淺談大直徑錘擊沉管灌注樁施工質(zhì)量控制

1、淺談大直徑錘擊沉管灌注樁施工質(zhì)量控制盧為宏（福建省 福州市 350000）摘 要：作者結(jié)合多年的工作經(jīng)驗(yàn)，主要對(duì)大直徑錘擊沉管灌注樁施工過(guò)程中的質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行了分析，并提出了一些預(yù)防的措施，供大家參考。關(guān)鍵詞：沉管灌注樁；施工技術(shù)；質(zhì)量控制1 引言 隨著建設(shè)工程的快速發(fā)展，高層建筑越建越高，大直徑錘擊沉管灌注樁因承載力較高，造價(jià)低，施工工期短而受到青睞；但樁的施工全過(guò)程都在地下完成，具有高度的隱蔽性且目前施工隊(duì)伍的素質(zhì)參差不齊，對(duì)施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)控制不嚴(yán)，在施工中常發(fā)生樁管進(jìn)水進(jìn)泥、頸縮、鋼筋籠上浮、靜載試驗(yàn)不合格等質(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致樁基質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求；發(fā)生質(zhì)量事故后，處理難度大，不僅影響工程質(zhì)

2、量和工期，且處理成本高；加之目前尚無(wú)大直徑錘擊沉管灌注樁國(guó)家或地方規(guī)范，因此，有必要對(duì)大直徑錘擊沉管灌注樁施工易出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析，探討其原因，提出防治措施，并落實(shí)到施工的各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大直徑錘擊沉管灌注樁施工質(zhì)量的有效控制。2 工程概況 某工程11#樓為由主樓和裙樓組成，總建筑面積74506m2，主樓地上二十四層，地下二層，采用樁基，框架_核心筒結(jié)構(gòu)，裙樓地上六層，地下二層，采用天然地基。主樓樁基為700大直徑錘擊沉管灌注樁，總樁數(shù)263根，建筑樁基設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，單樁豎向承載力特征值為3400kN，豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值不小于6800kN；樁端持力層為全風(fēng)化花崗巖或砂礫狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。 場(chǎng)

3、地原始地貌基本上屬灘涂地貌單兀，經(jīng)人工圍墾成養(yǎng)殖區(qū)。后因建設(shè)需要，經(jīng)人工回填而成。場(chǎng)地下及臨近周?chē)鸁o(wú)地下管線。經(jīng)地質(zhì)勘察土層情況如下：填土，厚度0.54.3m，尚未完成自重固結(jié)，回填時(shí)未經(jīng)分層壓實(shí)，均勻性及密實(shí)度較差；淤泥，層厚0.603.60m；粉質(zhì)粘土，層厚0.73.3m；中砂，層厚0.609.0m；粘上，層厚0.905.90m；粉質(zhì)粘土，層厚O.904.70m；粗砂,層厚0.5010.lOm；殘積砂質(zhì)粘性土，層厚3.015.7m；全風(fēng)化花崗巖，厚度為2.8514.2m；強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，分-1砂礫狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，厚度O.4526.0m；-2碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖兩個(gè)壓層?？辈靾?bào)告指出殘積砂質(zhì)粘性

4、土存在砂礫狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖孤石?？辈鞎r(shí)未發(fā)現(xiàn)臨空面、空洞及軟弱夾層。勘察完成后，建設(shè)單位對(duì)場(chǎng)地再次進(jìn)行了回填與平整。本工程臨近的營(yíng)運(yùn)中心9#樓、10#樓采用同樣樁型，先期已開(kāi)始施工。3 質(zhì)量控制準(zhǔn)備工作大直徑錘擊沉管灌注樁施工工藝流程見(jiàn)圖1。3.1大直徑錘擊沉管灌注樁的一些特點(diǎn) 大直徑錘擊沉管灌注樁指樁管直徑560700mm，用配備能量較大的柴油錘和拔管振動(dòng)器的樁機(jī)施打。沉管前，在樁管底端埋設(shè)鋼樁靴，在柴油錘擊打下，沉管至設(shè)計(jì)持力層，再下鋼筋籠，邊灌混凝土邊拔管，同時(shí)開(kāi)動(dòng)振動(dòng)器，既提高樁機(jī)的拔管能力，又充分振搗樁身混凝土。 與小直徑沉管灌注樁相比，大直徑錘擊沉管灌注樁采用鋼樁靴，鋼樁靴呈錐形，并

