Question

沉管灌注桩

Answer 1

沉管灌注桩是目前采用最为广泛的一种灌注桩。它是采用锤击或振动的方法，将带有预制钢筋混凝土桩尖(也称桩靴)或钢活瓣桩尖的钢管沉入土中成孔，然后放入钢筋笼，灌注混凝土，最后再拔出钢管，即形成混凝土灌注桩。

1.施工设备

锤击沉管灌注桩是用锤击打桩机，将带活瓣桩尖或设置钢筋混凝土预制桩尖(靴)的钢管锤击沉入土中，然后边灌注混凝土边用卷扬机拔桩管成桩。主要设备为锤击打桩机，如落锤、柴油锤、蒸气锤等，由桩架、桩锤、卷扬机、桩管等组成(图3-19)。

图3-19 锤击沉管灌注桩桩机

图3-20 振动沉管灌注桩桩机

振动沉管灌注桩是用振动沉桩机将带有活瓣式桩尖或钢筋混凝土预制桩靴的桩管，利用振动锤产生的垂直定向振动和桩管自重及卷扬机通过钢丝绳施加的拉力，对桩管进行加压，使桩管沉入土中，然后边向桩管内灌注混凝土，边振动拔出桩管，使混凝土留在土中而成桩。主要施工设备有振动锤、桩架、卷扬机、加压装置、桩管、桩尖或钢筋混凝土预制桩靴等(图3-20)。

2.施工工艺

(1)锤击沉管灌注桩的成桩过程

桩机就位→沉管→上料→拔管。锤击沉管灌注桩施工时，先将桩机就位，吊起桩管，对准预先埋好的预制钢筋混凝土桩尖，放置麻绳垫于桩管与桩尖连接处，然后慢慢放入桩管，套入桩尖，压入土中或将带有活瓣桩尖的套管对准桩位。在桩管上扣上桩帽，检查桩管、桩锤、桩架是否在同一垂线上(偏差≤0.5%)，无误后，即可用锤打击桩管。当桩管沉到设计要求深度后，停止锤击。检查套管内无泥浆或水时，即可灌注混凝土。之后，开始拔管，拔管的速度应均匀，第一次拔管高度不宜过高，应控制在能容纳第二次需要灌入的混凝土数量为限，以后始终保持管内混凝土量高于地面。当混凝土灌至钢筋笼底标高时，放入钢筋骨架，继续灌注混凝土及拔管，直到全管拔完为止。上述工艺称单打灌注桩施工。

为扩大桩截面提高设计承载力，常采用复打法成桩。施工方法是:第一次灌注桩施工完毕，拔出桩管后，立即在原桩位再埋入混凝土桩尖，将桩管外壁上的污泥清除后套入桩尖，再进行第二次沉管或将带有活瓣桩尖的套管拔出二次沉管，使未凝固的混凝土向四周挤压扩大桩径，然后灌注第二次混凝土。拔管方法与初打时相同。施工时注意:复打施工必须在第一次灌注的混凝土初凝之前进行，且前后两次沉管的轴线应重合。

(2)振动沉管灌注桩的成桩过程

桩机就位→沉管→上料→拔管。施工时，先将混凝土桩尖埋设好，桩机就位后将桩管对准桩位中心吊起套入桩尖或将带有活瓣桩尖的套管对准桩位。垂直度检查之后(偏差≤0.5%)，把混凝土桩尖压入土中。然后，开动振动锤，将桩管沉入土中。沉管时，为了适应不同土质条件，常用加压方法来调整土的自振频率。桩管沉到设计标高后，停止振动，进行混凝土灌注，混凝土一般应灌满桩管或略高于地面，然后再开动激振器，卷扬机拔出钢管，边振边拔，使桩身混凝土得到振动密实。

振动沉管灌注桩可根据土质情况和荷载要求，可采用单打法、反插法、复打法施工。

1)单打法，即一次拔管。拔管时，先振动5～10s，再开始拔桩管，应边振边拔，每提升0.5m停拔，振5～10s后再拔管0.5m，再振5～10s，反复进行直至地面。

2)反插法。先振动再拔管，每提升0.5～1.0m，再把桩管下沉0.3～0.5m(且不宜大于活瓣桩尖长度的2/3)，在拔管过程中分段添加混凝土，使管内混凝土面始终不低于地表面，或高于地下水位1.0～1.5m以上，反复进行直至地面，并严格控制拔管速度不得大于0.5m/min。在桩尖的1.5m范围内，宜多次反插以扩大端部截面，从而可提高桩的承载力，宜用于饱和软土层。

