振動(dòng)沉管灌注樁在砂土地基中的應(yīng)用

孫慶平

（喀什農(nóng)三師勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院（有限責(zé)任公司） 844000）

振動(dòng)沉管灌注樁在砂土地基中的應(yīng)用

孫慶平

（喀什農(nóng)三師勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院（有限責(zé)任公司） 844000）

本文介紹了振動(dòng)沉管灌注樁的施工流程、施工工藝，以及在砂土地基中容易縮徑和進(jìn)水的預(yù)防方法及施工中的問題的處理方法。

砂土地基 振動(dòng)沉管灌注樁 應(yīng)用

振動(dòng)沉管灌注樁適于在一般粘性土、淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土、濕陷黃土、稍密及松散的砂土及填土中使用；在堅(jiān)硬砂土、碎石土及有硬夾層的土層中，因易損壞樁尖，不宜采用。

振動(dòng)沉管灌注樁用振動(dòng)機(jī)將帶有活瓣式樁尖或鋼筋混凝土樁預(yù)制樁靴的樁管（上部開有加料口），利用振動(dòng)產(chǎn)生的垂直定向振動(dòng)和錘、樁管自重及卷揚(yáng)機(jī)通過鋼絲繩施加的拉力，對(duì)樁管進(jìn)行加壓，使樁管沉入土中，然后邊向樁管內(nèi)灌注混凝土，邊振動(dòng)邊拔出樁管，使混凝土留在土中而成樁。

1 工程概況

新疆葉爾羌河?xùn)|河灘防洪堤位于喀什地區(qū)麥蓋提縣境內(nèi)?；A(chǔ)類型為沉管灌注樁。工程地貌單元為葉爾羌河中游沖積平原。地層巖性主要為粉細(xì)砂，呈飽和狀態(tài)，地基承載力特征植fak=90kPa。

場(chǎng)地內(nèi)地下水為潛水，穩(wěn)定地下水位在河流枯水期地面以下0～0.2m左右。根據(jù)設(shè)計(jì)方案樁長為25m、樁徑為0.5m、樁距為1.5m。

2 準(zhǔn)備工作

2.1 成樁試驗(yàn)

為了確保施工的正常進(jìn)行，在施工前，我們進(jìn)行了成樁試驗(yàn)，以檢驗(yàn)和確定施工參數(shù)和工藝。共試驗(yàn)10根沉管灌注樁，取其中的3根樁進(jìn)行樁的極限承載力試驗(yàn)均滿足設(shè)計(jì)要求，但其中2根樁在頂端有輕微的縮徑現(xiàn)象。抽取3根樁進(jìn)行檢驗(yàn)樁水平承載力，滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2 發(fā)現(xiàn)的問題分析和研究

我們對(duì)施工工藝進(jìn)行了認(rèn)真的調(diào)研，查閱了多個(gè)類似地質(zhì)條件及施工條件的沉管樁資料，對(duì)沉管樁的常見問題進(jìn)行了分析，在砂土地基中我們認(rèn)為沉管樁主要質(zhì)量問題是縮徑和斷樁，這也是我們施工中應(yīng)高度重視的問題。

3 施工

工程中采用了振動(dòng)沉管的施工工藝，選擇了DZ60型振動(dòng)樁錘，樁管采用直徑為0.5m、壁厚為0.01m的無縫隙鋼管，預(yù)制樁尖外徑0.55m的鋼筋混凝土。

3.1 工藝流程

工藝流程為：測(cè)放軸線→平整場(chǎng)地→樁機(jī)就位→沉管→混凝土封底→鋼筋籠安放→灌注混凝土→拔管→成樁。

3.2 振動(dòng)沉管灌注樁施工方法

a.樁機(jī)就位。將樁管對(duì)樁位中心，放松卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩，利用振動(dòng)機(jī)及樁管自重把樁尖壓入土中。

b.沉管。開動(dòng)振動(dòng)箱，樁管即在強(qiáng)迫振動(dòng)下迅速沉入土中；沉管過程中，根據(jù)不同土質(zhì)條件，用加壓方法來調(diào)整土的自振頻率，樁尖壓力改變可利用卷揚(yáng)機(jī)把樁架的部分重量傳至樁管上加壓。根據(jù)樁管沉入速度，隨時(shí)調(diào)整離合器，防止樁架抬起發(fā)生事故。

c.混凝土封底。樁管沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，停止振動(dòng)，用上料斗將混凝土灌入樁管內(nèi)，混凝土灌至鋼筋籠底高程。

d.安放鋼筋籠。鋼筋籠在現(xiàn)場(chǎng)制作，待下一節(jié)鋼筋籠吊好固定后再吊上一節(jié)鋼筋籠，然后再焊接，焊接長度滿足要求，根據(jù)施工圖紙的規(guī)定在鋼筋籠周邊設(shè)置聲波測(cè)試預(yù)埋管，最后整體吊裝就位后立即固定。

