沉管灌注桩施工

    沉管灌注桩是利用锤击打桩设备或振动沉桩设备，将带有钢筋混凝土桩尖钢管沉入土中成孔，后放入钢筋笼，浇筑混凝土，最后拔出钢筋，形成所需的灌注桩。根据使用桩锤和成桩工艺的不同，分为锤击沉管灌注桩、振动沉管灌注桩、静压沉管灌注桩和振动冲击沉管灌注桩等。沉管灌注桩的施工过程如图2-24所示，其对周围环境有噪声、振动、挤土等影响。

    图2-24 沉管灌注桩的施工过程

    （a）就位；（b）沉管；（c）浇筑混凝土；（d）下钢筋笼，继续浇筑混凝土；（e）拔管成桩

    1—桩尖；2—桩管；3—钢筋笼

    1.锤击沉管灌注桩施工

    （1）锤击沉管灌注桩设备。锤击沉管灌注桩的机械设备，如图2-25所示。该设备由桩管、桩锤、桩架、卷扬机、滑轮组、行走机构等组成。

    图2-25 锤击沉管灌注桩的机械设备

    1—柱帽钢丝绳；2—桩管钢丝绳；3—吊斗钢丝绳；4—桩锤；

    5—桩帽；6—混凝土漏斗；7—桩管；8—桩架；9—吊斗；10—回绳；

    11—行驶用钢管；12—桩靴；13—卷扬机；14—枕木

    （2）锤击沉管灌注桩施工程序。锤击沉管灌注桩施工程序一般为：定位埋设混凝土预制桩尖→桩机就位→锤击沉管→首次灌注混凝土→边拔管、边锤击、继续灌注混凝土（中间插入吊放钢筋笼）→成桩。

    ①桩机就位。用桩架吊起钢桩管，对准埋设的钢筋混凝土预制桩尖。桩管与桩尖连接处要垫以麻袋、草绳，以防地下水渗入管内。缓缓放下桩管，套入桩尖压进土中。

    ②锤击沉管。检查桩管与桩锤、桩架等是否在一条垂直线上，桩管垂直偏差≤5％，桩锤可以先低锤轻击桩管，观察无偏移后正常施打至设计标高。

    ③首次灌注混凝土。沉管至设计标高后，检查管内无泥浆或进水，应当立即灌注混凝土，尽量减少间隔时间，凡灌注配有不到孔底的钢筋笼的桩身混凝土时，首次应当先将混凝土灌至笼底标高，然后放钢筋笼。

    ④边拔管、边锤击，继续灌注混凝土。当混凝土灌满桩管后，便可开始拔管，一边拔管，一边锤击。拔管速度要均匀，对于一般土层以1m／min为宜，在软弱土层和软硬土层交界处宜控制在0．3～0．8min；采用倒打拔管时，桩锤的冲击次数，单动汽锤不得少于50次／min；自由落锤轻击不得少于40次／min；同时，在管底未拔至桩顶设计标高之前，倒打和轻击不得中断。

    （3）锤击沉管灌注桩施工注意事项。锤击沉管成桩宜按桩照基施工顺序依次退打，桩中心距在3．5倍桩管外径以内或小于2m时均应跳打，以防止土体挤压而断桩。中间空出桩位需在邻桩混凝土强度达到设计强度标准值的50％后方可施工。

    为扩大桩径，提高桩基承载力或补救缺陷，可以采用复打法（图2-26）。复打法应当在初次浇筑混凝土初凝之前完成，前后两次沉管的轴线必须重合。当作为补救措施时，可以采用半复打法或局部复打法。

    混凝土的充盈系数不得小于1．0。

    图2-26 复打法示意图

    （a）全部复打桩；（b）、（c）局部复打桩

    2.振动、振动冲击沉管灌注桩施工

    振动沉管施工是在振动锤竖直方向往复振动作用下，桩管以一定的频率及振幅产生竖向往复振动，减少桩管与周围土体间的摩阻力，与此同时，桩管受加压作用而沉入土中，在达到设计要求深度后，边拔管、边振动、边灌注混凝土成桩。

    （1）振动、振动冲击沉管灌注桩设备。振动沉管灌注桩的机械设备又称激振器（图2-27）。与锤击沉管灌注桩相比，振动沉管灌注桩更适合于稍密及中密的砂土地基施工。

    图2-27 振动沉管灌注桩的机械设备示意图

    1—导向滑轮；2—滑轮组；3—漏斗；4—混凝土漏斗；5—桩帽；

    6—加压钢丝绳；7—桩架；8—吊斗；9—回绳；10—活瓣桩靴；

    11—缆风绳；12—卷扬机；13—行驶用钢管；14—枕木

    （2）振动、振动冲击沉管灌注桩施工。振动、振动冲击沉管灌注桩的施工程序一般为：桩机就位→安装活瓣桩尖→振动沉管→安放钢筋笼→混凝土浇筑→边拔管、边振动。

    ①桩机就位。施工时，安装桩尖活瓣并合拢（图2-28），或埋好预制桩尖，检查活瓣桩尖缝隙是否过疏。

    图2-28 活动桩尖

    1—桩管；2—锁轴；3—活瓣

    ②振动沉管。对准桩位，缓缓放下桩管，压入土中，校正桩管垂直度，按照要求开动激振器，同时在桩管上加压，桩管即能沉入土中。沉管过程中，应当经常探测管内无地下水或泥浆，如发现水或泥浆过多，应当拔出桩管，加以修理，并用砂回填桩孔后重新沉管。当桩管防沉到设计标高，且最后30s的电流值、电压值符合设计要求后，停止振动。

    ③安放钢筋笼。第一次浇筑混凝土至笼底标高，安放钢筋笼。

    ④浇筑混凝土。上料斗将混凝土灌入桩管内，一般应当灌满或略高于地面。

    ⑤边拔管、边振动。桩内灌满混凝土，先振动5～10s，再开始拔管，边振边拔，每拔0．5～1．0m停拔振动5～10s，如此反复进行，直至桩管全部拔出。拔管速度在一般土层宜为1．2～1．5m／min，使用活瓣式桩尖的速度宜慢点，预制桩尖可适当加快；在软弱土层拔管速度宜为0．6～0．8m／min。

    （3）振动、振动冲击沉管灌注桩施工中的注意事项及沉管灌注桩施工的常见问题及防治措施。

    ①振动、振动冲击沉管灌注桩施工中的注意事项。振动、振动冲击沉管施工一般有单打法、复打法、反插法。应当根据土质情况和荷载要求分别选用。单打法适用于含水量较小的土层，且宜采用预制桩尖，反插法及复打法更适用于软弱饱和土层。

    a．单打法。即一次拔管法。

    　B．复打法。在同一桩孔内进行两次单打，即按照单打法制成桩后再在混凝土桩内成孔并灌注混凝土。可以扩大桩径，大大提高桩的承载力。

    C．反插法。将套管每提升0．5m，再下沉0．3m，反插深度不宜大于活瓣桩尖长度的2／3，如此反复进行，直至拔离地面。可以扩大桩径，提高桩的承载力。

    ②沉管灌注桩施工的常见问题及防治措施。沉管灌注桩应用广泛，质量问题在桩基工程中也最突出，统计资料表明，因桩身缩颈、断桩、桩靴进水、吊脚桩、垂直度偏差过大、混凝土充盈系数小，以及入土深度不足造成单桩承载力不足常占桩总数的10％～55％。施工中应当加强检查并及时处理，其常见问题及防治措施见表2-6。

    表2-6 沉管灌注桩施工的常见问题及防治措施