9.8套管护壁成孔灌注桩
9．8 套管护壁成孔灌注桩
套管护壁成孔灌注桩是指不排出土成孔的灌注桩。目前我国主要有振动灌注桩和锤击灌注桩两种。施工时，把套管沉入或打入地下，在套管内浇筑混凝土，然后拔出套管。一 般在套管端部采用预制钢筋混凝土桩尖或活瓣桩尖。套管护壁成孔灌注桩的施工工艺有单 打法、复打法(复打法又分全复打和半复打)及翻插法3种，在有地下水或无地下水的情况下都能施工。根据我国目前振动沉桩机的机械性能，一般有效桩长为15m左右，套管直径为27．3～50cm，适用于N63．5≤25的工程地质条件。使用时，可根据设计要求或施工情况灵活应用不同的施工方法。套管护壁成孔灌注桩和预制桩一样，其工作特性可以是端承摩擦桩，也可以是摩擦端承桩。
9．8．1 缩颈
1．现象
成形后的桩身局部直径小于设计要求(图9-12)。
一般发生在地下水位以下、上层滞水层或饱和的粘
性土中；冬期施工时，发生在冻层与非冻层接触处。
2．原因分析
(1)套管在强迫振动下迅速把基土挤开而沉入地
下，局部套管周围土颗粒之间的水及空气不能很快
向外扩散而形成 空隙压力，当套管拔出后，因为
混凝土没有柱体强度，在周围空隙压力的作用下，
把局部桩体挤成缩颈。
(2)在流塑状态的淤泥质土中，由于套管在该层
发生的振荡作用，使混凝土不能顺利地灌人，被
淤泥质土填充进来，形成桩在该层缩颈。
(3)活瓣桩尖在饱和粘土层中被抱着，使之张
不开或张开不大。
(4)柱基群桩布桩过密，桩径被挤压产生缩颈。
3．预防措施
(1)详细研究工程地质勘探报告。在上述工程地
质条件下采用套管护壁灌注桩要慎重，施工前应通
过试桩，提出切实有效的技术措施。
(2)浇筑混凝土时，要准确测定一根桩的混凝土
总灌入量是否能满足设计计算的灌入量。在拔管过
程中，应采用浮标观测每50～100cm高度内混凝土
用量(图9-13)，通过下式，换算出桩的灌注直径(对
∮325的套管，可从图9-14曲线中直接查出)，根据
换算出的灌注桩的直径做出桩形图，发现缩颈及时
采取措施处 理。
换算式如下：
D=d√h/H＞[D]
式中 D——桩的灌注直径(cm)；
[D]——桩的设计直径(cm)；
d——套管内径(cm)；
H——拔管高度(cm)；
h——套管内混凝土下落高度(cm)。
(3)根据当地施工经验，认真控制拔管速度，一般拔管速度以控制在2．5m/min为宜。
(4)桩距应适当加大，一般在群桩基础中，桩中心距应为4倍桩径以上，若小于时，应提出保证相邻桩身质量的技术措施。
(5)施工中，同一柱基群桩成桩应一气呵成(必须连续完成一个群桩基)，否则应在下班前把桩管沉到设计深度。
4．治理方法
(1)在淤泥质土中出现缩颈时，可采用复打法解决。根据实际缩
颈部位，可采取全复打(两次单打法重复)或局部复打。
(2)对于其他土中出现缩颈时，最好采用预制桩头，同时用下部
带喇叭口的套管施工，在缩颈部位采用翻插法即可解决缩颈。根据
实际缩颈部位可采取全翻插(整根桩翻插)或局部翻插。
以上(1)、(2)治理方法仅限于活瓣桩尖施工法时。
(3)在缩颈部位放置钢筋混凝土预制桩段(图9-15)。
9．8．2 断桩及桩身混凝土坍塌
1．现象
(1)桩身局部分离，甚至有一段没有混凝土(图9-16)。
(2)桩身的某一部位混凝土坍塌，在坍塌处上部没有混凝土(见
图9-17)。
2．原因分析
