沉管灌注樁施工工藝的發(fā)展和創(chuàng)新

　　【關(guān)鍵詞】靜壓沉管；灌注樁；技術(shù)應(yīng)用 

　　 

　　在2008年以前的廈門市樁基工程中，由于靜壓預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁（PHC管樁）具有單樁承載力高、施工速度快、工程造價相對較低等優(yōu)點，得到了快速的發(fā)展和普遍的使用，但PHC管樁也存在著易夾碎、易折斷、穿透力差、接頭可靠度低且易腐蝕等缺點。因此，2008年汶川地震后，新出臺的《福建省建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計技術(shù)規(guī)定》，提出預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在一定條件下不應(yīng)使用，使得其適用范圍的大大縮小。 

 

　　而錘擊沉管灌注樁在多年以前也是廈門地區(qū)工程建設(shè)經(jīng)常使用的樁基技術(shù)，具有單樁承載力高、施工速度快等優(yōu)點。但在施工過程存在劇烈震動影響鄰近建筑物，且噪音污染大、成樁質(zhì)量難以保證等缺點，已不適合在城市施工中使用。 

 

　　經(jīng)過多年的發(fā)展和總結(jié)，2008年以來，靜壓沉管灌注樁在吸收了靜壓預(yù)應(yīng)力管樁和錘擊沉管灌注樁兩者的優(yōu)點后，采用改進的液壓靜力壓樁機進行抱壓式施工，改進后的壓樁機具有沉管和拔管的功能，設(shè)置了能對有螺旋接頭的鋼管進行快速對接和拆卸的裝置，適用于直徑600mm～800mm的樁管進行沉入和拔出，利用拔管復(fù)插法和抱箍上附帶的小型偏心振動器使?jié)补嗪蟮幕炷�土振搗密實，比錘擊施工具有低噪音無污染、工效快、承載力直觀可預(yù)見、成樁質(zhì)量較好、對沙層和硬土層穿透力較強（最大壓樁力可達8000kn）等優(yōu)點，且相比起人工挖孔樁和沖鉆孔灌注樁，又具有人員安全保證性較好、無污染排放、相同樁長承載力更高（擠土施工提高樁側(cè)摩阻力）、工效高、造價低等優(yōu)勢，因此得到了較好的發(fā)展。 

 

　　下面通過靜壓沉管灌注樁廈門環(huán)東海域某學(xué)校工程中的成功應(yīng)用的介紹，對該工藝形式進行進一步的總結(jié)和推廣。 

 

 

　　廈門環(huán)東海域某學(xué)校工程，位于廈門市同安區(qū)西柯鎮(zhèn)，工程總占地面積約7萬平方米，總建筑面積約5萬平方米。工程場地原屬灘涂地貌，現(xiàn)已吹填整平，地勢較平坦，工程結(jié)構(gòu)體系為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。 

 

 

　　根據(jù)地質(zhì)勘察情況表明，場地至上而下分別由素填土、吹填砂、淤泥~淤泥質(zhì)土、含泥中粗砂、中粗砂、粉質(zhì)粘土、粉砂、殘積粘性土、全風(fēng)化火山凝灰熔巖、土狀強風(fēng)化火山凝灰熔巖、碎塊狀強風(fēng)化火山凝灰熔巖組

成。素填土和分布于整個場地，淤泥層普遍較厚。場地地下水位較高、較豐富且含有一定的腐蝕性。 

 

　　在此地質(zhì)條件下，由于地下水具有腐蝕性，不應(yīng)采用靜壓預(yù)應(yīng)力管樁，如果采用鉆孔（沖孔）灌注樁施工工藝，由于其采用的是泥漿護壁，在吹填的淤泥層及粗砂層中極易造成塌孔、縮頸、夾泥等質(zhì)量問題，且成本較

高。而靜壓沉管灌注樁由于采用的是由無縫鋼管和鋼樁靴組成的封閉成孔系統(tǒng)，水和泥漿不能進入，又加上是現(xiàn)澆鋼筋混凝土樁，通過保持振動和過程反插，使樁的截面增大，從而提高了樁的承載力，且樁身質(zhì)量得到保

證，可以很好的克服和避免了前者的不足。 

 

 

　　3.1基礎(chǔ)形式采用靜壓沉管灌注樁，直徑700mm，樁端持力層選用土狀強風(fēng)化火山凝灰熔巖，樁尖進入持力層深度≥1.0m。工程樁共有907根，樁身砼強度等級為C35，單樁豎向極限特征值為2900kn，單樁豎向承載力

極限值為5800kn。 

 

