振动沉管灌注桩在砂土地基中的应用

孙庆平

（喀什农三师勘测设计研究院（有限责任公司） 844000）

振动沉管灌注桩在砂土地基中的应用

孙庆平

（喀什农三师勘测设计研究院（有限责任公司） 844000）

本文介绍了振动沉管灌注桩的施工流程、施工工艺，以及在砂土地基中容易缩径和进水的预防方法及施工中的问题的处理方法。

砂土地基 振动沉管灌注桩 应用

振动沉管灌注桩适于在一般粘性土、淤泥、淤泥质土、粉土、湿陷黄土、稍密及松散的砂土及填土中使用；在坚硬砂土、碎石土及有硬夹层的土层中，因易损坏桩尖，不宜采用。

振动沉管灌注桩用振动机将带有活瓣式桩尖或钢筋混凝土桩预制桩靴的桩管（上部开有加料口），利用振动产生的垂直定向振动和锤、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，边振动边拔出桩管，使混凝土留在土中而成桩。

1 工程概况

新疆叶尔羌河东河滩防洪堤位于喀什地区麦盖提县境内。基础类型为沉管灌注桩。工程地貌单元为叶尔羌河中游冲积平原。地层岩性主要为粉细砂，呈饱和状态，地基承载力特征植fak=90kPa。

场地内地下水为潜水，稳定地下水位在河流枯水期地面以下0～0.2m左右。根据设计方案桩长为25m、桩径为0.5m、桩距为1.5m。

2 准备工作

2.1 成桩试验

为了确保施工的正常进行，在施工前，我们进行了成桩试验，以检验和确定施工参数和工艺。共试验10根沉管灌注桩，取其中的3根桩进行桩的极限承载力试验均满足设计要求，但其中2根桩在顶端有轻微的缩径现象。抽取3根桩进行检验桩水平承载力，满足设计要求。

2.2 发现的问题分析和研究

我们对施工工艺进行了认真的调研，查阅了多个类似地质条件及施工条件的沉管桩资料，对沉管桩的常见问题进行了分析，在砂土地基中我们认为沉管桩主要质量问题是缩径和断桩，这也是我们施工中应高度重视的问题。

3 施工

工程中采用了振动沉管的施工工艺，选择了DZ60型振动桩锤，桩管采用直径为0.5m、壁厚为0.01m的无缝隙钢管，预制桩尖外径0.55m的钢筋混凝土。

3.1 工艺流程

工艺流程为：测放轴线→平整场地→桩机就位→沉管→混凝土封底→钢筋笼安放→灌注混凝土→拔管→成桩。

3.2 振动沉管灌注桩施工方法

a.桩机就位。将桩管对桩位中心，放松卷扬机钢丝绳，利用振动机及桩管自重把桩尖压入土中。

b.沉管。开动振动箱，桩管即在强迫振动下迅速沉入土中；沉管过程中，根据不同土质条件，用加压方法来调整土的自振频率，桩尖压力改变可利用卷扬机把桩架的部分重量传至桩管上加压。根据桩管沉入速度，随时调整离合器，防止桩架抬起发生事故。

c.混凝土封底。桩管沉到设计标高后，停止振动，用上料斗将混凝土灌入桩管内，混凝土灌至钢筋笼底高程。

d.安放钢筋笼。钢筋笼在现场制作，待下一节钢筋笼吊好固定后再吊上一节钢筋笼，然后再焊接，焊接长度满足要求，根据施工图纸的规定在钢筋笼周边设置声波测试预埋管，最后整体吊装就位后立即固定。

e.灌注混凝土。混凝土用翻斗车运输至现场，倒入集料斗进行混凝土的浇注。在桩顶高程以下4m时，采用插入式振捣器捣实，桩顶混凝土灌注至高出设计图纸的桩顶高程0.5m。

f.拔管。拔管时，先振动5～10s后再拔管0.5～1.0m，再振动5～10s，如此反复进行至地面。

4 主要施工技术措施

4.1 采用隔行跳打方法

为防止泥土挤压对沉管桩产生不利影响，该工程采用跳打的方式施工使相邻两根桩间距扩大了1倍多，远远超出了桩基施工的影响范围。中间空出的桩待邻桩强度达到13MPa以上时再进行施工。

4.2 选择在冬春两季枯水季节施工

叶尔羌河是一条季节性很强的河流，每年10月至次年3月为枯水季节，3~9月为丰水季节，将施工期选择在冬春两季，有利于现场施工。

4.3 选择最佳配合比

振动沉管桩混凝土是通过桩管的振动使混凝土达到密实的，为使混凝土在密实过程中不产生较多的浮浆，沉管桩混泥土（设计C20）配置水灰比较小，该工程沉管桩混凝土的配合比为水泥∶砂∶石∶水=1∶2.01∶3.20∶0.50。

4.4 采用措施防止桩管进水

严格控制桩位及垂直度，避免桩尖与桩管接触处空隙太大，然而套管与桩尖的接触处存在空隙，为防止沉管过程中水和泥浆进入管内，在桩管和桩尖之间加垫软性材料，灌注混凝土前再次检查管内有无积水，若有积水或流砂，应使用水泵或抽砂泵将其抽干净后再及时进行浇灌。

4.5 控制拔管的速度，防止质量通病

混凝土浇灌至地面以上时开始振动拔管，先开动振动锤振动5～10s，再边振边拔，每拔0.5～1m左右停拔5～10s，拔管速度保持在0.6～0.8m/min。在拔管过程中，桩管内的混凝土都保持2m以上或不低于地面（采用吊砣探测），不足时及时补灌，以防混凝土中断形成缩径。

4.6 采用反插法，防止出现试桩中的问题

根据试桩时所了解的易缩径土层及桩顶轻微缩径的情况，工程桩施工时，在易造成缩径的土层和距桩顶1.5m以上时，每次拔管高度控制在0.5～1.0m左右，拔管速度要小于0.5m/min左右，并进行反插。

5 桩基检测

在振动沉管灌注桩施工结束达到规定的强度后，按规范要求进行了必要的检测。

a.桩身完整性测试。采用低应变法对桩身完整性进行测试，按桩数量的20%（不少于10根桩）抽检，全部满足规范要求。

b.承载力测试。用慢速维持荷载法（静载荷法）测定单桩承载力，按桩数量的1%抽取，共抽检了10根桩，极限承载力均满足要求，结果详见下表。

承载力测试结果表

c.水平承载力测试。按《建筑桩基技术规范》检验桩水平承载力，抽取3根桩进行水平承载力测试，均满足要求。

6 沉降观测

通过对施工期、完建期及运行期各阶段3个墩台的沉降观测，累计沉降分别为22mm、20mm、20mm,沉降量不大且均匀，完全满足规范要求。

7 结语

通过在叶尔羌河堤防工程中进行振动沉管灌注桩施工，掌握了施工工艺、施工的流程，解决了施工中防止水进入桩管内的问题和缩径问题。