浅析沉管灌注桩混凝土施工质量控制

摘要：本文结合工程实例介绍了振动沉管灌注桩混凝土施工质量控制要点。

关键词：沉管、灌注桩、混凝土施工质量控制

中图分类号： TU37文献标识码： A

一、工程概况：

黄务汽车南站工程是继烟台市汽车东站、汽车西站又一大交通枢纽。本工程地基处理采用振动沉管灌注桩。振动沉管灌注桩系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（上部开有加料口），利用振动锤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，边振边拔出桩管，使混凝土留在土中而成桩。

二、设计要求：

该振动沉管灌注桩安全等级为二级，桩端持力层为第五层砾砂层，单桩竖向承载力特征值为400KN，桩长不小于8米，桩端进入第五层砾砂层内的长度不小于1.2米，桩身砼强度为等级为C25，桩纵向钢筋的混凝土保护层厚度50mm，桩头采用成品预制桩尖，预制桩尖的混凝土强度等级为C35，施工时在控制桩长的同时，还应控制最后30s施工电流在120A以上，桩施工完毕后，进行静载试验以确定单桩竖向承载力特征值，试桩数量为3根。

三、沉管灌注桩砼的性能参数

1、砼原料：粗骨料宜选用卵石，石子含泥量小于2％，以提高砼的流动性，防止堵管。

2、砼初凝时间

一般砼初凝时间仅3～5小时，只能满足浅孔小桩径灌注要求，而深桩灌注时间约为5～7小时，因此应加缓凝剂，使砼初凝时间大于8小时。

3、砼搅拌方法和搅拌时间

为使砼具有良好的保水性和流动性，应按合理的配合比将水泥、石子、砂子倒入料斗后，先开动搅拌机并加入30％的水，然后与拌合料一起均匀加入60％的水，最后再加入10％的水(如砂、石含水率较大时，可适当控制此部分水量)，最后加水到出料时间控制在60～90秒内。

4、坍落度选择

坍落度应控制在180±20毫米之间，砼灌注距桩顶约5米处时，坍落度控制在160～170。毫米，以确保桩顶浮浆不过高。

四、砼灌注施工技术

1、首批砼灌注

砼灌注量与泥浆至砼面高度、砼面至孔底高度、泥浆的密度、导管内径及桩孔直径有关。

孔径越大，首批灌注的砼量越多，由于砼量大，搅拌时间长，因此可能出现离析现象，首批砼在下落过程中，由于和易性变差，受的阻力变大，常出现桩管中堵满砼，甚至漏斗内还有部分砼，此时应加大设备的起重能力，以便迅速向漏斗加砼，然后再稍拉桩管，若起重能力不足，则应用卷扬机拉紧漏斗晃动，这样能使砼顺利下滑至孔底，下灌后，继续向漏斗加入砼，进行后续灌注。

2、后续砼灌注

后续砼灌注中，当出现非连续性灌注时，漏斗中的砼下落后，应当牵动桩管，并观察孔口返浆情况，直至孔口不再返浆，再向漏斗中加入砼，牵动桩管的作用如下。

（1）有利于后续砼的顺利下落，否则砼在导管中存留时间稍长，其流动性能变差，与桩管间磨擦阻力随之增强，造成水泥浆缓缓流坠，而骨料都滞留在桩管中，使砼与管壁摩擦阻力增强，灌注砼下落困难，导致断桩，同时，由于粗骨料间有大量空隙，后续砼加入后形成的高压气囊，会挤破管节间的密封胶垫而导致漏水，有时还会形成蜂窝状砼，严重影响成桩质量。