3)复打法。同锤击沉管灌注桩相同。

(3)质量技术标准

1)原材料、混凝土强度必须符合规范和设计要求，混凝土的实际浇筑量严禁小于计算体积。充盈系数不得小于1.0;小于1.0时必须采取全长复打。

2)浇完混凝土后的桩顶标高及浮浆处理，必须符合《建筑地基基础工程施工质量验收规范》要求。

3)桩孔深度和贯入度必须符合设计要求。

4)桩位允许偏差见表3-2。

5)钢筋笼质量检验标准见表3-4。

6)混凝土的配制要求见第七节。

7)拔管速度、拔管高度要严格控制在规范规定以内。

8)必须作好施工记录并准确测量最后贯入度和落锤高度。倒打拔管的锤击次数应符合规范要求，在管底未拔至桩顶设计标高之前，倒打和轮击不得中断。

(4)安全技术

1)检查桩尖埋设位置是否与设计桩位相符合，钢管套入桩尖后应保持两者轴线一致。

2)钢管施加的锤击(或振动)力应一致，让施加力落于钢管中心，严禁打偏锤。

3)成孔过程中，要随时注意桩管沉入情况，控制好钢丝绳的长度。向上拔管时，要垂直向上边振动边拔;遇到卡管时，不要强行蛮拉。

4)采用二次复打方式时，应清除钢管外的泥砂，前后两次沉管的轴线应重合。

5)在打沉管时，空口和桩架附近不得有人站立或停留。

6)停止作业时，应将桩管底部放到地面垫木上，不得悬吊在桩架上。

7)在桩管打到预定深度后，应将桩锤提到4m以上锁住后，才可检查桩管，灌注混凝土。

8)用振动沉管法成孔时，开机前操作人员必须发出信号，振动锤下严禁站人，用收紧钢丝绳加压时，应随桩管沉入时调整钢丝绳，防止抬起机架。

9)操作前，必须检查各部螺栓、螺母及销的连接有无松动，电气设备是否完好，启动电源检查电动机转向是否正确。

10)悬挂振锤的起重机，其吊钩上必须有防松脱的保护装置，振动桩锤悬挂钢架的耳环上应加装保险钢丝绳。

11)启动振动桩锤应监视启动电流和电压，一次启动时间不应超过10s。当启动困难时，应查明原因，排除故障后，方可继续启动。启动后，应待电流降到正常值时，方可转到运转位置。

12)振动锤启动运转后，应待振幅达到规定值时，方可作业。

13)沉桩前，应以桩的前端定位，调整轨道与桩的垂直度，不应使其倾斜。

14)作业中，应保持振动桩锤减振装置各摩擦部位具有良好的润滑。

15)作业后，应将振动桩锤沿导杆放至低处，并用木块垫实，带桩管的振动桩锤可将桩管插入地下一半，切断操纵箱上的总开关外，尚应切断配电箱上的开关，并应采用防水布将操纵箱遮盖好。

(5)成品保护措施

1)钢筋笼在制作、运输、安装过程中，采用措施防止变形弯曲。吊入桩孔时，要有保护垫块。

2)采取有效措施保护桩尖位置准确。

3)桩顶混凝土强度在未达到5MPa时，不得碾压，以防桩顶混凝土损坏。

4)在安装打桩机，运输钢筋以及浇筑混凝土时，必须保护好现场的轴线定位桩、高程控制桩，防止移位及损坏。桩顶外留的主筋或插筋要妥善保护，不得任意弯折或压断。

(6)应注意的质量问题

1)确保桩身混凝土的浇筑质量。施工时，应根据土质情况选择单打法、复打法或反插法，严格按工艺标准进行操作。尤其在软弱土层或淤泥土质中施工，必须严格控制拔管速度，防止出现桩身缩颈和断桩事故，使桩管内始终保持不少于2m高或高出自然地面0.2m以上的混凝土。

2)正确选择打桩顺序。合理的打桩顺序对桩身混凝土至关重要。当桩的中心距小于4倍桩的直径时，应采取跳打、隔孔成桩。

3)桩身混凝土强度不足，达不到设计要求，要严格把好混凝土原材料的质量关、配合比关、塌落度必须控制在8～10cm。

4)对有可能出现缩颈桩时，应采用局部复打法。

5)防止出现套管内的混凝土产生拒落现象，因此，要严格检查预制桩尖的强度是否合格，不合格的预制桩尖一律不准使用，防止桩尖压入桩管内。当套管打至设计要求后，要及时检查，及时处理。

3.沉管灌注桩质量控制

1)沉管全过程必须有专职记录员作好施工记录;每根桩的施工记录均应包括每米的锤击数和最后一米的锤击数;必须准确测量最后三振，每振十锤的贯入度及落锤高度。

2)沉管至设计标高后，应立即灌注混凝土，尽量减少间隔时间;灌注混凝土之前，必须检查桩管内有无桩尖或进泥、进水。当桩身配钢筋笼时，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入的混凝土量为限，不宜拔得过高。

3)拔管速度要均匀，对一般土层以1m/min为宜，在软弱土层和坚硬土层交界处宜控制在0.3～0.8m/min。

4)混凝土的充盈系数不得小于1.0;对于混凝土充盈系数小于1.0的桩，宜全长复打，对可能有断桩和缩颈桩，应采用局部复打。成桩后的桩身混凝土顶面标高应不低于设计标高500mm。全长复打桩的入土深度宜接近原桩长，局部复打应超过断桩或缩颈区1m以上。