维普资讯 http://www.cqvip.com ‘岩土工程界 第５卷第６期 …… ．一－…‘一 …‘一 …●一 一‘一……一…一………………－，一‘ 一……‘ 一…… ，一……＿．－ …‘一 一‘●一 …‘～ ｉｉ＝ｊ面ｉ 振动沉管灌注桩常见质量问题分析 王 军 （１．齐齐哈尔市克山造价事务所摘要经晓丽 王 洁 ２．齐齐哈尔市齐翔集团混凝土制品公司） 单桩垂直静荷载试验后开挖桩身全面检测，找出了产生振动沉管灌注桩质量问题的原因。 断桩 承载力 关键词 振动沉管灌注桩ｌ 施工前振动沉管灌注桩应考虑的问题 １．１复打后的桩身直径 后下放桩管，这样操作不安全。有鉴于此沉管灌注 桩的施工宜尽量采用不同形式的预制桩尖。 复打不仅可以增大桩身直径，还可以将第一次 灌注的混凝土挤入周围土层中使桩侧阻力增加。根 据规范规定，振动沉管灌注桩的直径可用桩管外径 代替，复打前在复打段内所灌注的混凝土体积为 Ｌ／４￣ｄ ，经过一次复打增灌的混凝土体积仍为 ， 则两次的总体积为２Ｖ，即，Ｊ／４１Ｔ ｄ ＝２ Ｘ Ｌ／４￣ｄ ，所 ＝１．３振动沉管灌注桩成桩质量控制 振动沉管灌注桩的施工应注意以下几个问题： （１）在工业区或用电高峰时，往往由于电压不 足，使振动锤的激振力达不到额定标准，导致贯入能 力大大降低。若桩机工作状态不良，各部件？肖耗的 能量较大，观察到的贯入度就不能反映正常情况，从 而影响桩的实际承载能力。 （２）必须严格控制最后两分钟的贯入速度。测 以ｄ．＝ ｄ。但多年来的工程实践证明，复打后的 桩径均达不到理论计算值。体积桩管外径为 ４２６ｍｍ，桩头直径为４５０ ｍｍ，一次复打后桩径一般 为５６０ ｍｍ。桩管外径为３２５ ｍｍ，桩尖直径为 ３７０ ｍｍ，一次复打后的桩径仅达４３０ ｍｍ左右。其 原因是复打时，桩头虽可将混凝土向四周挤开，但土 体具有一定的弹性，当沉管向上拔起时，管内混凝土 自重的水平分力小于周围土层的回弹力，因而原来 被挤开的土体积将减少。笔者认为振动沉管灌注桩 复打后桩径采用桩管内径的 倍比较接近实际情况。 １．２振动沉管灌注桩采用的桩尖 沉管灌注桩采用的桩尖有活瓣桩尖和预制桩 尖。采用活瓣桩尖时易产生下述问题：①沉管振动 下沉过程中，活瓣易被振开，桩尖外的土可通过瓣与 定贯入速度时，应使配重及电源电压保持正常。由 于不可预知准确桩长，所以无法确定最后两分钟从 何时开始。故需由桩机操作人员和观察人员共同配 合，以桩机前部抬起控制为佳。 ２ 工程实例 某楼采用振动沉管灌注桩、活瓣桩尖，桩管外径 ３２５ ｍｍ，分单打、复打两种工艺施工。桩身混凝土 强度等级为Ｃ ２０。单桩静载试验装置采用压重台 反力法，加荷方法按现行规范标准进行。试压前检 测桩身混凝土强度，结果满足设计要求。试验桩为 ８根（单打、复打各４根）。由于桩身施工质量的原 因，仅有１根桩做到地基破坏，其余７根桩都是加荷 至不同级别时，因桩身断裂结束试验。桩身破坏时 的荷载值及相应沉降量见表１。 为了解桩身破坏原因，决定对这批试验桩进行 表Ｉ 基桩破坏荷载及相应沉降量 瓣之间的缝隙进入沉管内，使浇灌的混凝土桩下端 与密实的地基土之间出现一个虚土层，形成“吊脚 桩”，至使桩端阻力降低。