕，一个桩基范围内的几根桩，应在当天内打完。

　　在一次桩基工程施工中，就出现过因未采用跳打法而造成桩身上部断裂。此工程为两个工业设备基础，采用φ377沉管灌注桩，群桩中各桩前后左右之间的距离为1350mm，施工队在施工第一个基础时，按规定采用跳打法，当施工到第二个基础时，因工期紧迫，为了减少走机时间，而未采用跳打法，改用依次逐排打，事后经检测单位对桩的动测结果表明，第一个基础的桩基质量较好，而第二个基础的桩基质量就相对较差，上部断桩较多，后采取了加固补救措施，可见打桩顺序非常重要。

　　3、振动沉管

　　沉管时应连续进行，不要停歇过久，以免摩阻力增大，导致下沉困难。如持力层以上有中密的粉细砂等硬夹层，，其厚度在1m以上时，可能发生沉桩时间过长而导致桩头压碎或穿不透，甚至出现卡管现象。遇此情况，在试桩时就应采取相应措施，如增加配重或振激力，必要时可采用钻机预先钻穿。假如发生卡管时，应在夹层处反复抽动二三次，然后拔出桩管，扎好活瓣桩尖或重设预制桩尖，重新打入，并争取时间尽快灌注混凝土后立即拔管，缩短停歇时间。

　　当沉管快到持力层时，必须严格控制最后两个两分钟的贯入速度，其值按设计要求，或根据试桩和当地长期的施工经验确定。在一次住宅楼的桩基工程中，设计为Φ377沉管灌注桩，预制桩尖进入持力层约1m。在试桩时，当桩尖进入持力层约0.4m时，由贯入度的测算，得知桩管已经沉不下去了，于是重新启动振动锤，加配重及抬桩架以增加自重压力，但测量贯入度，只沉入60mm，就再也沉不下去了。根据该地区以往的桩基施工经验，桩尖几乎都没有进入持力层1m，再经设计单位的核算，认为此工程桩尖进入持力层约0.46m，可满足要求。

　　对于饱和土层，土壤中的水分较多，桩壁土经沉管施压后，流动性相对增加，易造成缩颈和断桩。可采取复打法，对活瓣桩尖的情况，在第一次施工完成后，再把活瓣桩尖闭合起来，在原桩孔混凝土中第二次沉下桩管，将未凝固的混凝土向四周挤压，然后进行第二次灌注混凝土和振动拔管；对于预制桩尖的情况，当第一次施工完毕，拔出桩管后，及时清除粘附在管壁和散落在地面上的泥土，在原桩位上第二次安放桩尖，再进行第二次施打。对于有断桩和缩颈怀疑的桩，可采用局部复打法，如缺陷在桩的下半段，则第一次灌筑到半桩长时（另加1m以防复打时上段土塌落影响质量），即拔出桩管，再合拢桩尖活瓣或加预制桩尖，在原孔中再沉到底，进行第二次灌筑混凝到顶；如缺陷在桩的上半段，则第一次混凝土灌筑到顶后，第二次再将桩管沉至二分之一桩长，立即灌筑第二次混凝土到顶；当在饱和的淤泥或淤泥质软土，则应采用全桩长的复打。复打法能使桩径增大，提高承载力。但施工时必须注意：第二次沉管时，要经常用吊铊检查桩尖是否已超前落入孔底，以免孔周土落在桩尖上，形成吊脚桩；复打施工必须在第一次灌注的混凝土初凝以前全部完成，而且第一次灌注的混凝土要达到自然地面，不得少灌；应随拔管随清除粘在套管壁和活瓣桩尖上以及散落在地面上的泥土；还要保持前后二次沉管的轴线重合。

　　4、拔管过程

　　沉管完成后，应立即灌注混凝土，钢筋笼的吊放最好在桩管混凝土灌注到钢筋底下两米左右时进行，以免过早放置而使钢筋笼受混凝土的冲击产生变形。基本上在每拔高1m管时，就要检测混凝土的充盈系数是否大于1。

