浅谈套管成孔灌注桩施工

浅谈套管成孔灌注桩常见质量问题的预防

摘要：套管成孔灌注桩是用锤击打桩机或振动沉桩机将带有活瓣式桩靴或预制钢筋混凝土桩尖的钢管沉入土中，然后边浇注混凝土边锤击或振动拔管而成，前者称为锤击沉管灌注桩，后者称为振动沉管灌注桩。沉管灌注桩使用范围广、成桩容易、无泥浆污染、造价便宜等特点而得到广泛使用。但在使用中由于质量控制不当也会出现各种质量问题，影响工程质量。为了预防和及时处理在应用中出现的质量问题，保证桩基工程质量，根据现行规范、标准，对勘探设计和施工各环节中应注意的几个问题作如下的探讨。

关键词： 套管成孔灌注桩 常见质量问题 预防

一、 地质勘探方面

为了给工程设计及施工提供足够的依据，应对工程地质情况按规范进行勘探，地质情况不明或勘探资料粗略，将给设计、施工带来很大麻烦。

1、 勘探点间距控制

勘探点间距一般可控制在20米左右，不应大于30米。当土层的性质或状态在水平方向分布变化较大、相邻勘探点之间层面坡度较大时，应加密勘探点。尤其在使用端承桩或摩擦端承桩时，如果持力层顶面坡度大于10%，而且勘探点间距过大时，易使设计考虑持力层及选择桩尖标高有误，施工时沉管审图控制产生困难。

2、 勘探点深度控制

控制性勘探点应穿透桩端平面以下压缩成厚度，一般性勘探孔应深入桩端平面以下3~5米，如果勘探孔深度不够，持力层厚度不明，易使桩端进入持力层深度不当或者击穿持力层。

二、 工程设计方面

1、 桩最小中心距控制

为了避免桩基施工可能引起的土的松弛效应和挤土效应对相邻桩基的不理影响，设计布桩时应考虑桩的最小中心距离满足一定要求。当桩中心距小于3.5倍桩身直径是，打邻桩时的挤压容易造成桩身断裂。

2、 桩长选择

根据我国目前沉桩机的机械性能、施工工艺等方面的要求，桩长一般宜控制在15~18米左右，最长不宜超过24米。同时桩长过大时由于桩管长细比过大也将使施工困难。

3、 持力层控制

持力层下游软弱土层时，持力层厚度不宜小于4倍桩径。对于进入持力层的桩端长度一般以1~2倍桩径为宜。当持力层较厚时，桩端宜尽可能进入该土层的临界深度；对于持力层较薄且下有软卧层的土质，桩端进入持力层过深反而会降低桩的承载力。

4、 桩型选择

同一结构单元宜避免采用不同类型的桩。

三、 施工过程的控制

1、 打桩顺序控制

当设计桩中心距离过小（小于3.5倍桩径）或桩过密（入桩密度大于4.5%）时，应根据不同的地质情况选择打桩顺序。对于粘性土地基一般可采用跳打法，以免打邻桩时受挤压出现断桩；对于饱和的淤泥，可用控制时间的连打方法，在邻桩混凝土终凝前打完桩，目的是避免桩身混凝土在终凝不久强度较低时受邻桩施工影响而产生裂缝，即桩断裂。

2、 桩尖质量控制

沉管前应先检查预制混凝土桩尖质量或活瓣桩尖的灵活性。当桩需要进入低压缩性的粉质粘土层时，最好不采用活瓣式桩靴而用预制桩头，以免混凝土灌注完以后拔管时活瓣式桩靴被周围土包住打不开，使混凝土无法下落。当采用活瓣式桩靴时，可在拔管开始的50厘米内使用浮标观测混凝土是否流出管外，如果没有流出，可将桩管反插几次，再正常拔管。采用预制桩头时应严格控制桩头质量，沉管后也可用浮标观测桩头是否破损进入管内；若果有，应立即拔出后回填重打，以免混凝土拒落或出现吊脚桩、

3、 防止进水进泥砂的控制措施

在施工前应仔细检查活瓣桩尖是否松动，缝隙是否严密。当采用预制桩头时，应采用密封措施（对穿越饱和粘性土的桩宜在桩头与桩管接触处用草绳等材料密封；当进入硬塑粘性土层或中密粉细砂层时，应采用环形铁圈密封）。

