沉管灌注樁施工技術(shù)研究

白新峰

河南省中原建設(shè)有限公司，河南 鄭州 450000

沉管灌注樁是目前采用較為廣泛的一種灌注樁。依據(jù)使用樁錘和成樁工藝不同，分為錘擊沉管灌注樁、振動(dòng)沉管灌注樁、靜壓沉管灌注樁、振動(dòng)沖擊沉管灌注樁和沉管夯擴(kuò)灌注樁等。這類灌注樁的施工工藝是：使用錘擊式樁錘或振動(dòng)式樁錘將帶有樁尖的鋼管沉入土中，造成樁孔，然后放入鋼筋籠、澆筑混凝土，最后拔出鋼管，形成所需的灌注樁，如圖1所示。沉管樁對周圍環(huán)境有噪音、振動(dòng)、擠壓等影響。

圖1 沉管灌注樁施工過程

圖2 預(yù)制混凝土樁尖（1.柱管；2.鋼筋籠；3.樁尖）

1 錘擊沉管灌注樁施工

錘擊沉管灌注樁的機(jī)械設(shè)備由樁管、樁錘、樁架、卷揚(yáng)機(jī)滑輪組、行走機(jī)構(gòu)組成。

錘擊沉管樁適用于一般粘性土、淤泥質(zhì)土、砂土和人工填土地基，但不能在密實(shí)的砂礫石、漂石層中使用。它的施工程序一般為：定位埋設(shè)混凝土預(yù)制樁尖→樁機(jī)就位→錘擊沉管→灌注混凝土→邊拔管、邊錘擊、邊繼續(xù)灌注混凝土(中間插入吊放鋼筋籠)→成樁。

施工時(shí)，用樁架吊起鋼樁管，對準(zhǔn)埋好的預(yù)制鋼筋混凝土樁尖（圖2）。樁管與樁尖連接處要墊以麻袋、草繩，以防地下水滲入管內(nèi)。緩緩放下樁管，套入樁尖壓進(jìn)土中，樁管上端扣上樁帽，檢查樁管與樁錘是否在同一垂直線上，樁管垂直度偏差≤0.5%時(shí)即可錘擊沉管。先用低錘輕擊，觀察無偏移后再正常施打，直至符合設(shè)計(jì)要求的沉樁標(biāo)高，并檢查管內(nèi)有無泥漿或進(jìn)水，即可澆筑混凝土。管內(nèi)混凝土應(yīng)盡量灌滿，然后開始拔管。凡灌注配有不到孔底的鋼筋籠的樁身混凝土?xí)r，第一次混凝土應(yīng)先灌至籠底標(biāo)高，然后放置鋼筋籠，再灌混凝土至樁頂標(biāo)高。第一次拔管高度應(yīng)控制在能容納第二次所需灌入的混凝土量為限，不宜拔得過高。在拔管過程中應(yīng)用專用測錘或浮標(biāo)檢查混凝土面的下降情況。

拔管速度要均勻，對一般土層以1m/min為宜，在軟弱土層及軟硬土層交界處宜控制在0.3m/min～0.8m/min為宜。采用倒打拔管時(shí)，樁錘的沖擊頻率為：單動(dòng)汽錘不得少于50次/min，自由落錘輕擊不得少于40次/min。在管底未拔至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高之前，倒打和輕擊不得中斷。

錘擊沉管樁混凝土強(qiáng)度等級不得低于C20，每立方米混凝土的水泥用量不宜少于300kg。混凝土坍落度在配鋼筋時(shí)宜為80mm～100mm，無筋時(shí)宜為60mm～80mm。碎石粒徑在配有鋼筋時(shí)不大于25mm，無筋時(shí)不大于40mm。預(yù)制鋼筋混凝土樁尖的強(qiáng)度等級不得低于C30?；炷脸溆禂?shù)（實(shí)際灌注混凝土體積與按設(shè)計(jì)樁身直徑計(jì)算體積之比）不得小于1.0，成樁后的樁身 混凝土頂面標(biāo)高應(yīng)至少高出設(shè)計(jì)標(biāo)高500mm。

當(dāng)樁較稀疏時(shí)（中心距大于3.5倍樁 徑或2m），可采用連打方法；當(dāng)樁較密集時(shí)（中心距小于等于3.5倍樁徑或2 m），為防止斷樁現(xiàn)象應(yīng)采用跳躍施打的方法，中間空出的樁應(yīng)待鄰樁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級的 50%以上方可施打；對于土質(zhì)較差的飽和淤泥質(zhì)土，可采用控制時(shí)間的連打方法，即必須在鄰樁混凝土終凝前，將影響范圍內(nèi)（中心距小于等于3.5倍樁徑或2m）的樁全部施工完畢。