　　3.2設(shè)計試樁：正式沉樁施工前，進行了設(shè)計試樁，通過設(shè)計試樁確定了如下壓樁施工控制標(biāo)準(zhǔn)：1、應(yīng)以設(shè)計壓樁力控制為主，樁入土深度控制為輔的雙控原則；2、壓樁管施工終壓力不小于6500kn；3、樁端持力層

宜為土狀強風(fēng)化火山凝灰熔巖；4、最后三次復(fù)壓累計沉降量不大于1.0cm。 

 

 

　　4.1施工工藝步驟 

 

　　場地平整及地上障礙物清理→樁機設(shè)備進場安裝調(diào)試→測量放樣定位→樁機設(shè)備就位→鋼套管樁管和樁靴就位→鋼套管樁管對中調(diào)整→靜壓沉管→達到終壓條件→終止壓管→放置鋼筋籠→澆灌混凝土→振動拔升樁管并

間隔反插→移機→樁頂以上空孔灌填碎石反壓→單樁施工完畢。 

 

　　4.2制定施工順序 

 

　　施工應(yīng)考慮沉管過程中先期沉樁擠密土體后增加后續(xù)沉樁施工難度，因此，施工過程應(yīng)合理安排沉樁順序，合理調(diào)整沉樁施工間距由中間擴向四周順序沉樁。樁群密集處可實施跳打，使得相鄰施工的樁中心距>3.5d，

并控制拔管速度控制好樁身質(zhì)量。當(dāng)相鄰樁中心距≤3.5d時，樁基施工間隔應(yīng)滿足先期施工的樁身混凝土強度達到80%以上的要求，避免因擠土效應(yīng)影響相鄰樁樁身質(zhì)量。 

 

　　4.3沉管控制 

 

　　樁機設(shè)備進場后，進行安裝調(diào)試并驗收合格，油缸壓力表應(yīng)在標(biāo)定使用期內(nèi)使用，現(xiàn)場應(yīng)配備備用壓力表，移機至樁位處就位并調(diào)平。成品鋼樁尖就位在樁位上，鋼套管樁管放入樁靴就位，并點焊固定，樁管與樁靴縫

隙處可用稻草堵塞，防止沉管過程泥水進入樁管。接著樁管對中和垂直度調(diào)整，樁身垂直度應(yīng)控制在1%以內(nèi)，需采用兩臺經(jīng)緯儀進行雙向垂直觀測控制樁的垂直度。符合要求后開始沉管。沉管完成后，應(yīng)用探燈檢查樁管

底部有無進泥進水或樁尖被土吞沒現(xiàn)象，如有則應(yīng)采取措施予以消除。 

 

　　沉管時，以試打樁確定的壓樁施工控制標(biāo)準(zhǔn)作為終壓控制的主要依據(jù)，滿足壓樁控制標(biāo)準(zhǔn)后，即可停止壓管。 

 

　　4.4灌注混凝土和拔管 

 

　　沉管達到終壓控制標(biāo)準(zhǔn)后，應(yīng)及時吊裝鋼筋籠并進行混凝土灌注和拔管。避免停頓時間過長因樁管四周土體回縮固結(jié)導(dǎo)致拔管困難。 

 

　　鋼筋籠應(yīng)批量制作，預(yù)先驗收�？芍谱鲙追N標(biāo)準(zhǔn)長度的鋼筋籠待配用。根據(jù)樁套管實際入土深度計算鋼筋籠長度，及時吊裝鋼筋籠。當(dāng)鋼筋籠長度小于24m時，宜通長制作，大于24m時，也可以分節(jié)吊裝并在樁套管

頂口焊接接長。吊裝時焊接接頭宜設(shè)在樁身下半段。 

 

　　混凝土采用分次灌注方法�；炷�土應(yīng)具有良好的和易性，塌落度控制在120mm±20mm。一般第一次應(yīng)灌至樁底部標(biāo)高以上2~3m（約1m3混凝土），然后振動樁管約2min，使底部混凝土密實。接著再灌注混凝土至

樁頂標(biāo)高。應(yīng)先振動5~10秒才能開始拔管，邊振邊拔，每拔0.5~1m停拔振動5~10秒，并向下反插深度為300mm～500mm,如此反復(fù)直至樁管全部拔出。拔管速度要均勻，一般限以1.2~1.5m/min為宜。 

 

　　灌注混凝土面應(yīng)高于設(shè)計樁頂標(biāo)高0.5m以上。本工程設(shè)計混凝土充盈系數(shù)為1.1。 

 

 

　　本工程樁基質(zhì)量檢測情況如下： 

 