(1)地表土层较坚硬，下面为软弱土层，桩成型后，还未达到初凝强度时，在软硬不同的两层土中振动下沉套管，由于振动对于两层土的波速不一样，产生了剪切力把桩剪断。
(2)拔管时速度太快，混凝土还未流出套管外。周围的土迅速回缩，形成断桩。
(3)在流态的淤泥质土中孔壁不能直立，浇筑混凝土时，混凝土密度大于流态淤泥质土，造成混凝土在该层中坍塌。
(4)冬期施工，冻层与非冻层混凝土沉降不一样，被拉断；或混凝土不符合季节施工的要求，由于振动产生离析。
3．防治措施
(1)采用跳打法施工，跳打时必须等相邻成形的桩达到设计强度的60％以上方可进行。
(2)同9．8．1“缩颈”的预防措施(3)及治理方法(1)。
(3)遇有上述工程地质条件时，尽可能避免采用套管护壁灌注桩。
(4)冬期施工混凝土要适合冬期施工要求，加
入混凝土外加剂，并保证浇筑温度。
(5)冻层与非冻层交接处要采取局部反插(应
超过1m以上)。
(6)混凝土充盈系数不得小于1．0，否则应全
长复打，对有断桩和缩颈的桩，应采取局部复打
(应超过lm以上)。当有配筋时混凝土坍落度宜为
80～100mm，素混凝土坍落度为60～80mm。
9．8．3 套管内混凝土拒落
1．现象
灌完混凝土后拔管时，混凝土不从管底部流
出，拔至一定高度后，混凝土才流出管外，因此
桩的下部没有混凝土或混凝土不密实(图9-18)。
2．原因分析
(1) 桩人士较深，并且进入低压缩性的粉质粘土层，灌完混凝土开始拔管时，活瓣桩 尖被周围的土包围压住而打不开，使混凝土无法流出套管而造成拒落。
(2) 在有地下水阶情况下，封底混凝土灌得过早，套管下沉时间又较长，封底混凝土经 长时间振动被振实，在管底部形成“塞子”，堵住了套管下口，使混凝土无法流出。
(3) 预制桩头的混凝土质量较差，强度不够。沉管时预制桩头被挤人套管内，堵住管口，
使混凝土不能流出管外。
3．预防措施
(1) 根据工程地质条件、建筑物荷重及结构情况，合理选择桩长，尽可能使桩不进入低 压缩性的土层中去，以防止出现混凝土拒落现象，反而影响单桩承载力。
(2)严格检查预制桩头的强度和规格，防止桩尖在施工时压人桩管。
(3)套管沉至设计要求后，应用浮标测量预制桩尖是否进入套管，如有预制桩尖进入套管的情况，应拔出处理。浇筑混凝土后，拔管时，也应用浮标测量观测，检查混凝土是否确已流出管外。也可用铁锤敲击桩管壁法，确定混凝土是否下落。
4．治理方法
同9．8．1“缩颈”的治理方法(2)。
9．8．4 套管内进入泥浆及水
1．现象
套管沉入过程中，地下水及泥浆进入套管内。套管沉至设计要求后用浮标可以测得。
2．原因分析
(1) 活瓣桩尖合拢后有较大的缝隙或预制桩头与套管接触不严密，地下水及泥浆从缝隙 进入套管。
(2)套管下沉时间较长；地下水丰富或有较厚的淤泥质土。
3．预防措施
(1) 活瓣桩尖加工要符合要求，活瓣间隙及预制桩头与套管接触处要严密，对缝隙较大 的桩尖或桩头应及时修理或更换。
(2) 在淤泥层中沉管速度很快，应事先把卷扬机刹车打开，使之迅速沉入，避免桩尖出 现较大缝隙。
4．治理方法
3(1) 在套管沉至地下水位以上50cm时，灌0．05～0．1m的封底混凝土，把套管底部
的缝隙用混凝土堵住，使水及泥浆不能进入套管。
(2) 采用须制桩头时，在预制桩头与套管接触处缠绕上麻绳或垫硬纸板等材料，使桩头 与套管接头处封严密。
