振动沉管人工扩底灌注桩质量问题及改进方案.doc

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：本文将在镇江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（如沿海及苏南地区）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。 镇江某电厂的主厂房、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苏南一带较有代表性，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,塑~，层厚.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。 如果漏土非常严重，就必须采取下文所述塌孔的处理方案进行处理。 2、由于扩孔周围的岩土稳定性差、受到太大扰动或长时间受积水浸泡，都可能导致塌孔，这是施工中最不愿意看到的情况，无论从安全还是从质量的角度。出现这种情况，常规做法是补桩。但塌孔桩周围因塌孔岩土稳定性已经被破坏，在该桩附近再进行扩底很容易出现再塌孔且情况可能更糟。所以补桩方案无论从工期和可操作性上都存在很大的局限性。比较合适的处理方案是： 图二 塌孔桩处理方法示意图 用桩机将空管继续下沉，达到原塌孔底部30CM以下，即空管重新入岩30CM以上（如图二），然后继续扩底，扩底尽寸与原设计相同。但桩身混凝土灌注量要相应加大，充盈系数保证大于1.5。在桩管拔到塌孔处时应留振一段时间，保证塌孔处混凝土密实度。 为避免上述漏土及塌孔现象发生，施工中应严格控制贯入度，注意观察分析岩层变化情况及岩层走向和趋势。为避免塌孔，人工扩孔时，应先挖中间部分，达到设计深度后，再向四周扩展，减少岩体倒悬时间。 三、凝土桩身时易出现的问题及改进方案 （一）据主厂房桩基高低应变检测报告和桩基开挖后的实地检验，如前所述，尽管桩基基本达到设计要求，但仍然存在不少质量缺陷，主要有以下几类：