錘擊沉管灌注樁適用于一般粘土、淤泥質(zhì)土、砂土、人工填工等。

前面介紹的錘擊沉管灌注樁的施工方法，一般稱為“單打法”。而錘擊沉管擴(kuò)大灌注柱 的施工方法則稱為“復(fù)打法”。

復(fù)打—般在下列情況下應(yīng)用：

1）設(shè)計(jì)要求擴(kuò)大樁的直徑，增加樁的承載力，減少樁的數(shù)量，減少承臺面積等；

2）施工中處理工程問題和質(zhì)量事故。例如懷疑或發(fā)現(xiàn)有縮徑、吊腳，夾泥等缺陷或持力層起伏不平，個(gè)別樁由于樁管長度所限達(dá)不到設(shè)計(jì)規(guī)定的進(jìn)入持力層深度，以致使貫入度不符合要求，作為補(bǔ)救措施而采用復(fù)打法。 復(fù)打法是在第一次單打?qū)⒒炷翝仓綐俄斣O(shè)計(jì)標(biāo)高后，清除樁管外壁上污泥和孔周圍地面上的浮土，立即在原樁位上再次安放樁尖，進(jìn)行第二次沉管，使第一次未凝固的混凝土向四周擠壓密實(shí)，將樁徑擴(kuò)大，然后第二次澆筑混凝土成樁。

復(fù)打施工時(shí)，樁管中心線應(yīng)與初打（單打）中心線重合；第一次灌注的混凝土應(yīng)接近自然地面標(biāo)高；復(fù)打前應(yīng)清除樁管外壁污泥；必須在第一次（單打）灌注混凝土初凝前，完成復(fù)打工作；復(fù)打以一次復(fù)打?yàn)橐?；鋼筋籠在第二次沉管后吊放。

復(fù)打法全復(fù)打、半復(fù)打和局部復(fù)打之分。如果缺陷在下半段，則第一次混凝土澆筑到半樁長，另加lm，開始復(fù)打。如果缺陷在上半段，則第一次澆筑混凝土到頂后，將樁管打入1/2樁長，再第二次灌注混凝土。對于飽和淤泥或淤泥質(zhì)軟土則宜采用全樁長復(fù)打法。

2 振動(dòng)、振動(dòng)沖擊沉管灌注樁施工

振動(dòng)、振動(dòng)沖擊沉管灌注樁是利用振動(dòng)樁錘（又稱激振器）、振動(dòng)沖擊錘將樁管沉入土中，然后灌注混凝土而成。這兩種灌注樁與錘擊沉管灌注樁相比，更適合于稍密及中密的砂土地基施工。振動(dòng)沉管灌注樁和振動(dòng)沖擊沉管樁的施工工藝完全相同，只是前者用振動(dòng)錘沉樁，后者用振動(dòng)帶沖擊的樁錘沉樁。

施工時(shí)，先安好樁機(jī)，將樁管下端活瓣樁尖（圖3）合起來，或埋好預(yù)制樁尖，對準(zhǔn)樁位，徐徐放下樁管，壓入土中，校正樁管垂直度，符合要求后開動(dòng)激振器，同時(shí)在樁管上加壓，樁管即能沉入土中。當(dāng)樁管沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高，且最后30s的電流值、電壓值符合設(shè)計(jì)要求后，停止振動(dòng)，安放鋼筋籠，并用吊斗將混凝土灌入樁管內(nèi)，然后再開動(dòng)激振器和卷揚(yáng)機(jī)，拔出鋼管，邊振邊拔，從而使樁的混凝土得到振實(shí)。

圖3 活瓣樁尖（1.樁管；2.鎖軸；3.活瓣）

振動(dòng)灌注樁可采用單打法、反插法或復(fù)打法施工。單打法是一般正常的沉管方法，它是將樁管沉入到設(shè)計(jì)要求的深度后，邊灌混凝土邊拔管，最后成樁。適用于含水量較小的土層，且宜采用預(yù)制樁尖。樁內(nèi)灌滿混凝土后，應(yīng)先振動(dòng)5s～10s，再開始拔管，邊振邊拔，每拔0.5m～1.0m停拔振動(dòng)5s～10s，如此反復(fù)進(jìn)行，直至樁管全部拔出。拔管速度在一般土層內(nèi)宜為1.2 m/min～1.5m/min，用活瓣樁尖時(shí)宜慢，預(yù)制樁尖可適當(dāng)加快，在軟弱土層中拔管速度宜為 0.6m/min～0.8m/min。

反插法是在拔管過程中邊振邊拔，每次拔管0.5m～1.0 m，再向下反插0.3m～0.5m，如此反復(fù)并保持振動(dòng)，直至樁管全部拔出。在樁尖處1.5m范圍內(nèi)，宜多次反插以擴(kuò)大樁的局部斷面。穿過淤泥夾層時(shí)，應(yīng)放慢拔管速度，并減少拔管高度和反插深度。在流動(dòng)性淤泥中不宜使用反插法。

復(fù)打法是在單打法施工完拔出樁管后，立即在原樁位再放置第二個(gè)樁尖，再第二次下沉樁管，將原樁位未凝結(jié)的混凝土向四周土中擠壓，擴(kuò)大樁徑，然后再第二次灌混凝土和拔管。采用全長復(fù)打的目的是提高樁的承載力。局部復(fù)打主要是為了處理沉樁過程中所出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷，如發(fā)現(xiàn)或懷疑出現(xiàn)縮頸、斷樁等缺陷，局部復(fù)打深度應(yīng)超過斷樁或縮頸區(qū)1m以上。復(fù)打必須在第一次灌注的混凝土初凝之前完成。

3 結(jié)論

沉管灌注樁是目前樁基礎(chǔ)常用的一種，其施工工藝要求比較嚴(yán)格，需要施工人員進(jìn)行操作，只有這樣才能保證樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量。

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