沉管灌注桩施工技术研究

沉管灌注桩施工技术研究

摘要本文就沉管灌注桩常见的两种施工技术锤击沉管灌注桩

施工和振动、振动冲击沉管灌注桩施工进行了详细的论述。

关键词沉管灌注桩；锤击；振动；施工

中图分类号tu473 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）44-0012-02

沉管灌注桩是目前采用较为广泛的一种灌注桩。依据使用桩锤和成桩工艺不同，分为锤击沉管灌注桩、振动沉管灌注桩、静压沉管灌注桩、振动冲击沉管灌注桩和沉管夯扩灌注桩等。这类灌注桩的施工工艺是：使用锤击式桩锤或振动式桩锤将带有桩尖的钢管沉入土中，造成桩孔，然后放入钢筋笼、浇筑混凝土，最后拔出钢管，形成所需的灌注桩，如图1所示。沉管桩对周围环境有噪音、振动、挤压等影响。

1 锤击沉管灌注桩施工

锤击沉管灌注桩的机械设备由桩管、桩锤、桩架、卷扬机滑轮组、行走机构组成。

锤击沉管桩适用于一般粘性土、淤泥质土、砂土和人工填土地基，但不能在密实的砂砾石、漂石层中使用。它的施工程序一般为：定位埋设混凝土预制桩尖→桩机就位→锤击沉管→灌注混凝土→

边拔管、边锤击、边继续灌注混凝土(中间插入吊放钢筋笼)→成桩。

施工时，用桩架吊起钢桩管，对准埋好的预制钢筋混凝土桩尖

（图2）。桩管与桩尖连接处要垫以麻袋、草绳，以防地下水渗入管内。缓缓放下桩管，套入桩尖压进土中，桩管上端扣上桩帽，检查桩管与桩锤是否在同一垂直线上，桩管垂直度偏差≤0.5％时即可锤击沉管。先用低锤轻击，观察无偏移后再正常施打，直至符合设计要求的沉桩标高，并检查管内有无泥浆或进水，即可浇筑混凝土。管内混凝土应尽量灌满，然后开始拔管。凡灌注配有不到孔底的钢筋笼的桩身混凝土时，第一次混凝土应先灌至笼底标高，然后放置钢筋笼，再灌混凝土至桩顶标高。第一次拔管高度应控制在能容纳第二次所需灌入的混凝土量为限，不宜拔得过高。在拔管过程中应用专用测锤或浮标检查混凝土面的下降情况。

拔管速度要均匀，对一般土层以1m/min为宜，在软弱土层及软硬土层交界处宜控制在0.3m/min~0.8m/min为宜。采用倒打拔管时，桩锤的冲击频率为：单动汽锤不得少于50次/min，自由落锤轻击不得少于40次/min。在管底未拔至桩顶设计标高之前，倒打和轻击不得中断。

锤击沉管桩混凝土强度等级不得低于c20，每立方米混凝土的水泥用量不宜少于300kg。混凝土坍落度在配钢筋时宜为80mm~100mm，无筋时宜为60mm~80 mm。碎石粒径在配有钢筋时不大于25mm，无筋时不大于40mm。预制钢筋混凝土桩尖的强度等级不得低于c30。混凝土充盈系数（实际灌注混凝土体积与按设计桩身直径计算体积之比）不得小于1.0，成桩后的桩身混凝土顶面标高应至少高出设

计标高500mm。

当桩较稀疏时（中心距大于3.5倍桩径或2m），可采用连打方法；当桩较密集时（中心距小于等于3.5倍桩径或2 m），为防止断桩现象应采用跳跃施打的方法，中间空出的桩应待邻桩混凝土达到设计强度等级的 50％以上方可施打；对于土质较差的饱和淤泥质土，可采用控制时间的连打方法，即必须在邻桩混凝土终凝前，将影响范围内（中心距小于等于3.5倍桩径或2m）的桩全部施工完毕。

