浅谈大直径锤击沉管灌注桩施工质量控制.doc

浅谈大直径锤击沉管灌注桩施工质量控制卢为宏（福建省 福州市 350000）摘 要：作者结合多年的工作经验，主要对大直径锤击沉管灌注桩施工过程中的质量问题进行了分析，并提出了一些预防的措施，供大家参考。关键词：沉管灌注桩；施工技术；质量控制1 引言 随着建设工程的快速发展，高层建筑越建越高，大直径锤击沉管灌注桩因承载力较高，造价低，施工工期短而受到青睐；但桩的施工全过程都在地下完成，具有高度的隐蔽性且目前施工队伍的素质参差不齐，对施工中的关键环节控制不严，在施工中常发生桩管进水进泥、颈缩、钢筋笼上浮、静载试验不合格等质量问题，导致桩基质量达不到设计要求；发生质量事故后，处理难度大，不仅影响工程质量和工期，且处理成本高；加之目前尚无大直径锤击沉管灌注桩国家或地方规范，因此，有必要对大直径锤击沉管灌注桩施工易出现的问题进行分析，探讨其原因，提出防治措施，并落实到施工的各个环节，实现对大直径锤击沉管灌注桩施工质量的有效控制。2 工程概况 某工程11#楼为由主楼和裙楼组成，总建筑面积74506m2，主楼地上二十四层，地下二层，采用桩基，框架_核心筒结构，裙楼地上六层，地下二层，采用天然地基。主楼桩基为700大直径锤击沉管灌注桩，总桩数263根，建筑桩基设计等级为甲级，单桩竖向承载力特征值为3400kN，竖向极限承载力标准值不小于6800kN；桩端持力层为全风化花岗岩或砂砾状强风化花岗岩。 场地原始地貌基本上属滩涂地貌单兀，经人工围垦成养殖区。后因建设需要，经人工回填而成。场地下及临近周围无地下管线。经地质勘察土层情况如下：填土，厚度0.54.3m，尚未完成自重固结，回填时未经分层压实，均匀性及密实度较差；淤泥，层厚0.603.60m；粉质粘土，层厚0.73.3m；中砂，层厚0.609.0m；粘上，层厚0.905.90m；粉质粘土，层厚O.904.70m；粗砂,层厚0.5010.lOm；残积砂质粘性土，层厚3.015.7m；全风化花岗岩，厚度为2.8514.2m；强风化花岗岩，分-1砂砾状强风化花岗岩，厚度O.4526.0m；-2碎块状强风化花岗岩两个压层。勘察报告指出残积砂质粘性土存在砂砾状强风化花岗岩孤石。勘察时未发现临空面、空洞及软弱夹层。勘察完成后，建设单位对场地再次进行了回填与平整。本工程临近的营运中心9#楼、10#楼采用同样桩型，先期已开始施工。3 质量控制准备工作大直径锤击沉管灌注桩施工工艺流程见图1。3.1大直径锤击沉管灌注桩的一些特点 大直径锤击沉管灌注桩指桩管直径560700mm，用配备能量较大的柴油锤和拔管振动器的桩机施打。沉管前，在桩管底端埋设钢桩靴，在柴油锤击打下，沉管至设计持力层，再下钢筋笼，边灌混凝土边拔管，同时开动振动器，既提高桩机的拔管能力，又充分振捣桩身混凝土。 与小直径沉管灌注桩相比，大直径锤击沉管灌注桩采用钢桩靴，钢桩靴呈锥形，并沿肋面设置加劲肋，加强了桩靴的刚度，大大提高了穿越硬土层的能力，可贯入强风化花岗岩。且其桩径大(桩身周长、底面积大)，因而能获得较高的承载能力。 大直径锤击沉管灌注桩工艺也存在一些缺点：穿越厚层的砂层有一定的难度，遇到孤石往往需要补桩，最主要问题还是成桩的挤土效应，挤土效应会引发断桩、颈缩、桩体上浮等质量问题，对尚未凝固的邻桩产生不利影响。还会造成周边房屋、市政设施受损。3.2熟悉勘察报告、设计图纸 仔细阅读勘察报告，熟悉地层分布、地下水情况等，特别是砂层、粘土层厚度及分布情况，对沉桩难易、挤土效应程度进行初步判断，做到心中有数。