另外，桩管上拔时，由于 受周围土压力的作用，活瓣有时不易张开，影响管内 混凝土的顺利排出，从而导致桩身缩径。②活瓣桩 尖的外径一般比桩管外径大６０～８０ ｍｍ，个别施工 单位的甚至大１ｏｏ ｍｍ左右。桩管下沉时，桩尖在 土层中挤开较大的空间；桩尖过去后，桩管外侧与周 围的土体之间形成一个环形间隙，受桩管振动力和 土压力的作用，土体很快充填了间隙，随着桩管的上 拔，可将桩周土向上带出，这既降低桩对周围土体的 挤密效果，也降低了桩侧摩阻力。③采用活瓣桩尖 施工时，需人工或套上皮套将活瓣合拢对准桩位，然 ［收稿日期］２０ｏ２—０３—１５ 基桩堕坯煎堡煎彗垦 隆量篮 奎堡煎麴垦 隆量施工 破坏 编号Ｐ／ｋＮ Ｓ／ｍｍ Ｐ／ｋＮ Ｓ／ｍｍ 方法 形式 ２５ 维普资讯 http://www.cqvip.com ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＦＩＥＬＤ…………………………………… ………………ＶＯＬ．５……Ｎｏ．－６ 开挖检查。由于地下水位的原因，仅挖了３．０ ｍ深 便停止挖掘。从开挖情况分析，已暴露的桩身基本 能反映桩身全貌，随即对桩身形态、桩径变化、裂缝 位置、长度、开展方向和桩身配筋等进行检测。 ２．１桩型和桩径 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。混凝土内有泥砂，石子外露。受桩尖 三角形活瓣的影响，桩形近于圆与方形之间。有３ 根单桩，在每根桩桩身的４个不同位置测量了桩身 渗入硬土层中被挤开的裂缝后，又将硬土层软化，降 低了硬土的抗剪强度和摩阻力，以致失去桩的部分 支承能力，满足不了设计要求，同时使桩身产生了夹 泥，沉渣等现象。 （２）土层含水率及超静水孔隙压力对桩的影 响。沉管时势必扰动了土体结构，在土体内部产生 挤压应力，使存在于土体中的孔隙水压力升高。特 别是对于一些含水率相当高的土层，如粉质粘土、粘 土、淤泥、淤泥质土等土层，持力层以上地下水或上 层处于滞水层饱和状态或非饱和状态，当受沉管挤 的周长，换算成圆桩直径分别为：ｄ ＝３５５ ｍｍ； ｄ ｊ ＝３３４ ｍｍ；ｄ平均＝３４７ ｍｍ。实际混凝土灌人量 均大于设计值，混凝土充盈系数在１．４０左右。 用复打工艺施工的桩，桩径随土层的变化而变 化：桩侧土较密实时桩径小一些，反之，则大一些。 淤泥质粘土层内桩身局部增大成磨菇状，外缘直径 可达１．０ ｍ以上，消耗了大量混凝土。而在接近桩 尖１．０ ｍ左右的位置常因土层较密实，二次复打不 能到位。桩径沿桩身变化幅度较大。桩身表面粗 糙，灰浆不饱满，石子大部分外露，嵌入泥土中，最深 处可达３０～５０ ｍｍ，桩身断裂处有不同程度的缩径。 对其中３根复打桩分别沿桩身不同位置测出４个周 长数据，共测ｌ２个，换算成圆桩直径分别为：ｄ 。 ＝ ５４１ ｍｍ；ｄ ＝３４２ ｍｍ；ｄ平均＝４０３ ｍｍ。实测结果计 算远远超过按设计桩径计算的混凝土用量，充盈系 数都在１．