（2）牵动桩管增强砼向周边扩散，加强桩身与周边地层的有效结合，增大桩体摩擦阻力，同时加大砼与钢筋笼的结合力，从而提高桩基承载力。

3、后期砼的灌注

在砼灌注后期，由于孔内压力较小，往往上部砼不如下部密实，这时应稍提漏斗增大落差，以提高其密实度。

4、桩管内灌满混凝土后，先振动5～10s，再开始拔管，应边振边拔，每拔0.5～1.0m停拔振动5～10s，如此反复，直至桩管全部拔出。

5、在拔管过程中，桩管内的混凝土应至少保持2m高或不低于地面，可用吊砣探测，不足时及时补灌，以防混凝土中断形成缩径。

6、当桩管内混凝土浇至钢筋笼底部时，应从桩管内插入钢筋笼或短筋，继续浇筑混凝土。当混凝土灌至桩顶，混凝土在桩管内的高度应大于桩孔深度，当桩尖距地面60～80cm时停振，利用余震将桩管拔出，同时混凝土浇筑高度应超过桩顶设计标高0.5m，适时修整桩顶，凿去浮浆后，应确保桩顶设计标高及混凝土质量。

五、砼灌注速度

在控制砼初凝时间的同时，必须合理地加快灌注速度，这对提高砼的灌注质量十分重要，因此应做好灌注前的各项准备工作，以及灌注过程中各道工序的密切配合工作。

六、沉管灌注桩容易出现的质量问题及处理方法

1)颈缩

①颈缩：指桩身的局部直径小于设计要求的现象。

②当在淤泥和软土层沉管时，由于受挤压的土壁产生空隙水压，拔管后便挤向新灌注的混凝土，桩局部范围受挤压形成颈缩。

③当拔管过快或混凝土量少，或混凝土拌和物和易性差时，周围淤泥质土趁机填充过来，也会形成颈缩。

④处理方法：拔管时应保持管内混凝土面高于地面，使之具有足够的扩散压力，混凝土坍落度应控制在50～70mm。拔管时应采用复打法，并严格控制拔管的速度。

2)断桩

①断桩：指桩身局部分离或断裂，更为严重的是一段桩没有混凝土。

②原因：桩距离太近，相邻桩施工时混凝土还未具备足够的强度，已形成的桩受挤压而断裂。

③处理方法：施工时，控制中心距离不小于4倍桩径；确定打桩顺序和行车路线，减少对新灌注混凝土桩的影响。采用跳打法或等已成型的桩混凝土达到60%设计强度后，再进行下根桩的施工。

3)吊脚桩

①吊脚桩是指桩底部混凝土隔空或松软，没有落实到孔底地基土层上的现象。

②原因：当地下水压力大时，或预制桩尖被打坏，或桩靴活瓣缝隙大时，水及泥浆进入套筒钢管内，或由于桩尖活瓣受土压力，拔管至一定高度才张开，使得混凝土下落，造成桩脚不密实，形成松软层。

③处理方法：为防止活瓣不张开，开始拔管时，可采用密张慢拔的方法，对桩脚底部进行局部翻插几次，然后再正常拔管。桩靴与套管接口处使用性能较好的垫衬材料，防止地下水及泥浆的渗入。

4)混凝土灌注过量

如果灌桩时混凝土用量比正常情况下大1倍以上，这可能是由于孔底有洞穴，或者在饱和淤泥中施工时，土体受到扰动，强度大大降低，在混凝土侧压力作用下，桩身扩大而混凝土用量增大所造成的。因此，施工前应详细了解现场地质情况，对于在饱和淤泥软土中采用沉管灌注桩时，应先打试桩。若发现混凝土用量过大时，应与设计单位联系，改用其他桩型。

七、应用效果

在黄务汽车南站的沉管灌注桩施工过程中严格执行以上施工技术及质量控制，没有出现断桩、吊脚桩等质量通病，取得了良好效果。

参 考 文 献

中国建筑出版社《建筑施工手册》第四版

山东省工程建设标准《建筑工程施工工艺规程》DBJ14-032-2004

作者简介

孟子琦，1975年生，大学本科，建筑工程师、注册造价师、注册监理师、注册咨询师。