还要根据勘察报告算出预估桩长，以便施工中实际桩长与预估桩长进行比较分析。 认真学习设计图纸，尤其要搞清楚大直径锤击沉管灌注桩的收锤标准、打桩顺序、跳打要求、混凝土超灌量、异常桩处理要求等，以及对挤土效应监控措施，在施工过程中切实加以落实。4 施工常见质量问题与防治措施 本工程大直径锤击沉管灌注桩质量控制的一个非常好的条件是临近的9#楼、10#楼采用同样桩型，先期已始施工。根据到9#楼、10#楼学习，了解遇到的问题，结合其他桩基工程实践，分析大直径锤击沉管灌注桩施工常见质量问题的原因，提出防治措施：4.1桩位偏差 主要原田：桩位测放偏差过大；桩位标志丢失或挤压偏离，随意定位；桩架、桩管垂直度偏差大，造成桩位偏差。 防治措施：测量放线基点及水准基点办理移交手续并进行复核，并进行妥善保护；测量仪嚣经检校合格，并在合格有效期内；加强对桩位点的复核；随时检查桩架、桩管垂直度，发现偏差，及时调整。4.2桩管进水进泥 沉桩过程中，尤其是穿越较厚砂层后，发现桩靴被打坏，泥土、水进入桩管。如果管内进水、进泥较多时，应先灌入O.20.3m3，比桩身混凝土高一等级的混凝土，再振动拔出桩管，重新安放桩靴在原位再次沉管，两次沉管深度相差0.40.6m。 若发现钢桩靴变形或损坏： 主要原因：桩靴质量差；砂层厚，锤击沉管时间长，累积造成桩靴损坏；地下水丰富，桩管与桩靴间缝隙大。 防治措施：加强桩靴进场质最验收，包括钢板厚度、桩靴锥度、桩靴直径、焊接质量等，不合格桩靴及时退场，质量好的优先用于砂层厚的区域；可增加桩靴加劲肋的数量，提高桩靴的刚度；(本工程桩靴加劲肋由8条增加到12条，取得良好效果，大大减少了桩靴打坏发生率。)；可采用引孔施工，引孔深度穿过砂层即可；在桩靴和桩管交接处缠草绳，将桩管与桩靴间的缝隙堵严。4.3卡管 指拔管时，桩管被抱住或卡住，拔不出来。发生卡管时一般不得不将桩管割除，移位后重新补桩。 主要原因：桩管因故停滞时间长，桩管周围土固结导致桩管拔不出来；遇坚硬士层或地下障碍物，进尺缓慢却一味长时间蛮打，造成桩管严重变形。 防治措施：适当加大桩靴直径，可比桩管外径大100mm,以延缓固结作用，减小拔管阻力，保证顺利成桩。加强施工连续性，终孔检查合格后，尽快下钢筋笼、浇筑混凝土、拔管。沉管进尺缓慢、严重反弹，根据工程条件，将桩管拔出或终止沉管继续将桩完成，然后在临近位置补充勘察，探明情况。4.4桩身缩颈 指桩身局部直径小于设计要求。桩身缩颈容易在淤泥质土层及软硬土层交界处出现。 主要原因：拔管速度过快，桩管内形成的真空吸力对混凝土产生拉力，造成缩颈；拔管速度控制不力，特别是在硬、软土层变化处没有控制好拔管速度，桩周软弱土塌落，导致桩身缩颈；桩管内混凝土高度不够，使混凝土出管速度降低，扩散力不够，导致桩身颈缩；混凝土坍落度过小，和易性差，不能很好地扩散。防治措施：控制合适的拔管速度，一般土层的拔管速度不大于l.0m/min,软弱土层、软硬土层交界处的拨管速度宜控制在O.3O.8m/min，且拔管速度要均匀，必要时采用反插；拔管过程中，要有专人观测管内混凝土面监测仪，以控制桩身成形和拔管速度。桩身成形直径不得小于桩管内径；拔管时保证桩管内的混凝土高度保持在2m以上，混凝土超灌量按设计要求(不小于2m)；混凝土应具有良好和易性。桩端23m 长度范围内混凝土坍落度l50180mm，其余部分120150mm；必要时采取反插措施。4.5桩顶混凝土质量差 主要原因：混凝土超灌量不足，空孔段未合理处理。 防治措施：确保超灌量，超灌量控制在设计桩顶标高以上l/15有效桩长，空孔段回填碎石。