　　在有地下水的情况下，如果封底混凝土灌得过早，沉管时间又较长，封底混凝土经长时间的振动被振实，形成“塞子”，拔管到一定高度时，“塞子”才打开，会形成吊脚桩。遇此情况应合理掌握混凝土的灌入时间，一般在桩管沉至地下水位以上0.5～1.0m时灌入封底混凝土。

　　开始拔管时，先启动振动锤振动5～10秒，再开始拔管，并用吊铊探测得桩尖活瓣确已张开，混凝土已从桩管中流出以后，方可继续抽拔桩管，边拔边振。要严格控制拔管速度和高度，必要时采取短停拔（0.3～0.5m），长留振（15～20秒）的措施，严防缩颈和断桩。在通过特别软弱的土层时，可适当停抽密振，但不要停得过久，否则混凝土会堵塞管中不落下。在拔管过程中，桩管内应至少保持2m以上高度的混凝土，并高于地下水位1.0～1.5m，或不低于地面，要经常用吊铊探测，不足时要及时补灌，以防混凝土中断，形成缩颈。

　　如果未采用吊铊探测管内的混凝土下落的情况，也可根据钢筋笼的吊绳来判断，当拔管过程中，钢筋笼的吊绳突然随拔管高度越来越松动，则表明管内混凝土未下落，应拔出桩管，复打施工。

　　遇饱和土层时，为防止灌注时造成混凝土在该层坍塌而形成断桩，可用反插法。即在桩管灌满混凝土之后，先振动，再开始拔管。如采用预制桩尖时，每次拔管高度0.5～1.0m，反插深度0.3～0.5m；如采用活瓣桩尖时，反插深度不宜超过活瓣长度的三分之二，防止反插时活瓣向外张开，把孔壁周围的泥挤进桩身，造成桩身夹泥。在拔管过程中应分段添加混凝土，保持管内混凝土面始终不低于地面或高于地下水位1.0～1.5m以上，拔管速度应小于0.5m/min。在桩端处约1.5m范围内，要多次反插以扩大桩的端部截面，并在穿过淤泥夹层时，应适当放慢拔管速度，并减少拔管高度和反插深度。但必须注意，在流动性淤泥和坚硬土层中，及桩身的配筋段施工时，不宜采用反插法。

　　5、桩顶处理

　　如果发现桩顶标高低于设计标高，可采用比原桩身混凝土强度等级高一级的混凝土接高桩顶。对于断桩的检查，在2～3m以内，可用锤敲击桩头侧面，同时用脚踏在桩头上，如桩已断，会感到浮振；深处断桩常采用动测或开挖的办法检查。一旦检查发现断桩，应将断桩段拔去，略增大面积，或加铁箍接驳，清理干净后，再重新灌筑混凝土补做桩段。

　　6、材料控制

　　钢筋混凝土预制桩尖必须选用有按规定配筋的，并且混凝土强度不得低于C30。以免沉管时，预制桩尖因强度不足而破损，被挤入管内，造成拔管振动时未能将桩尖压出，管拔至一定高度时才落下，但又被硬土层卡住，未落到孔底而形成吊脚桩；或桩尖被打碎进入桩管，泥砂和水同时也挤入桩管，与灌入的桩身混凝土混合而形成松软层。

　　综上所述，影响振动沉管灌注桩工程质量的因素有很多，要想彻底解决，就必须从地质勘察、工程设计到施工各个环节积极预防，尤其是施工时沉、拔管过程的质量控制。施工单位施工前应详细研究地质勘探资料及设计文件，据此提出全面有效的工程施工组织设计，组织各方参加有代表性的打试桩，施工中应随时仔细观察各种现象，经常测定混凝土灌注情况，及时判断并处理出现的各种问题，积极预防质量事故发生，确保工程施工质量。