　　⑴選擇20根直徑700mm抗壓樁，按單樁豎向承載力極限值5800kn進行檢測。 

 

　�、七x取總樁數(shù)20%且每個承臺下不少于1根工程樁進行小應(yīng)變動測試驗，單樁承臺每根樁必選，共檢測459根。 

 

　　檢測結(jié)果：抗壓承載力均滿足設(shè)計要求，樁身完整性檢測結(jié)果均為I類、II類樁，未出現(xiàn)III類樁。本工程所有靜壓沉管灌注樁質(zhì)量均滿足了設(shè)計和規(guī)范的要求。 

 

 

　　6.1斷樁 

 

　　斷樁一般常見于地面以下1～3米的不同軟硬層交接處。主要原因：樁距過小，擠壓產(chǎn)生水平橫向推力和隆起上拔力；軟硬土層間傳遞水平力大小不同，對樁產(chǎn)生剪應(yīng)力；樁身混凝土終凝不久，強度弱，承受不了外力

的影響。預(yù)防措施：樁的中心距宜大于3.5倍樁徑；合理安排打樁順序以及樁機行走路線，減少對新打樁的影響；采用跳打法或控制時間法減少對臨樁的影響；采用引孔減小擠土效應(yīng)。 

 

　　6.2縮頸 

 

　　主要原因：土體中含水量豐富，土體受到強烈擾動和擠壓下，產(chǎn)生很高的孔隙水壓力，樁管拔出后，水壓力便作用到新灌注的混凝土樁上；拔管過快，混凝土量少，或者和易性差，混凝土出管時擴散性差。預(yù)防和處理

措施：采取降低地下水位減小水壓力，嚴(yán)格控制拔管速度，嚴(yán)格控制混凝土坍落度，一旦發(fā)生縮頸現(xiàn)象可采用復(fù)打法處理。 

 

　　6.3吊腳樁 

 

　　常發(fā)生在地下水位較高或飽和淤泥或粉砂土層中。主要原因：樁尖和套管銜接不嚴(yán)密或樁尖變形，水或泥沙等進入套管。預(yù)防措施：提前在套管內(nèi)灌入0.5m厚的水泥砂漿封底，再灌入1m高的混凝土增壓，然后再沉

管。 

 

 

　　7.1靜壓設(shè)備進場后，對其進行安裝和調(diào)試，并確認套管的總長度，在套管外壁從一端開始做出長度標(biāo)記，事先應(yīng)做好場地高程測量并繪制方格網(wǎng)，用以確定套管入土深度、計算有效樁長、鋼筋籠長度以及判斷進入持

力層情況。 

 

　　7.2沉管之前對樁管與鋼樁靴間隙采取水密封措施。為了防止套管底部進入泥水，可事先采取在沉管前在鋼套管底部灌入高約1米左右的混凝土封底措施。 

 

　　7.3沉管過程中應(yīng)對每一根待壓工程樁重新進行樁位復(fù)核（打樁過程由于機械行走或者擠土效應(yīng)可能使樁位點產(chǎn)生位移）。 

 

　　7.4沉管過程中，注意對場地豎向和水平位移進行觀測，若發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)采取引孔、設(shè)置降水措施、調(diào)整沉管速率等措施進行處理。 

 

　　7.5拔管過程必須嚴(yán)格控制拔管速度，一般不得大1.5m/min，尤其在距離地面較近、軟弱土層或軟硬土層交接處，拔管速度不宜大于1.0m/min，否則容易產(chǎn)生應(yīng)力裂縫。 

 

　　7.6混凝土灌注和拔管應(yīng)及時，時間不宜過長，否則周圍土體側(cè)壓力回升，容易造成拔管困難。 

 

 

　　靜壓沉管灌注樁在環(huán)東海域某學(xué)校工程上的到了成功的應(yīng)用，取得了預(yù)期的社會、經(jīng)濟效果。該工藝在消除或減少噪音、減少污染排放、縮短工期有良好的適用性，并且從本工程靜載試驗結(jié)果來看，從施工終壓力能夠

直觀可靠地預(yù)估單樁豎向承載力。當(dāng)然也有它的局限性，現(xiàn)有樁機設(shè)備在穿越孤石或硬殼層、加大震動力度、確保成樁質(zhì)量上還應(yīng)進一步加以改進，且需要針對具體工程地質(zhì)情況進行有條件選用，在施工過程中必須嚴(yán)格控

制各個工序的施工質(zhì)量，嚴(yán)格控制相鄰沉樁間距及順序，防止出現(xiàn)斷樁、縮頸等不良現(xiàn)象，才能做到安全適用、經(jīng)濟合理，質(zhì)量保證