9．8．5 灌注桩达不到最终控制要求
1．现象
同9．1．3“沉桩达不到设计要求”的现象。
2．原因分析
(1) (1) 遇有N63．5＞25的硬夹层，且夹层又较厚(一般大于1m)，或遇有大块石头、 混凝土块等地下障碍物。
(2)同9．1．3“沉桩达不到设计要求”的原因分析(1)、(3)、(4)。
(2) 振动沉桩机的振动参数如激振力、振幅、频率等选择不合适，或者由于正压力 不够而使套管沉不下。
(3) 套管细长比太大，刚度较差，在沉入过程中，由于套管的弹性弯曲而使锤击或 振动能量减弱，不能传至桩尖处。
3．预防措施
(1) 详细分析工程地质条件，了解硬夹层情况，如有可能穿不透的硬夹层，应预先采取措施，对地下障碍物必须预先清理干净。
(2)根据工程地质资料，选择合适的沉桩机械，套管的细长比宜不大于40。
4．治理方法
(1) 根据工程地质条件，选择合适的振动参数。沉桩时，如因正压力不够而沉不下， 可用加配重或加压的办法来增加正压力。锤击沉管时，如锤击能量不够，可更换大一级的锤。
(2)对较厚的硬夹层，可先把硬夹层钻透，然后再把套管植入沉下。也可辅以射水法一起沉管。
9．8．6 钢筋下沉
1．现象
桩顶钢筋或钢筋笼放入后，在相邻桩位下沉导管时，该桩顶的钢筋或钢筋笼下沉。
2．原因分析
新浇筑的混凝土处于流塑状态，钢筋的密度比混凝土的大，由于相邻桩沉人套管时 的振动，使钢筋沉入混凝土。
3．防治措施
钢筋或钢筋笼放入混凝土后，上部用木棍将钢筋或钢筋笼架起固定，这样，相邻桩 振动时钢筋或钢筋笼就不会下沉。
9．8．7 桩身夹泥
1．现象
桩身混凝土内有泥夹层。
2．原因分析
(1) 采用翻插法时，翻插深度太大，翻插时活瓣向外张开，把孔壁周围的泥挤进桩身， 造成桩身夹泥。
(2)采用复打法时，套管上的泥未清理干净，会把管壁上的泥带入桩身混凝土中。
(3)拔管速度过快，而混凝土坍落度太小，在饱和的淤泥质土层中施工，混凝土还未流
出管外，土即涌入桩身，造成桩身夹泥。
3．防治措施
(1) 采用翻插法时，翻插深度不宜超过活瓣长度的2／3，采用复打法时，在复打前应把套管上的泥清理干净。
(2) 混凝土应搅拌均匀，和易性要好，坍落度符合规范要求，在饱和淤泥质土中施工时， 应根据当地施工经验，控制好拔管速度，一般以2．5m／min为宜。
(3)拔管时用浮标测量，随时观察桩身混凝土灌人量，发现灌注桩径小于设计桩径 时，应立即采取措施c也可用敲击法检测混凝土下落情况。
(4)桩管内灌满混凝土后，先振动5～10s，再开始拔管，应边振边拔，每次拔0．5～1．0m，
停拔振动5～10s。如此反复，直至桩管全部拔出。
(5)在一般土层内，拔管速度宜为1．2～1．5m/min，用活瓣桩尖时宜慢，用预制桩尖时可适当加快，在软弱土层中，宜控制在0．6～0．8m/min。
9．8．8 混凝土用量过大
1．现象
浇筑混凝土时，混凝土的用量比正常情况下大一倍以上。
2．原因分析
(1)地下遇有枯井、坟坑、溶洞、下水道、防空洞等洞穴。
在饱和淤泥或淤泥质软土中施工，土质受到扰动，强度大大降低，由于混凝土侧压力， 而使桩身扩大。
3．防治措施
(1)施工前应详细了解施工现场内的地下洞穴情况，预先挖开，进行清理，然后用素土填死。
(2)对于饱和淤泥或淤泥质软土中采用套管护壁浇筑桩的混凝土时，宜先打试桩，如发现混凝
土用量过大，可与有关单位研究，改用其他桩型。