振动沉管人工扩底灌注桩施工中常见的质量问题

振动沉管人工扩底灌注桩施工中常见的质量问题及改进方案说明：本文将在**某电厂桩基工程施工实践的基础上，对振动沉管人工扩底灌注桩，在力学性能较差的软弱土层（如沿海及**地区）中施工时，容易出现的质量问题进行分析，并提出预防和改进措施。一、概述振动沉管人工扩底灌注桩是一种比较新的桩型，它是在机械振动成孔后，采用钢管临时护壁，再由人工进行扩底，然后放入钢筋笼、浇注混凝土而形成。它除了拥有普通混凝土灌注桩的优点外，还能大幅度提高桩体的抗拔、抗推、抗压等承载能力，且入岩情况、扩底尺寸较直观，容易控制。**某电厂的主厂房、烟囱等主要建构筑物均采用这种桩型。实践证明：这种桩总体效果是好的，达到了设计要求，但施工中也发现一些不容忽视的问题，值得在以后的施工中改进、提高。该厂施工区域的地质条件在沿海及**一带较有代表性，现介绍如下：场地标高2.9~3.9m(1985年国家高程,以下同),区内地基岩土主要由第四系全新统~上更新统地层和上白垩统侵入岩组成。根据地基岩土的成因、埋藏条件和物理力学性质，将地基岩土划分为7个工程地质单元体，自上而下分别为:层①素填土；层②粉质粘土；层③-1淤泥质粉质粘土灰色、褐灰色，很湿，流塑，局部软塑，层厚2.40~12.20m，层底标高-9.30~-1.50m；层③-2淤泥质粉质粘土夹粉土，淤泥质粉质粘土为灰色、褐灰色，很湿，流塑，层厚1.10~8.00m，层底标高-16.30~-3.45m；层③-3粉质粘土夹粉土；层④粉质粘土,稍湿，可塑~硬塑，具微层理结构。层⑤-1花岗闪长岩，杂色，主要矿物成分为正长石、斜长石，呈颗粒状结构、块状构造，强风化，颗粒之间为泥质胶结。该层层厚一般为0.6~24.90m，层底标高为-28.65~-15.90m；层⑤-2花岗闪长岩，杂色，要矿物成分为正长石，呈金晶质斑状或粒状结构、块状构造，上部为中风化，下部逐渐过渡到微风化，层厚较大，未钻穿。下文将以主厂房为例，对照厂内其他建、构筑物，对人工扩底灌注桩进行分析。根据桩基图纸设计：该主厂房桩身采用机械成孔、人工扩底的施工方案，5-1层以上采用机械成孔，5-1层以下采用人工扩底施工。桩机将带内套管的ф800钢管下沉到5-1界面，取出内套管，在5-1层内进行人工扩底，扩底深度2米，扩底直径1.8米、1.4米不等(如图一所示)。充盈系数≥1.2,拨管速度≤0.5米/分,沉管控制贯入度为0厘米/分。桩间中心距离为1.4-4.0米,桩长为5.0-9.7米。二、人工扩底过程中可能出现的质量问题及改进方案（一）人工扩底是较易出现问题的环节。由于它受到工作面狭窄、地质条件复杂、地下水量较大等条件的限制，施工速度较慢，施工中经常会出现以下两种情况：1、漏土，即上层湿土顺钢管底涌入人工扩孔内；2、塌孔，即已扩好孔或正在扩底的孔出现塌方。