９８左右，混凝土用量明显增大。 ２．２裂缝和缩颈 经检查，桩身断裂一般发生在距桩头ｌ～２ ｍ的 位置，裂缝由上向下斜向开展，长度在５００～６００ ｍｍ 之间。由于加荷时桩身突然断裂，裂缝宽度十分明 显，裂缝展开范围内的桩身都存在不同程度的缩颈， 缝内有泥土，灰浆不饱满，混凝土密实度不够，最严 重的一根复打桩桩身几乎断裂，承载力极低。 ２．３桩身配筋 由于钢筋笼吊放位置不准，长度不够，数量不 足，且存在钢筋笼下沉或上浮的现象，甚至一些钢筋 笼只插入桩身很短一部分便斜刺人桩侧土中，使钢 筋笼在桩内起不到作用，在竖向荷载作用下稍有偏 心，便会导致桩身受拉，造成桩身断裂。 ３ 振动沉管灌注桩产生质量问题的原因 （１）工程地质条件复杂，存在硬壳层和软硬夹 层土。在这种地质条件下沉管，套管在激振或静压 作用下强行穿透硬土层，必然将硬土挤出辐射状裂 缝。饱和杂填土、粘土或其他敏感性粘土被扰动后， 形成泥浆，随管壁带下去造成拖带现象，在硬土层的 孔壁上进行涂抹，形成一个光滑的润滑层。而泥水 ２６ 压时，孔隙水压力骤然猛增，将土层隆起，形成上托 力，甚至可能将桩身托起，形成悬空现象。一但孔隙 水压力消除，上部荷载加上去以后，即出现大幅度沉 降，影响桩的部分承载力。另外，当混凝土灌注完毕 拔出套管后，孔隙水压力超过桩身混凝土自重压力， 此时桩身混凝土强度很低，桩身受挤压就会出现缩 颈现象。缩颈程度与土层含水率密切相关。通过现 场大量调查表明，对粉质粘土层来说，其含水率在 ２０％以下时，对缩颈没有明显影响；含水率超过 ４０％时就会出现桩缩颈，且含水率越大，出现的缩颈 也就越多，这时桩身产生的夹泥，沉渣现象较严重。 （３）桩身混凝土处于地下水两种不同的状态， 桩身上部处于饱和静水中，下部浸在流动水中，桩身 上下两段混凝土养护条件不同，其凝固速度与收缩 率也不同，从而在上下两段临界部分造成缩颈，严重 时可能造成断桩。若赶上冬季施工，即使采取冬季 防护措施，由于受冻胀应力的影响，也很可能在临界 部分造成缩颈或断桩。 （４）沉管时对邻近桩的挤压影响。在土中强行 沉管时，管身将土体向四面挤开，必然会产生水平挤 压力，并通过土层向四面传播，传播强度随土的压缩 模量、抗剪强度等特性而异。这与打桩顺序、桩径、 桩距有关。桩距过小，施工时受临桩挤压造成缩颈。 （５）混凝土在浇注过程中，拔管速度过快，混凝 土的充盈系数得不到保证，在桩管内形成真空吸力， 对混凝土桩头产生拉力，也可能造成桩身缩颈。 （６）桩身混凝土坍落度较小、和易性较差，桩机 拔管对混凝土产生较大的摩擦力，局部桩身缩颈。 （７）桩身混凝土中粗骨料粒径偏大，引起混凝 土离析，出现断层和缩径、卡管、混凝土流通不畅。 （８）钢筋笼下放必须自然、顺利，禁止施加外 力，如上人踩压、冲撞及用钢管插捣等。钢筋笼下沉 主要是钢筋笼预留长度不够或桩身混凝土坍落度过 大；而钢筋笼上浮主要是钢筋笼箍筋间距过密或桩 混凝土坍落度过小。 第一作者通讯地址：齐齐哈尔市龙沙区民航路齐富便道１４５ —１号 李秋启转 邮编：１６１００５