5、沿肋面設(shè)置加勁肋，加強(qiáng)了樁靴的剛度，大大提高了穿越硬土層的能力，可貫入強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。且其樁徑大(樁身周長(zhǎng)、底面積大)，因而能獲得較高的承載能力。 大直徑錘擊沉管灌注樁工藝也存在一些缺點(diǎn)：穿越厚層的砂層有一定的難度，遇到孤石往往需要補(bǔ)樁，最主要問(wèn)題還是成樁的擠土效應(yīng)，擠土效應(yīng)會(huì)引發(fā)斷樁、頸縮、樁體上浮等質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)尚未凝固的鄰樁產(chǎn)生不利影響。還會(huì)造成周邊房屋、市政設(shè)施受損。3.2熟悉勘察報(bào)告、設(shè)計(jì)圖紙 仔細(xì)閱讀勘察報(bào)告，熟悉地層分布、地下水情況等，特別是砂層、粘土層厚度及分布情況，對(duì)沉樁難易、擠土效應(yīng)程度進(jìn)行初步判斷，做到心中有數(shù)。還要根據(jù)勘察報(bào)告算出預(yù)估樁長(zhǎng)，以便施工中實(shí)際樁長(zhǎng)與預(yù)估樁長(zhǎng)進(jìn)行比

6、較分析。 認(rèn)真學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)圖紙，尤其要搞清楚大直徑錘擊沉管灌注樁的收錘標(biāo)準(zhǔn)、打樁順序、跳打要求、混凝土超灌量、異常樁處理要求等，以及對(duì)擠土效應(yīng)監(jiān)控措施，在施工過(guò)程中切實(shí)加以落實(shí)。4 施工常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題與防治措施 本工程大直徑錘擊沉管灌注樁質(zhì)量控制的一個(gè)非常好的條件是臨近的9#樓、10#樓采用同樣樁型，先期已始施工。根據(jù)到9#樓、10#樓學(xué)習(xí)，了解遇到的問(wèn)題，結(jié)合其他樁基工程實(shí)踐，分析大直徑錘擊沉管灌注樁施工常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題的原因，提出防治措施：4.1樁位偏差 主要原田：樁位測(cè)放偏差過(guò)大；樁位標(biāo)志丟失或擠壓偏離，隨意定位；樁架、樁管垂直度偏差大，造成樁位偏差。 防治措施：測(cè)量放線基點(diǎn)及水準(zhǔn)基點(diǎn)辦理移交手續(xù)

7、并進(jìn)行復(fù)核，并進(jìn)行妥善保護(hù)；測(cè)量?jī)x囂經(jīng)檢校合格，并在合格有效期內(nèi)；加強(qiáng)對(duì)樁位點(diǎn)的復(fù)核；隨時(shí)檢查樁架、樁管垂直度，發(fā)現(xiàn)偏差，及時(shí)調(diào)整。4.2樁管進(jìn)水進(jìn)泥 沉樁過(guò)程中，尤其是穿越較厚砂層后，發(fā)現(xiàn)樁靴被打壞，泥土、水進(jìn)入樁管。如果管內(nèi)進(jìn)水、進(jìn)泥較多時(shí)，應(yīng)先灌入O.20.3m3，比樁身混凝土高一等級(jí)的混凝土，再振動(dòng)拔出樁管，重新安放樁靴在原位再次沉管，兩次沉管深度相差0.40.6m。 若發(fā)現(xiàn)鋼樁靴變形或損壞： 主要原因：樁靴質(zhì)量差；砂層厚，錘擊沉管時(shí)間長(zhǎng)，累積造成樁靴損壞；地下水豐富，樁管與樁靴間縫隙大。 防治措施：加強(qiáng)樁靴進(jìn)場(chǎng)質(zhì)最驗(yàn)收，包括鋼板厚度、樁靴錐度、樁靴直徑、焊接質(zhì)量等，不合格樁靴及時(shí)退場(chǎng)