锤击沉管灌注桩适用于一般粘土、淤泥质土、砂土、人工填工等。

前面介绍的锤击沉管灌注桩的施工方法，一般称为“单打法”。而锤击沉管扩大灌注柱的施工方法则称为“复打法”。

复打—般在下列情况下应用：

1）设计要求扩大桩的直径，增加桩的承载力，减少桩的数量，减少承台面积等；

2）施工中处理工程问题和质量事故。例如怀疑或发现有缩径、吊脚，夹泥等缺陷或持力层起伏不平，个别桩由于桩管长度所限达不到设计规定的进入持力层深度，以致使贯入度不符合要求，作为补救措施而采用复打法。复打法是在第一次单打将混凝土浇筑到桩顶设计标高后，清除桩管外壁上污泥和孔周围地面上的浮土，立即在原桩位上再次安放桩尖，进行第二次沉管，使第一次未凝固的混凝土向四周挤压密实，将桩径扩大，然后第二次浇筑混凝土成桩。

复打施工时，桩管中心线应与初打（单打）中心线重合；第一次灌注的混凝土应接近自然地面标高；复打前应清除桩管外壁污泥；必须在第一次（单打）灌注混凝土初凝前，完成复打工作；复打以一次复打为宜；钢筋笼在第二次沉管后吊放。

复打法全复打、半复打和局部复打之分。如果缺陷在下半段，则第一次混凝土浇筑到半桩长，另加lm，开始复打。如果缺陷在上半段，则第一次浇筑混凝土到顶后，将桩管打入1/2桩长，再第二次灌注混凝土。对于饱和淤泥或淤泥质软土则宜采用全桩长复打法。

2 振动、振动冲击沉管灌注桩施工

振动、振动冲击沉管灌注桩是利用振动桩锤（又称激振器）、振动冲击锤将桩管沉入土中，然后灌注混凝土而成。这两种灌注桩与锤击沉管灌注桩相比，更适合于稍密及中密的砂土地基施工。振动沉管灌注桩和振动冲击沉管桩的施工工艺完全相同，只是前者用振动锤沉桩，后者用振动带冲击的桩锤沉桩。

施工时，先安好桩机，将桩管下端活瓣桩尖（图3）合起来，或埋好预制桩尖，对准桩位，徐徐放下桩管，压入土中，校正桩管垂直度，符合要求后开动激振器，同时在桩管上加压，桩管即能沉入土中。当桩管沉到设计标高，且最后30s的电流值、电压值符合设计要求后，停止振动，安放钢筋笼，并用吊斗将混凝土灌入桩管内，然后再开动激振器和卷扬机，拔出钢管，边振边拔，从而使桩的混

凝土得到振实。

振动灌注桩可采用单打法、反插法或复打法施工。单打法是一般正常的沉管方法，它是将桩管沉入到设计要求的深度后，边灌混凝土边拔管，最后成桩。适用于含水量较小的土层，且宜采用预制桩尖。桩内灌满混凝土后，应先振动5s~10s，再开始拔管，边振边拔，每拔0.5m~1.0m停拔振动5s~10s，如此反复进行，直至桩管全部拔出。拔管速度在一般土层内宜为1.2 m/min~1.5m/min，用活瓣桩尖时宜慢，预制桩尖可适当加快，在软弱土层中拔管速度宜为0.6m/min~0.8m/min。

反插法是在拔管过程中边振边拔，每次拔管0.5m~1.0 m，再向下反插0.3m~0.5m，如此反复并保持振动，直至桩管全部拔出。在桩尖处1.5m范围内，宜多次反插以扩大桩的局部断面。穿过淤泥夹层时，应放慢拔管速度，并减少拔管高度和反插深度。在流动性淤泥中不宜使用反插法。

复打法是在单打法施工完拔出桩管后，立即在原桩位再放置第二个桩尖，再第二次下沉桩管，将原桩位未凝结的混凝土向四周土中挤压，扩大桩径，然后再第二次灌混凝土和拔管。采用全长复打的目的是提高桩的承载力。局部复打主要是为了处理沉桩过程中所出现的质量缺陷，如发现或怀疑出现缩颈、断桩等缺陷，局部复打深度应超过断桩或缩颈区1m以上。复打必须在第一次灌注的混凝土初凝之前完成。