锤击沉管灌注桩的简介、施工方法、质量通病分析和预防等相关研究.doc

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锤击沉管灌注桩的简介、施工方法、质量通病分析和预防等相关研究

目录

一、背景由来 3

1.1灌注桩系 3

1.2沉管灌注桩 3

二、锤击沉管灌注桩施工工艺 3

2.1施工程序 3

2.2“单打法”施工 3

2.3“复打法”施工 4

三、施工常见质量通病原因分析和预防 5

3.1概述 5

3.2质量通病及原因分析 5

锤击沉管灌注桩

一、背景由来

1.1灌注桩系

灌注桩是一种直接在现场桩位上就地成孔，然后在孔内浇筑混凝土或安放钢筋笼再浇筑混凝土而成的桩。

按其成孔方法不同，可分为钻孔灌注桩，沉管灌注桩、人工挖孔和挖孔扩底灌注桩等。

1.2沉管灌注桩

沉管灌注桩，又叫套管成孔灌注桩，是目前采用较为广泛的一种灌注桩。

沉管灌注桩是指利用锤击打桩法或振动打桩法，将带有活瓣式桩尖或预制钢筋混凝土桩靴的钢套管沉人士中，然后边浇筑混凝土（或先在管内放入钢筋笼）边锤击或振动边拔管而成的桩。

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人土中，造成桩孔，然后放人钢筋笼、浇筑混凝土，最后拔出钢管，形成所需的灌注桩。

沉管桩对周围环境有噪音、振动、挤压等影响。

沉管灌注桩成桩过程为：

桩机就位一锤击（振动）沉管一上料一边锤击（振动）边拔管，并继续浇筑混凝土一下钢筋笼，继续浇筑混凝土及拔管一成桩。

二、锤击沉管灌注桩施工工艺

2.1施工程序

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。

2.2“单打法”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。

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。

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，套人桩尖压进土中，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人的混凝土量为限，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0.3～0.8m/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80—100mm，无筋时宜为60～80mm。

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2m），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。

2.3“复打法”施工

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。

三、施工常见质量通病原因分析和预防

3.1概述

锤击沉管灌注桩是国内目前采用得最为广泛的一种桩基形式,它具有:

①设备简单、施工方便、操作容易、机械化程度高;②造价低;③施工速度快、工期短;④适用于除岩层以外的广泛土层.但它最大的缺陷是:

因施工方法和施工工艺不当,将会造成缩颈、夹泥、隔层、断桩、吊脚桩、钢筋笼下沉或上浮等常见质量通病.

3.2质量通病及原因分析

3.2.1缩颈

（1）现象

成型后桩局部直径小于设计桩径,一般发生在地下水位以下,含上层滞水层土层或饱和的粘性土中（如淤泥质土）.

（2）原因分析

①拔管时管内砼过少.②拔管速度过快,桩管内形成真空场力,对砼产生抗力.③在饱和粘性土中,灌入砼扩散严重不均匀.④桩间距过少,邻近桩施工时挤压,使其缩颈.⑤砼坍落度较少,和易性差,拔管时管壁对砼产生磨擦力.

（3）预防措施

①采用“慢抽密振（击）”方法拔管,在饱和的粘性土中,或地层交界处,控制好拔管速度,一般不大于0.5m/min为宜.抽管过急易将混凝土拉断,控制拔管速度,管内混凝土必须略高于自然地面,保持有足够的自重压力,混凝土出管后立即扩散.②对桩距少于3d的（d为桩径）,采用跳打法或加大桩的施工间距.③经常测定混凝土下落情况,把每根桩实际混凝土灌注量与计算灌注量对比,发现缩颈应用复打法处理.

3.2.2桩体夹泥

（1）现象

桩身混凝土内有夹泥层、截面积缩少、强度减弱导致桩体承载力降低.

（2）原因分析

①采用反插施工工艺时,反插深度太大,反插时活瓣向外张开,把孔壁周围的泥挤进桩身,造成桩身夹泥.②采用复打施工工艺时,桩管上的泥末清理干净,把导管壁上的泥带入桩身混凝土中.③在饱和的粘性土中施工,混凝土坍落度太小,拔管速度过快,混凝土未流出管外,土即涌入桩身,造成桩身夹泥.