图一桩身示意图（二）原因分析及解决方案1、根据施工中的观测和检查，漏土产生主要有两个原因：（1）沉管贯入度未控制好，钢管入⑤-1层深度不够，人工扩底过程中又挠动土体，使⑤-1层界面处薄弱岩体产生松动，周围的上层湿土便涌入孔内；（2）由于⑤-1层界面不是水平的，当达到要求贯入度时，有一侧管底仍在软弱土层中，导致湿土涌入孔内。漏土的危害性相对较小,可以采取两种方案进行处理，（1）如果是扩孔开始时或初期出现这种情况，可以直接用空管（此时内管已经取出）继续向下沉一段距离，该距离由所测的实际数据确定，以新入岩深度大于30CM为准，然后再进行扩孔；（2）如果是扩孔后期，可以采取临时封堵和必要的护壁手段，并加快施工进度。根据实际操作来看，因为施工到后期才出现漏土，一般渗漏较小，临时封堵能够取得较好效果。哭如果漏土丝非常严重灰，就必须盆采取下文扛所述塌孔悼的处理方梳案进行处光理。定2舍、由于扩蝇孔周围的炉岩土稳定丸性差、受奥到太大扰相动或长时振间受积水畜浸泡，都向可能导致葵塌孔，这肉是施工中滑最不愿意煎看到的情叮况，无论死从安全还诵是从质量剧的角度。纲出现这种堪情况，常鹊规做法是趣补桩。但陡塌孔桩周注围因塌孔视岩土稳定映性已经被透破坏，在丝该桩附近蝇再进行扩俊底很容易乏出现再塌挽孔且情况识可能更糟膨。所以补轧桩方案无抬论从工期油和可操作恒性上都存证在铸很大的局床限性。比诸较合适的恶处理方案零是点：涝桐图债二堂扛塌孔桩处隔理方法示转意图啦用桩机将饱空管继续示下沉，达娃到原塌孔裹底懂部字30C酷M狮以下，即烂空管重新伞入贱岩之30C厘M喷以上（如宴图二），旺然后继续墓扩底，扩锤底尽寸与量原设计相早同。但桩光身混凝土齐灌注量要男相应加大肚，充盈系糠数保证大健于复1.怨5销。在桩管衰拔到塌孔拢处时应留办振一段时村间，保证朽塌孔处混俊凝土密实女度。损为避免上抢述漏土及扇塌孔现象距发生，施昌工中应严劳格控制贯随入度，注循意观察分抱析岩层变堂化情况及纤岩层走向辰和趋势。百为避免塌浩孔，人工怜扩孔时，昏应先挖中抱间部分，缩达到设计绿深度后，川再向四周絮扩展，减停少岩体倒酸悬时间。附三、凝土顾桩身时易补出现的问穴题及改进吊方案见（一）据港主厂房桩晓基高低应右变检测报尝告和桩基符开挖后的辱实地检验骗，如前所日述，尽管平桩基基本把达到设计毒要求，但棕仍然存在并不少质量符缺陷，主巴要有以下消几类：倾1原、桩身缩豆径、桩头效部位破损疲，少数桩嫁桩身混凝惑土断面缩吩小虹,越呈糖葫芦茧形。小应蕉变检测熄的昆13商2叉根桩中，非有缩径缺背陷的慎有盛2同5辅根，占检片测总数掠的距19势%负。实地验吸收中统计酬，桩头破坝损也占差努不多相同穷的比例；阁2府、混凝土务离析，共畏出备现愁2律根，占检项测总数往的辫1等.5司%剪；窜3四、断桩，意共呆有柜1茶根，占检钓测总数托的撑0.76茎%僚。蚂因第二、仙第三类缺辱陷出现的浅比例很小由，主要是挪偶然因素革的作用，功本文不予教讨论。现返就出现频岸繁率较高笔的第一类商缺陷进行恼分析。莲（二）原薯因分析显第一类缺语陷产生原省因分析村:愤造成缩径摄、桩头破代损、桩身谜断面偏小取的原因，车显然是由式于桩四周顽土体侵入绒桩身造成累的。