对于地下水丰富或有较厚的淤泥质土时，还可在底部预先灌厚度1米左右的封底混凝土，同时在施工过程中，应控制套管下沉时间不要过长，以确保桩端不进水和泥砂、沉管结束时，可用浮标测量进水和进泥砂的情况。当进水深度不大于20厘米时，可不处理，而是酌减第一罐混凝土的用水量，否则应拔出桩管，

用砂子将孔回填并处理好接口缝隙，然后重新沉管。

4、 沉管控制

在沉管前应仔细研究地质报告，选择合适的沉桩机械，同时应控制套管的长细比不大于40，否则会由于机械选择不合适，或套管长细比过大，而使套管不下沉或沉桩不顺利，甚至出现套管断裂现象。另外，当采用顶灌混凝土封底时，沉管时间不宜过长，以免混凝土被振实而堵住套管下口，使拔管时管内混凝土无法下落称为吊脚桩。沉管过程中如遇有硬夹层而且较厚时，可先用钻机钻穿，较薄时刻在桩周射水助沉，以免沉桩时间过长或穿不过而使管内进入水或泥砂，甚至损坏装桩机。总之，应使沉管施工连续进行为原则，以免管壁摩擦阻力增大而难于沉管，确保沉桩施工的顺利进行。

5、 钢筋笼固定

钢筋笼放入后，可在上部将钢筋笼架起固定，以免拔管或邻桩施工时的振动使钢筋笼由于密度比混凝土密度大而导致钢筋笼下沉。

6、 混凝土灌注控制

桩身用混凝土应控制好坍落度（一般素混凝土宜为60~80毫米，配有钢筋时宜为80~100毫米）拔管时应控制管内混凝土始终高于底面，确保混凝土的和易性和扩散压力，以免因混凝土下落不足或不及（尤其在饱和淤泥土或淤泥质软土层中）而出现桩身缩颈或渣夹泥甚至断桩。在拔管过程中，应准确测定混凝土的灌入量，确保桩的灌注直径。一旦发现缩颈，可以及时采用反插法处理，避免缩颈、桩身夹泥等质量问题的出现。混凝土最终充盈系数不得小于1.0，否则应复打，复打桩充盈系数不应小于1.6。

7、 拔管控制

拔管时应密振慢拔，速度应均匀，对于锤击沉管的一般土层拔管速度宜控制在1米/分左右；在软硬土层交界处，宜控制为0.3~0.8米/分。在流动淤泥土层中甚至应停拔，待混凝土扩散到一定程度再拔，以免拔管速度过快使混凝土还未流出管外而周围土回缩，以致产生缩颈、断桩、桩身夹泥等各种质量缺陷。拔管速度控制不当是沉管灌注桩出现施工质量问题的最常见因素。施工时经常因为工程进度要求或施工管理不善而忽略拔管速度控制，以致发生各种各样工程质量问题。施工速度一般可控制为每昼夜打桩根数不超过18跟。

8、 反插、复打和挤土桩质量控制

采用反插法时，反插深度不宜超过活瓣长度的2/3。采用复打法时，复打前应把套管上的泥清理干净，以免出现桩身夹泥质量问题。另外，复打桩复打应在第一次关注混凝土初凝前完成。在复打和挤土桩施工时，应注意前后两次沉管的

轴线应重合。

9、 桩顶处理

基坑开挖后，由于在桩顶约有0.5米长的混凝土离析，基本上是浮浆，强度较低，必须凿去。凿去浮浆后如果发现桩顶标高低于设计标高，可采用比原桩身混凝土强度等级高一级的混凝土接高桩顶。桩顶一般情况下应嵌入承台5厘米以上，桩主筋应锚入承台，锚固长度不宜小于主筋直径的30倍，使之形成介于铰接和刚接之间的连接方式。

结语：影响沉管灌注桩工程质量的因素很多，要想侧地解决，就必须从地质勘探、工程设计到施工各个环节积极预防，尤其是施工时沉、拔管过程的质量控制。施工单位施工前应详细研究地质勘探资料及设计文件，据此提出全面有效的工程施工组织设计，组织各方参加有代表性的打试桩，施工中应随时自习观察各种现象，京城测定混凝土灌注情况，及时判断并处理出现的各种问题，积极预防质量事故发生，确保工程质量。