振动沉管灌注桩施工中常见问题分析及处理措施

振动沉管灌注桩施工中常见问题分析及处理措施

文章结合工程实践，探讨了振动沉管灌注桩施工过程中易发生的质量问题及防范措施，并提出了相应的解决方法。

主题词：振动沉管灌注桩 施工 预防措施

振动沉管灌注桩以其施工简便、工效高、孔底无沉渣、桩身砼密实连续、场地环境好而得到工程界的普遍认可，是工程中较普遍使用的一种桩型，经过多年的工程实践和经验总结，施工工法得到进一步完善，工艺更加成熟，但由于问题不可预见性以及专业性较强等原因，施工环节若处理不当极易出现各种质量问题、事故。施工质量重在进行预控而非事后处理，因此对桩基施工质量问题进行事先预控尤为重要。本文就振动沉管灌注桩在施工中易出现得问题及其原因、预控方法进行探讨。

一、桩靴埋设

预制桩靴在埋设过程易出现的问题是：靴底障碍、埋设偏差过大。

原因：

1、场地老基础清除不彻底，桩靴下存在建筑垃圾及碎石、砼块；2、埋设前开挖桩坑偏离轴线过大，埋设后靴顶中心与测设桩位不重合，校正后偏差不满足规范要求；3、埋设后桩靴顶不水平，桩靴轴线与桩位不重合，桩靴歪斜。4、桩靴周围填土松散、架空、密实度不均，受振动及地表水浸湿后塌陷，桩靴歪斜。

预防措施和方法：

1、施工前对施工场地进行清渣除障，清除隐伏的老基础、毛石及块度较大的建筑垃圾，清障深度一般不小于1.5～2.0m，确保上部填土成分均匀。

2、测设桩轴线及桩位，在场地周边打下龙门架或控制桩，再以测设桩位为交点，现场拉设十字正交线，交线两端打下控制桩，作为桩位校正基点（线）。

3、以桩点为圆心，略大于桩靴半径5～10cm为半径画圆或洒下灰线，灰线内的土挖除，坑深与桩靴肩高度一致，坑形为圆柱形，可用孔规进行检查。

4、用专用“炮车”吊运安放桩靴，保证桩靴中轴直立，靴顶、靴肩水平，桩靴顶面中点与桩位十字交线投影点重合，靴周围设置临时支撑。

5、埋设桩靴尽量采用均质素填土，对称回填、分层夯实，以免填土架空及桩靴受力不均向一侧歪斜。

二、振动沉管成孔

振动沉管成孔过程易出现的问题是桩管进水、桩管吞靴、孔位偏斜、终孔控制指标不达标等。

（一）、桩管进水

原因：

1 、桩管底部管靴与桩靴之间未设止水铺垫，管靴与止水铺垫之间挤压不严实，或止水铺垫破损、厚度不够，止水失效。

2、桩管冲击时间过长，桩靴破损、止水铺垫失效。

3、地下水位较高时，桩管进入含水层之前未灌入首斗止水混凝土，造成管内反压力不足，地下水在扬压力作用下渗入桩管。

预防措施和方法：

1、桩管对正桩靴前在桩靴肩部设置一定厚度的草垫、麻袋作为止水铺垫，铺垫要有足够的抗冲击韧性，以减小冲击对铺垫的损毁程度。管靴与止水铺垫之间压合应紧密严实。

2、连续冲击沉管，不得无故拔管；冲击时间较长时，须检查止水铺垫及桩靴完好程度，及时处理。

3、地下水位较高，桩靴进入含水层之前要灌注首斗止水混凝土或高标号砂浆，灌注高度视水头高低计算确定。随着桩靴进入含水层深度增加，及时补充反压止水混凝土或砂浆，保证必要的反压高度。