根据论前面介绍袜的施工区晴域地质情会况：该处妖埋藏有较缠厚的淤泥穷质椅土兆③卸-秩1肯层搅和半③睬-店2剖层搞，淹③帝-城1撞层为很湿烟、流塑型沿淤泥质粉啄质粘土，倾层尖③腔-凉2甚为很湿、薪流塑型淤无泥质粉质粥粘土夹粉侄土。这两秀层土的力棵学性能很条差，施工亮中又未能黎有效地防茫止淤泥侵拥入桩身，瞒从而导致委产生上述些缺陷。驴从缺陷桩李分布来，洒桩顶标高鹊（低于地这面）和地响面标高差注越大的地复段，缺陷晓比例越大先，而桩顶嘉和地面一蜂致或高于暗地面的桩汉，几乎未累发生缺陷蜓。桩密集饶的地段，届也存在较虚高的缺陷未发生率。谎根据设计暮图纸，该究区域桩顶妈设计标高如最低适为邻-5.渔5厨米，自然垦地面标高急为裳-1.广2纠米，因桩击顶秤有商8冲0篇厘米的凿馅除部分，谜所以桩顶缴实际标高秘和地面标恨高差为：搞H=-1扭.2-(尝-5.5惭+0.8席)=3.休5示(讯米手)漠假设地面健荷载做为芦0爽，套管拔邮出后，管出内混凝土日在升③栗-染1梅层蓄和燃③继-至2晴层中受到策主动土压位力为知：洞P慌=植γ祥hK做a巷-2CK诊a恨1/2惨其风中姐γ舒为淤泥土米的容重锦，址K赛a=词tg号2线（慈45稻-立ф友/温2被）浴，骨C帅为淤泥土古凝聚力处，攻ф命为淤泥土传内磨擦角酱，烈h楚为计算位市置与地面刃间距离。回而管内新胡浇混凝土蛙侧压力公朝式为弹：青P济C抹百=摘γ孔C锤H脂C栽网笼和拌P朴C恶=0.轰2后2震γ林C略T崖0烘β任1停β傅2许V惩1/2邻计算值较桌小扮者状.垂因混凝土念已浇灌完闪毕栋,般不涉及浇绳灌速款度诊,缴故取溪：投P闸C彻蚀=滴γ任C蕉H钥C烧其农中胖γ惯C宁为混凝赏土托,H懂C权为计算位孝置与混凝丢土面间距焰离。晒则两者的码差值为：疑Δ腥P=P-屡P灯C俭=引γ障hK扶a笨-2CK逗a蛇1/2走-冤γ联C择H爪C学<1>畅因蠢为帖:h=H讽+H茅C幅=3.5罩+H缠C所以：掩Δ抖P近=觉γ堤hK闷a耻-2CK蒙a但1/2铁-射γ嘉C护H川C持=(3.县5赴γ来K协a下-2CK始a龟1/2吉)+做(裂γ身K碑a例-跟γ厚C固)H烈C翅当满Δ荒P=员0重时桂,暑将子γ红=16.惊8KN/劈m挣3联,尚γ密C仙=24K咏N/m唐3葛(箩规范研值都),末棒ф谷=20部0码,C=1雨0KP崭a围代入上摇式轧,话得其:乳H订C桃=0.9鸟4m值由此可以庭看出，在麦这种情况过下，即使幅不考虑地阵面荷载，掘在桩顶以烫下柔0.9血4私米范围内衔仍为负压枣区帖,擦比设计后的其0.习8因米的凿除绩保护长度说还梢长化0.汉1汉米。如果醒施工中不险严格按设披计要求操背作，如混名凝土浇灌次量不够、朽拔管速度叙过快、桩涝机来回辗盲压及相邻掏桩沉管时窃的挤压等窜因素，桩部身出现第莲一类缺陷扇是不可避句免的，现浇分别进行孙讨论：羡1倚、齐当桩顶标款高和地面椒标高差越议大停，勺h衡也越大，煮使猛Δ傲P衔也相应增鹿大，混凝乌土受到周鞋围淤泥的棒压力也大推。这就是沫为什么缺业陷桩分布闻密度与桩慈顶标高和器地面标高伞差成正比国的原疲因。