（3）预防措施

①采用反插施工工艺时,控制好反插深度,一般不宜超过活瓣长度的2P3.②采用复打施工工艺时,复打前应把桩管上的泥清理干净.③采用适宜的坍落度,当桩身有钢筋时,混凝土拌和物的坍落度宜采用80～100mm,当桩身为素混凝土时,其拌和物的坍落度宜采用60～80mm.混凝土应搅拌均匀,和易性要好,并控制好拔管速度.

3.2.3、断层、断桩

（1）现象

桩身水平或略有倾斜裂缝,或桩身分离,甚至有一段桩没有混凝土.

（2）原因分析

①混凝土终凝不久,强度弱,承受不了振动和外力扰动,使桩体产生横向裂隙,形成断层.②拔管速度过快,混凝土未排出管外,桩孔周围土迅速回缩形成断桩.③桩距过少,邻桩沉管时使土体隆起和挤压,产生水平力和拉力造成桩断裂.④在流塑的饱和粘性土中孔壁不能直立,混凝土比重大于饱和粘土性,灌注时造成混凝土在该层坍塌形成断桩.⑤混凝土粗骨粒径过大,灌注时在管内发生“架桥”现象形成断桩.

（3）预防措施

①尽可能减少外力扰动和振动.②控制拔管速度,拔管时轻锤密振（击）,均匀慢抽,一般以1m/min为宜,在软弱土层和软硬交界处要放慢,在流动淤泥层中有时甚至要停拔,待混凝土扩散到一定程度再拔.③采用跳打法施工,以减轻对邻桩的挤压力,待邻桩成型强度达到70%时再施工,桩的中心距一般应大于4d,群桩基础和桩中心距小于4d的桩基,应提出保证邻桩桩身质量的技术措施.④混凝土的充盈系数不得小于1.0,也不得大于1.3,对混凝土充盈系数小于1.0桩,宜全长复打,对可能发生的断桩和缩颈,应采用局部复打.成桩后的桩体混凝土顶面标高应不低于设计标高500mm,全长复打的入土深度宜接近原桩长,局部复打应超过断桩和缩颈区1m以上.⑤严格控制粗骨料粒径.

3.2.4吊脚桩

（1）现象

干硬性混凝土与桩身结合不好,桩底的混凝土隔空或混进泥砂,形成软弱底层.

（2）原因分析

①采用预制桩尖时,预制桩尖强度不足,在沉管时破损.②桩入土较深,进入低压缩性的亚粘土层,活瓣桩尖打不开,拔至一定高度时才能打开,此时孔底已被孔壁回落土充填,而形成吊脚桩.③在有地下水的情况下,封底混凝土灌得过早,沉管时间又较长,封底混凝土经长时间的振动被振实,形成“塞子”,拔至一定高度,“塞子”才打开,形成吊脚桩.

（3）预防措施

①严格检查预制桩尖的强度及规格,沉管时用吊锤检查桩尖是否缩入管内,如发现有,应及进拔出纠正或重打.②为防止活瓣不张开,可采用密振慢抽方法,开始拔管50cm范围内,可将桩管翻插几次,再正常拔管,使混凝土正常落下,另一方面,可选择合理的桩长或采用预制桩尖.③合理掌握封底混凝土的灌入时间,一般在桩管沉至地下水位以上0.5～1.0m时灌入封底混凝土,并在沉管时封好桩尖,使活瓣间隙减少.

3.2.5钢筋笼下沉或上浮

（1）现象

钢筋笼位置低于或高于设计标高.

（2）原因分析

相邻桩沉管时,产生振动或挤压,土质较松产生振陷钢筋笼下沉,土质较紧产生挤压,钢筋笼上浮.

（3）预防措施

配有钢筋笼时,混凝土第一次灌至钢筋笼底标高,再放入钢筋笼,另一方面,根据土质松紧情况在地面采取可靠措施,固定好钢筋笼,防止钢筋笼下沉或上浮.

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