e.灌注混凝土。混凝土用翻斗車運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，倒入集料斗進(jìn)行混凝土的澆注。在樁頂高程以下4m時(shí)，采用插入式振搗器搗實(shí)，樁頂混凝土灌注至高出設(shè)計(jì)圖紙的樁頂高程0.5m。

f.拔管。拔管時(shí)，先振動(dòng)5～10s后再拔管0.5～1.0m，再振動(dòng)5～10s，如此反復(fù)進(jìn)行至地面。

4 主要施工技術(shù)措施

4.1 采用隔行跳打方法

為防止泥土擠壓對(duì)沉管樁產(chǎn)生不利影響，該工程采用跳打的方式施工使相鄰兩根樁間距擴(kuò)大了1倍多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了樁基施工的影響范圍。中間空出的樁待鄰樁強(qiáng)度達(dá)到13MPa以上時(shí)再進(jìn)行施工。

4.2 選擇在冬春兩季枯水季節(jié)施工

葉爾羌河是一條季節(jié)性很強(qiáng)的河流，每年10月至次年3月為枯水季節(jié)，3~9月為豐水季節(jié)，將施工期選擇在冬春兩季，有利于現(xiàn)場(chǎng)施工。

4.3 選擇最佳配合比

振動(dòng)沉管樁混凝土是通過樁管的振動(dòng)使混凝土達(dá)到密實(shí)的，為使混凝土在密實(shí)過程中不產(chǎn)生較多的浮漿，沉管樁混泥土（設(shè)計(jì)C20）配置水灰比較小，該工程沉管樁混凝土的配合比為水泥∶砂∶石∶水=1∶2.01∶3.20∶0.50。

4.4 采用措施防止樁管進(jìn)水

嚴(yán)格控制樁位及垂直度，避免樁尖與樁管接觸處空隙太大，然而套管與樁尖的接觸處存在空隙，為防止沉管過程中水和泥漿進(jìn)入管內(nèi)，在樁管和樁尖之間加墊軟性材料，灌注混凝土前再次檢查管內(nèi)有無積水，若有積水或流砂，應(yīng)使用水泵或抽砂泵將其抽干凈后再及時(shí)進(jìn)行澆灌。

4.5 控制拔管的速度，防止質(zhì)量通病

混凝土澆灌至地面以上時(shí)開始振動(dòng)拔管，先開動(dòng)振動(dòng)錘振動(dòng)5～10s，再邊振邊拔，每拔0.5～1m左右停拔5～10s，拔管速度保持在0.6～0.8m/min。在拔管過程中，樁管內(nèi)的混凝土都保持2m以上或不低于地面（采用吊砣探測(cè)），不足時(shí)及時(shí)補(bǔ)灌，以防混凝土中斷形成縮徑。

4.6 采用反插法，防止出現(xiàn)試樁中的問題

根據(jù)試樁時(shí)所了解的易縮徑土層及樁頂輕微縮徑的情況，工程樁施工時(shí)，在易造成縮徑的土層和距樁頂1.5m以上時(shí)，每次拔管高度控制在0.5～1.0m左右，拔管速度要小于0.5m/min左右，并進(jìn)行反插。

5 樁基檢測(cè)

在振動(dòng)沉管灌注樁施工結(jié)束達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度后，按規(guī)范要求進(jìn)行了必要的檢測(cè)。

a.樁身完整性測(cè)試。采用低應(yīng)變法對(duì)樁身完整性進(jìn)行測(cè)試，按樁數(shù)量的20%（不少于10根樁）抽檢，全部滿足規(guī)范要求。

b.承載力測(cè)試。用慢速維持荷載法（靜載荷法）測(cè)定單樁承載力，按樁數(shù)量的1%抽取，共抽檢了10根樁，極限承載力均滿足要求，結(jié)果詳見下表。

承載力測(cè)試結(jié)果表

c.水平承載力測(cè)試。按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》檢驗(yàn)樁水平承載力，抽取3根樁進(jìn)行水平承載力測(cè)試，均滿足要求。

6 沉降觀測(cè)

通過對(duì)施工期、完建期及運(yùn)行期各階段3個(gè)墩臺(tái)的沉降觀測(cè)，累計(jì)沉降分別為22mm、20mm、20mm,沉降量不大且均勻，完全滿足規(guī)范要求。

7 結(jié)語

通過在葉爾羌河堤防工程中進(jìn)行振動(dòng)沉管灌注樁施工，掌握了施工工藝、施工的流程，解決了施工中防止水進(jìn)入樁管內(nèi)的問題和縮徑問題。