8、，質(zhì)量好的優(yōu)先用于砂層厚的區(qū)域；可增加樁靴加勁肋的數(shù)量，提高樁靴的剛度；(本工程樁靴加勁肋由8條增加到12條，取得良好效果，大大減少了樁靴打壞發(fā)生率。)；可采用引孔施工，引孔深度穿過(guò)砂層即可；在樁靴和樁管交接處纏草繩，將樁管與樁靴間的縫隙堵嚴(yán)。4.3卡管 指拔管時(shí)，樁管被抱住或卡住，拔不出來(lái)。發(fā)生卡管時(shí)一般不得不將樁管割除，移位后重新補(bǔ)樁。 主要原因：樁管因故停滯時(shí)間長(zhǎng)，樁管周?chē)凉探Y(jié)導(dǎo)致樁管拔不出來(lái)；遇堅(jiān)硬士層或地下障礙物，進(jìn)尺緩慢卻一味長(zhǎng)時(shí)間蠻打，造成樁管?chē)?yán)重變形。 防治措施：適當(dāng)加大樁靴直徑，可比樁管外徑大100mm,以延緩固結(jié)作用，減小拔管阻力，保證順利成樁。加強(qiáng)施工連續(xù)性，終孔檢查合

9、格后，盡快下鋼筋籠、澆筑混凝土、拔管。沉管進(jìn)尺緩慢、嚴(yán)重反彈，根據(jù)工程條件，將樁管拔出或終止沉管繼續(xù)將樁完成，然后在臨近位置補(bǔ)充勘察，探明情況。4.4樁身縮頸 指樁身局部直徑小于設(shè)計(jì)要求。樁身縮頸容易在淤泥質(zhì)土層及軟硬土層交界處出現(xiàn)。 主要原因：拔管速度過(guò)快，樁管內(nèi)形成的真空吸力對(duì)混凝土產(chǎn)生拉力，造成縮頸；拔管速度控制不力，特別是在硬、軟土層變化處沒(méi)有控制好拔管速度，樁周軟弱土塌落，導(dǎo)致樁身縮頸；樁管內(nèi)混凝土高度不夠，使混凝土出管速度降低，擴(kuò)散力不夠，導(dǎo)致樁身頸縮；混凝土坍落度過(guò)小，和易性差，不能很好地?cái)U(kuò)散。防治措施：控制合適的拔管速度，一般土層的拔管速度不大于l.0m/min,軟弱土層、軟硬

10、土層交界處的撥管速度宜控制在O.3O.8m/min，且拔管速度要均勻，必要時(shí)采用反插；拔管過(guò)程中，要有專(zhuān)人觀測(cè)管內(nèi)混凝土面監(jiān)測(cè)儀，以控制樁身成形和拔管速度。樁身成形直徑不得小于樁管內(nèi)徑；拔管時(shí)保證樁管內(nèi)的混凝土高度保持在2m以上，混凝土超灌量按設(shè)計(jì)要求(不小于2m)；混凝土應(yīng)具有良好和易性。樁端23m 長(zhǎng)度范圍內(nèi)混凝土坍落度l50180mm，其余部分120150mm；必要時(shí)采取反插措施。4.5樁頂混凝土質(zhì)量差 主要原因：混凝土超灌量不足，空孔段未合理處理。 防治措施：確保超灌量，超灌量控制在設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高以上l/15有效樁長(zhǎng)，空孔段回填碎石。4.6斷樁 主要原因：混凝土早期，強(qiáng)度低時(shí)，受到振動(dòng)或

11、外力擾動(dòng)；沉管時(shí)，土體隆起和擠壓，造成已成樁斷樁；土方開(kāi)挖不合理，致使樁承受過(guò)大水平力，產(chǎn)生斷樁； 防治措施：混凝土終凝初期，盡量避免振動(dòng)和外力擾動(dòng)；采取跳打工藝，跳打間隔時(shí)間不小于24h；合理制訂土方開(kāi)挖方案和可靠的樁身保護(hù)措施。4.7鋼筋籠上浮 鋼筋籠上浮經(jīng)常發(fā)生在混凝土灌注過(guò)程中，造成鋼筋籠上浮的主要原因有：鋼筋籠制作粗糙，剛度不足，拔管時(shí)鋼筋籠被樁管掛起。樁管使用時(shí)間太長(zhǎng)，由圓形變成橢圓形，卡住鋼筋籠，拔管時(shí)把鋼筋籠帶起。灌注混凝土速度太快，混凝士流出時(shí)沖擊力較大，推動(dòng)鋼筋籠向上浮動(dòng)； 防治措施：加強(qiáng)鋼筋籠制作質(zhì)量控制，在地面專(zhuān)用臺(tái)架上制作，特別注意主筋、箍筋接頭部位(包括焊接)不能向