（二）、桩管吞尖

原因：

1、预制桩靴砼标号低，抗冲击强度及韧性差，在桩管冲击下破碎。

2、预制桩靴直径较小，靴肩宽度不足，在振动冲击下桩靴钻入桩管。

3、桩机加压、冲击力过大，桩管连续重锤冲击，导致桩靴破损吞尖。

预防措施和方法：

1、采用高标号的预制桩靴，提高桩靴的抗冲击强度及韧性差。

2、选用直径和尺寸满足要求的预制桩靴。

3、针对桩端地层软硬程度，适时调整压力及冲击力。较硬地层宜适当减压钻进、重锤轻击，减少桩管对桩靴的冲击破坏。

（三）、孔位偏斜

原因：

1、桩机不水平，打桩架不垂直，桩架导向滑轮及滑槽、定位卡瓦间隙过大。

2、打桩过程中地面受震动、碾压沉陷，桩机倾斜，桩机在行走滚筒上移位。

3、沉管过程中遇有较深的探头石或在倾斜的软硬地层交界面、粒径大小悬殊的砂砾石中钻进，桩靴端部易受力不均匀导致偏斜。

4、桩管弯曲，接头不正。

预防措施和方法：

1、桩机就位时要使操作平台水平，并与桩架垂直，使桩基起重滑轮侧缘、桩管中心、桩靴中心三者应在一条竖直线上。每根桩施工之前均应认真检查、校正并填写记录。

2、经常检查桩架导向滑轮、滑槽、定位卡瓦的控制间隙，过度磨损导致间隙过大，失效的要及时修复。

3、打桩过程中地面受震动、碾压易沉陷，导致桩架倾斜，要采用经纬仪或吊线锤经常检查桩架垂直度，采用水平尺检查操作平台的水平度，使桩管在钻进过程中始终保持铅直状态。

4、采用钢尺经常检查桩机在行走滚筒上的位移，发现稍有偏离及时归位，防止偏位过大造成桩位偏移。

5、在软、硬地层倾斜界面钻进时，应减压钻进，低速钻进。有探头石难以穿越、偏位较大的部位，应回填桩孔再利用回转钻机钻引导的方式，穿越该部位后再设桩靴继续钻进。

6、桩管应经常检查顺直度，发现桩管弯曲，要用千斤顶及时调直。

（四）、终孔指标不达标

振动沉管桩终孔一般采用“双控”原则，即以贯入速率（cm/min）为主，以施工桩长持力层为辅的原则。贯入速率作为施工技术控制指标，一般根据施工单位的技术经验总结、经验类比综合确定。根据以往工程资料整理，笔者以为对于冲击力60～70KN振动桩机，桩靴直径425mm，单桩竖向承载力特征值Ra=300～400KN，贯入速率为6～

4cm/min；Ra=500～900KN,贯入速率为3～1cm/min。终孔控制指标不达标一般表现为：贯入速率过大、施工桩长过短。

主要表现及原因：

1、由于沉管灌注桩多设计为端承摩擦桩，同时考虑桩端阻力及桩侧摩阻力的双重作用，采用“双控”原则。但往往施工桩长满足设计要求，但贯入速率过大，不满足基础承载力要求。

2、贯入速率满足要求，但施工桩长不满足设计要求，不满足基础对水平荷载、抗拔荷载的要求。

预防措施和方法：

1、施工中针对施工桩长满足要求，但贯入速率过大的情况一般采取两种处理措施：①继续沉桩成孔，直到贯入速率满足控制指标为止；②贯入速率随虽不到施工要求，但呈减小趋势，在保证最大沉孔能力的同时，在混凝土灌注过程采取慢拔、连续反插、复打等工艺扩大桩径，提高桩基承载力。

2、贯入速率虽满足施工要求，但桩长不满足基桩水平、抗拔荷载及构造要求。一般采用两种处理措施：①桩孔深度满足钢筋笼设置要求，但施工桩长不满足设计要求，可在混凝土灌注过程采取慢拔、连续反插、复打等工艺扩大桩径，提高桩基抗拔承载力；②桩孔深度不满足钢筋笼设置深度，且施工桩长不满足设计要求，则须采用钻机打引孔后再复沉桩靴，保证钢筋笼的设置深度，同时在混凝土灌注过程慢拔、连续反插、复打工艺。

三、钢筋笼制作、安放

质量问题及原因：

1、主筋弯曲，箍筋线形不流畅；主筋搭接焊夹渣、接头过多、接头设置间距过小。箍筋点焊稀疏、漏点、焊点不牢、夹渣咬肉。耳筋尺寸误差较大，焊接不牢。

2、整体笼身松散、变形弯曲。

3、钢筋笼安放误差较大，受邻桩施工震动笼身下坠或受挤土影响笼身上浮。

预防措施及方法：

1、加强技能培训，电焊工人应持证上岗。按照相关钢筋工程施工质量及验收规范进行施工。加强筋与主筋的每个交叉点应点焊两处，螺旋箍筋应分布均匀且按“品”字形点焊，主筋应调直、除锈，按照要求进行焊接、布置；吊装受力点处的加强筋与主筋、耳筋与主筋间更要焊接牢固，并有专人检查，避免发生钢筋笼散架、坠落事故。

2、检查笼身整体焊接质量检查，安放处地面应平整。钢筋笼堆码不应超过2层，并应有覆盖、防锈措施。钢筋笼在吊运过程应采用适当方法防止变形、弯曲。

3、起吊、安放钢筋笼宜慢，不宜急吊急停、碰撞桩管，防止发生变形。经常检查吊索尺寸、吊筋尺寸，笼中轴线、桩管轴线与起吊索滑轮边缘应在同一直线上，才能确保笼身安放垂直、标高准确。

4、安放好的钢筋笼耳筋应采取有效的固定措施，防止邻桩施工震动笼体下坠；基桩施

工应采用跳打工艺，防止受邻桩施工挤土影响笼身上浮。

四、混凝土灌注土、拔管

振动沉管灌注桩混凝土灌注与拔管应同时进行，边灌边拔。在灌注拔管过程中易出现的质量问题主要有：堵管、断桩、缩径等。

（一）、堵管

振动沉管桩自料斗口加入混凝土，利用桩管振动冲击，流易性较好，塌落度较大的混凝土一般不会发生混凝土堵管问题，但在长时间振动沉管、灌注及拔管间歇时间长、砼质量差、砼灌注过快等情况下较易发生堵管。