计算稍误差、施债工中控制尸不严格或鉴偷工减料椅等纳,内均可能造雪成混凝土质浇灌量未狱能达到设徒计要求量细和谨1.垦2愤的充盈系舌数库,横从而使桩乘顶标高进祝一步降低低，压力差线随之增亩大古,制更容易产占生缩径等尖缺陷。冶2告、拔管速呢度过快，寒未能控制池在休≤律0.孕5绝米艘/黎分范围内欣。在拔管致时，桩机喷的振动锤忧是同时启般动的，桩包身套管按对正常速度鱼提升时，韵因速度较汽慢，振锤昏的振动可捎以保证桩段身混凝土眯的密实度扔，如果提畅升过快，鞭桩身混凝唇土密实度摇降低，实虚际容粮重丈γ痰C夕变小，压耽力差相应投增大，桩衡更容易被剖挤压产生树缩径。同陪时，由于烟振动锤、坑管内混凝光土与管壁颈摩擦力的狸共同作用金，使管内默混凝土一城段一段从安管口落下臭，两段混俱凝土之间宴的间隙四斗周的淤泥复迅速侵入良，形成典湿型的糖葫恶芦形桩身焦。赖3错、由公奸式钞<1星>灾，商当竭H途C诊=坝0沉时顾，跟Δ类P节最大，即葱桩顶部四帜周受到的道压力最大埋，所以桩皂头新浇混管凝土被向奉上挤压拉倒长，桩身甚变细，在晓土方开挖塔过程中，榨很容易被堪碰断，导风致桩头破晌损。死4蚕、地面荷胁载如桩机骗的辗压和蛋振动的影蛾响，主厂溪房区域采蓄用的刃是掌120-详K命S仆履带式打些桩机，因知其自重大滨、荷载集抛中、来回出移动频繁绳，检测缩船径比例如骆前所述达奔到否19多%之。而跟主毛厂房只某有栽2客4披米距离的指烟囱桩基竭，地质条绣件、桩型船、密度基乱本相同，过但采用的书是滚筒式织桩架，因诞其自重轻箱、荷载分扫布范围大哄，该处共衣检尊测刷1阿6正根桩中，膝只越有箭1宵根出现缩失径，占总鸽数惯的馅6.25饰%梯，远低于草主厂房区闲域。另外庄，该处桩富头破损率五也较小。茎可见地面阴上桩机的舰辗压和振谦动对桩身掏混凝土的礼挤压作用抹是很明显而的。推5纳、空桩管涝下沉时，饶对周围的识土体进行排挤密、压慎缩，难免绵会影响相延邻桩，在拒饱和的淤鸡泥土中，妇因淤泥不郑易压缩、嘉流动性强渡，这种影套响会更大吵。如果桩沉身混凝土区未初凝，哀则容易产阴生缩径等衫缺陷，如茄果混凝土竞已初凝则裂容易引起布断桩现象山。展综合上述惠，产生第自一类缺陷这的原因主赶要有以下课几种：毁1战、施工区薄域内力学烛性能差的姨软弱土层弄的存在；妈2危、桩顶标他高和地面广标高差而湾产生的主兆动土压力咳过大；脊3荐、混凝土验灌注量不俭足，未达聪到设计要问求；饮4惹、拔管速拉度过快，李未严格按赔要求操作严；趣5剃、地面施廊工荷载作专用翼；昌6脆、相邻桩弊沉管时对砖桩身混凝地土的挤压梁。芦（三）针融对以上分碗析，在地盈质条件较迷差的类似粪地区（如腿沿海杀及康*芒*荐地区）施刺工时，如纤采用混凝谈土灌注桩去型，为保殊证混凝土能灌注桩的幸质量，有慨必要采取芬以下几种惯措施：造1带、打砂桩梁、石子桩原或排水板娃（该方案冷设计中已唱采用，效毅果较好）近，排除地躲下水，降病低孔隙水惭压力，以想减少软弱界土层对桩梳身的影响睡；呢2洪、对桩顶置标高较低亚的桩，在浪综合考虑方包括地面群荷载在内紧的各种因榨素后