4.6断桩 主要原因：混凝土早期，强度低时，受到振动或外力扰动；沉管时，土体隆起和挤压，造成已成桩断桩；土方开挖不合理，致使桩承受过大水平力，产生断桩； 防治措施：混凝土终凝初期，尽量避免振动和外力扰动；采取跳打工艺，跳打间隔时间不小于24h；合理制订土方开挖方案和可靠的桩身保护措施。4.7钢筋笼上浮 钢筋笼上浮经常发生在混凝土灌注过程中，造成钢筋笼上浮的主要原因有：钢筋笼制作粗糙，刚度不足，拔管时钢筋笼被桩管挂起。桩管使用时间太长，由圆形变成椭圆形，卡住钢筋笼，拔管时把钢筋笼带起。灌注混凝土速度太快，混凝士流出时冲击力较大，推动钢筋笼向上浮动； 防治措施：加强钢筋笼制作质量控制，在地面专用台架上制作，特别注意主筋、箍筋接头部位(包括焊接)不能向外凸出；桩管修理后，及时将焊接毛刺等打磨掉；接近钢筋笼底端时适当放慢灌注速度，以减少混凝土的上冲力。4.8静载试验不合格 主要原因：打桩收锤控制标准执行不严格；桩管进水进泥没有发现或清理不彻底；试桩桩帽施工马虎，桩帽与桩身交接处有夹渣层。 防治措施：准确测量最后三阵，每阵十锤的贯入度及落锤高度，确保贯入度满足控制标准；发现桩管进水、进泥要清除干净，或拔出桩管，重新沉管；桩帽施工时要将桩顶浮浆剔除干挣，浇筑混凝土前要清理干净。5 大直径锤击沉管灌注桩施工要点5.1打桩控制原则 大直径锤击沉管灌注桩属以摩擦力为主的端承摩擦桩，打桩以贯入度控制为主，有效桩长为辅，施工前选取2处以上不同地质情况位置，进行试成桩，以确定收锤标准。有效桩长较短时，则贯入度应控制得严一些，有效桩长较长时，则贯入度可适当放松要求。5.2打桩顺序 原则上由中间往外退打，当相邻桩中心距小于4倍桩直径时应跳打，以保证邻桩桩身混凝土质量。当桩距<2.4m时，应适当延长跳打时间。 施工时也可以考虑先打重要部位、比较密集的桩如核心筒位置下的桩。5.3挤土效应的控制 大直径锤击沉管灌注桩属挤土效应桩，施工过程中要经常测量土体上隆情况，为避免或减小桩的上浮，可采取以下措施： (1)采用自中央向边缘的打桩顺序或分段打桩，使后续打桩时向边缘挤土，减少桩间土体上隆程度； (2)在施工现场布置适量的释放孔，在可能的情况下，释放孔施工和打桩交替进行； (3)预钻孔沉桩，钻孔较桩径小50100mm，深度为桩长的1/31/2； (4)控制打桩速度、采取跳打工艺。5.4孤石处理 沉管过程中若发现桩管未达设计桩长且反弹严重，往往是桩靴遇到了孤石，施工中遇到孤石可分两种情况： (1)孤石较小、较薄，由于桩锤重，桩管及桩靴有一定刚度，能将其挤开，对沉管未造成太大影响。 (2)孤石较大或厚度较厚，无法将其挤开，如强行沉管。必将造成钢桩靴破坏甚至将桩管打坏(桩管管口内凹)，应采取移位补桩的方法来解决这一问题。应将情况提请有关部门研究。一般是拔出桩管回填砂子，在桩位邻近进行钻孔探明后，补桩处理。5.5施工工艺流程各环节质量控制见图1。5.6施工过程中，加强各相关方的联系，遇到问题及时采取措施处理 (1)预估桩长与实际桩长相差较大，且相对集中时； (2)混凝土扩散量过大； (3)混凝土灌注完毕，混凝土出现喷浆喷水现蒙。6结束语 虽然我们对大直径锤击沉管灌注桩施工常见问题及质量控制已有一定的认识，但毕竟大直径锤击沉管灌注桩没有人工挖孔桩、冲钻孔灌注桩、锤击预制桩应用广泛，由于桩基施工的高度隐蔽性，不确定因素多。只要我们以科学严谨的态度，认真分析遇到的问题，完善防治措施，严格控制好施工的每一道工序，保证施工质量是完全可以做到的。