产生原因：

1、初灌止水混凝土或高标号砂浆，由于长时间振动，混凝土发生离析、砂浆上浮粗骨料下沉而造成桩管堵塞。

2、由于混凝土本身原因，如塌落度过小，流动性差，骨料过大，拌和不均匀，运距过远而离析，雨天运送混凝土未加遮盖，使混凝土中的水泥浆被冲走，粗骨料集中而造成导管堵塞。

3、机械发生故障或其他原因使混凝土在桩管内停留时间较长，或灌注、拔管停待时间过长，桩管内混凝土已经初凝，增大了管内混凝土下落的阻力，混凝土堵在管内。

4、钢筋笼间净距过小、砼粗骨料过大、一次灌注量大速快，造成砼下落困难而堵管。

预防措施及方法：

1、灌注初斗止水混凝土后，桩管成孔应确保连续完成，由于桩管振动及摩擦，混凝土或砂浆温度升高，加快了砼的水化凝结速度，因此，控制成孔时间应小于0.2～0.5倍初凝时间。

2、充分做好施工前的准备工作，加强灌注拔管工序间的衔接，边灌边拔，每次灌注混凝土的振动及拔管时间应控制在0.3～0.6倍初凝时间以内为宜。

3、混凝土自料斗口加入时应慢速倾倒，必要时振动沉管，保证砼顺利沿桩管下滑至桩孔中，不至于堵塞桩管。

4、确保混凝土搅拌质量，从材料选取、用量、配合比、搅拌、运输等控制环节入手，确保砼和易性、保水性、均匀性。

（二）、断桩、夹泥

桩管内混凝土在连续加料、振动、拔管过程中，混凝土顺利充填桩孔并振捣密实，桩管内始终保持2～3m混凝土柱，一般不会发生断桩。如果混凝土存在堵管、下滑不畅、拔管过快、桩管混凝土高度不足等情况，易发生管底拔脱混凝土面而出现断桩、夹泥。

产生原因：

1、桩管内混凝土和易性差，存在堵管、下滑不畅情况，管内混凝土面随桩管提升不下降或下降速度缓慢。

2、拔管速度过快，管内混凝土下降缓慢。

3、桩管内砼面较低，不足以克服地下水头扬压力，在振动过程中泥水沿管壁渗入桩管内。

4、打桩顺序安排失误，桩体初凝后强度较低，受邻桩施工挤土影响造成断桩。

预防措施及方法：

1、灌注拔管时要密切监测桩管内混凝土面的下降数值，采用敲击桩管粗略估测，测绳准确测量，确保砼面下降速度为拔管速度的1.2～1.3倍。

2、根据地层软硬程度，合理控制拔管速度，一般粘性土拔管速度1.0～1.5m/min，砂性土1.0～1.2m/min，淤泥及淤泥质土拔管速度＜1.0m/min。发现管内混凝土下降速度慢、地层软弱要及时减缓拔管速度。

3、边灌边拔，及时量测管内砼面下降情况，确保桩管内混凝土柱高度达2～3m，防止地下泥水渗入管内。

4、合理安排打桩顺序，采取跳打方式，待桩体初凝并有一定强度后再施工邻桩。

（三）、缩径

振动沉管桩在软弱地层及软硬地层界面处，如果不及时调整拔管速度，拔管过快易发生缩径。

产生原因：

1、对地层情况不了解，不能根据桩周地层分布及软硬程及时调整拔管速度。

2、振动拔管速度快，桩底砼振捣不密实，桩身结构性差不连续，在土侧压力作用下桩身缩径。

3、软弱地层厚度较大，地层具流变性，工程力学性质差。邻桩施工振动及挤土效应导致桩身砼变形。

预防措施及方法：

1、仔细研究地质报告，对桩位及附近的地层地质结构、分布、软硬程度、界面起伏情况心中有数。

2、针对地层界线及软硬程度变化及时调整拔管速度。

3、软弱地层应减缓拔管速度，加强对桩底混凝土的振捣，确保砼密实连续。

4、合理安排打桩顺序，采取跳打方式，待桩体初凝并有一定强度后再施工邻桩。

5、对厚度1～2m淤泥及淤泥质土采取反插振捣工艺施工，厚度超过2～3m淤泥及淤泥质土采用复打工艺施工。

结束语

沉管灌注桩施工工序较复杂、工序衔接紧密，施工前须仔细研究，认真对待，不得麻痹大意。施工前要针对易出现的质量问题，采取正确的预控措施及方案，才能防范于未然。本文结合工程实践，探讨了振动沉管灌注桩施工过程中易发生的质量问题及防范措施，并提出了相应的解决方法，有一定借鉴意义。

主要参考文献：

[1]《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）

[2]《建筑地基基础技术规范》（DB42/242-2003）

[3] 中国地质大学出版社，顾湘生，《桩基工程》