12、外凸出；樁管修理后，及時(shí)將焊接毛刺等打磨掉；接近鋼筋籠底端時(shí)適當(dāng)放慢灌注速度，以減少混凝土的上沖力。4.8靜載試驗(yàn)不合格 主要原因：打樁收錘控制標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行不嚴(yán)格；樁管進(jìn)水進(jìn)泥沒(méi)有發(fā)現(xiàn)或清理不徹底；試樁樁帽施工馬虎，樁帽與樁身交接處有夾渣層。 防治措施：準(zhǔn)確測(cè)量最后三陣，每陣十錘的貫入度及落錘高度，確保貫入度滿(mǎn)足控制標(biāo)準(zhǔn)；發(fā)現(xiàn)樁管進(jìn)水、進(jìn)泥要清除干凈，或拔出樁管，重新沉管；樁帽施工時(shí)要將樁頂浮漿剔除干掙，澆筑混凝土前要清理干凈。5 大直徑錘擊沉管灌注樁施工要點(diǎn)5.1打樁控制原則 大直徑錘擊沉管灌注樁屬以摩擦力為主的端承摩擦樁，打樁以貫入度控制為主，有效樁長(zhǎng)為輔，施工前選取2處以上不同地質(zhì)情況位置，

13、進(jìn)行試成樁，以確定收錘標(biāo)準(zhǔn)。有效樁長(zhǎng)較短時(shí)，則貫入度應(yīng)控制得嚴(yán)一些，有效樁長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)，則貫入度可適當(dāng)放松要求。5.2打樁順序 原則上由中間往外退打，當(dāng)相鄰樁中心距小于4倍樁直徑時(shí)應(yīng)跳打，以保證鄰樁樁身混凝土質(zhì)量。當(dāng)樁距<2.4m時(shí)，應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)跳打時(shí)間。 施工時(shí)也可以考慮先打重要部位、比較密集的樁如核心筒位置下的樁。5.3擠土效應(yīng)的控制 大直徑錘擊沉管灌注樁屬擠土效應(yīng)樁，施工過(guò)程中要經(jīng)常測(cè)量土體上隆情況，為避免或減小樁的上浮，可采取以下措施： (1)采用自中央向邊緣的打樁順序或分段打樁，使后續(xù)打樁時(shí)向邊緣擠土，減少樁間土體上隆程度； (2)在施工現(xiàn)場(chǎng)布置適量的釋放孔，在可能的情況下，釋放孔施

14、工和打樁交替進(jìn)行； (3)預(yù)鉆孔沉樁，鉆孔較樁徑小50100mm，深度為樁長(zhǎng)的1/31/2； (4)控制打樁速度、采取跳打工藝。5.4孤石處理 沉管過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)樁管未達(dá)設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)且反彈嚴(yán)重，往往是樁靴遇到了孤石，施工中遇到孤石可分兩種情況： (1)孤石較小、較薄，由于樁錘重，樁管及樁靴有一定剛度，能將其擠開(kāi)，對(duì)沉管未造成太大影響。 (2)孤石較大或厚度較厚，無(wú)法將其擠開(kāi)，如強(qiáng)行沉管。必將造成鋼樁靴破壞甚至將樁管打壞(樁管管口內(nèi)凹)，應(yīng)采取移位補(bǔ)樁的方法來(lái)解決這一問(wèn)題。應(yīng)將情況提請(qǐng)有關(guān)部門(mén)研究。一般是拔出樁管回填砂子，在樁位鄰近進(jìn)行鉆孔探明后，補(bǔ)樁處理。5.5施工工藝流程各環(huán)節(jié)質(zhì)量控制見(jiàn)圖1。5.6施工過(guò)程中，加強(qiáng)各相關(guān)方的聯(lián)系，遇到問(wèn)題及時(shí)采取