錘擊沉管夯擴灌注樁的施工質量控制

周鵬

【關鍵詞】錘擊沉管夯擴灌注樁；工藝分析；質量

從20 世紀80 年代開始，錘擊沉管夯擴灌注樁在我國開始使用，當時只有φ350 mm和φ400 mm兩種樁徑，單樁承載力特征值要求一般不大于600 kN。如今錘擊沉管夯擴灌注樁工藝已經比較成熟，并形成了一套系統的理論。2001 年12 月1 日，住建部正式頒布JGJ/T 135—2001《復合載體夯擴設計規程》，從此，夯擴樁技術有了明確的標準要求。

1 錘擊沉管夯擴灌注樁的施工工藝

1.1 施工準備

審閱樁基設計圖紙，掌握設計參數。檢查圖紙是否齊全，樁基設計圖紙是否存在錯誤，圖紙設計內容和現場實際施工情況是否相符，各施工隊之間的銜接是否合理等。另外要弄清楚相關設計要求，根據地勘報告計算出持力層不同位置的樁長；了解地下水、氣象要求等資料；提前對主要原材料進行取樣送檢，保證其質量達標；接通施工用水、施工用電，接通施工場地內外交通道路、排水渠道等基礎設施。

1.2 場地平整

樁基工程施工前，根據項目的地質勘察報告，檢查基坑范圍內有沒有枯井、流沙、防空洞、電線、電纜等障礙物，如果有障礙物應拆、改或進行加固處理；通過挖高填低，將原始地面改造成滿足樁基機械行走的場地平面，同時保證場地平面滿足設計標高，保證施工隊伍可以進場正常施工。

1.3 測量放線定位

工程測量人員通過對總平面圖和樁基平面布置圖的學習，了解工程總體規劃、樁基特點、周邊環境、樁基位置及坐標，熟悉現場測量坐標與樁基之間的關系，水準點的位置和高程。根據業主方給定的坐標點和高程控制點建立軸線控制網，進行樁位放樣。

1.4 移機就位

打樁機移機就位后，必須保持水平并且穩定，要保證在沉管施工中不發生傾覆、位移，并在打樁機上設置控制深度的標記，以便在施工時通過標記判斷沉管深度。

1.5 試樁施工

對圖紙設計等級為甲級、乙級的樁基工程，地質條件復雜、樁施工質量可靠性低和本地區采用的新樁型或新工藝的情況下必須進行試樁。試樁的數量一般占樁總數量的3%，且不小于3 根。應根據地質報告、當地經驗和設計圖紙選擇具有代表性的位置進行試樁，另外要選擇具有代表性的樁徑、樁長進行試樁。通過試樁可以確定所選樁型的可行性，避免在所有樁機都進場后發現設計的樁型并不適合在本場地施工或發現樁承載力不符合圖紙要求，這時再調整樁型會拖延總工期并且增加施工成本。另外依據試樁檢測報告可以確定單樁豎向承載力特征值及明確施工控制參數。

1.6 工程樁施工步驟

1）把樁基移到已經放樣好的樁位上；2）將內外雙套管中心點對準樁位；3）通過柴油錘或振動錘將內外套管同時打入地基中至設計標高；4）慢慢拔出內夯管；5）向外管中投入一定量的干硬性混凝土；6）把內管慢慢放入外管內，并且壓在混凝土面上，準備錘擊；7）通過柴油錘和內夯管夯擊外管里面的干硬性混凝土；8）繼續夯擊外管內的混凝土直至外管底端深度略小于設計樁底深度，此過程為一次夯擴，如需二次夯擴則重復4）～8）的步驟。這時，不僅通過夯擊在樁端形成了擴大頭，同時也夯實了持力層。但是，要特別注意的是當夯擴體十擊貫入度的投料量大于1.8 m3，或夯擊后地面隆起大于50 mm，或相鄰樁的豎向位移值大于20 mm時，應調整樁長或改變施工參數；9）拔出內管，下鋼筋籠；10）用吊斗向外管里面加注混凝土；11）將內管壓在外管內混凝土面上，邊壓邊一級一級地拔起外管，要特別注意拔管的速度不宜過快；12）將內外管同時拔出地面，則成樁過程結束。

1.7 樁基檢測

1.7.1 檢測方法

樁基檢測常用的方法有：1）單樁水平靜載試驗可以檢測出單樁豎向抗壓、水平或抗拔承載力；2）低應變反射法是樁基檢測應用最多的一種檢測方法，也叫瞬態動法、錘擊法等。這種方法使用的儀器設備小巧且便于攜帶，操作簡單，檢測數據較直觀。它可以檢測出單樁的樁身完整性、樁身缺陷情況、樁長等；3）高應變法檢測常用幾十到幾百千牛的重錘打擊樁頂，利用波動理論，對單樁豎向抗壓承載力和樁身完整性進行檢測；4）鉆芯取樣法是用鉆機在樁體上鉆取芯樣來檢測樁身缺陷，混凝土強度、密實性和連續性的方法；5）聲波透射法是利用預埋聲測管作為聲波發射和接收的介質，通過對波進行分析，來判斷單樁的完整性及存在缺陷的類別、位置、程度和范圍。對夯擴灌注樁常用的檢測方法是單樁水平靜載試驗和低應變反射法。

1.7.2 檢測的目的

為了保證樁基的質量，在工程樁施工結束后必須進行樁基的質量檢測。夯擴樁檢測目的主要是驗證樁基的豎向承載力和樁身的完整性，樁身缺陷的嚴重程度及所在位置，有效樁長，樁身混凝土強度等。

1.7.3 檢測數量和受檢類型

在進行樁基質量檢測時應首先選擇以下六類情況進行檢測：1）對施工質量存疑的樁；2）設計單位或其他主體責任單位認為應該檢測或比較重要的樁；3）實際地質條件出現和地勘報告不太吻合的樁；4）施工時采用了不同工藝的樁；5）在完整性檢測時被判定為二類或三類的樁；6）如果沒有上述情況就按照同類型樁均勻隨機分布的原則進行檢測。

沉管灌注夯擴樁在確定其完整性檢測數量時一般按照以下要求進行：1）單位工程檢測的樁數不應少于總數的50%，且單項工程不能小于10 根；2）墻下單排布樁、柱下3 樁承臺和3樁以下布樁的情況應全部檢測；3）承載力檢測時檢測數量不能小于總數的1%，同時不小于3 根，當總樁數小于50 根時，一般不能小于2 根。

2 錘擊沉管夯擴灌注樁常見質量問題及控制方法

2.1 管內進水或泥漿

遇到局部地下水或淤泥層時，會出現管內進水或進泥漿現象，這主要是由于封底不牢。解決方法如下：采用麻繩纏繞封管，或拔出內管，在外管中投入一定量的水泥或石灰，對周圍的水分進行吸收后繼續沉管；也可以采用加快沉管速度的方式。如果以上兩種都不見效可以選擇將成孔回填后重新沉管施工。

2.2 地面隆起

原因分析：1）樁的間距偏小；2）樁徑大樁的長度過短；3）地下土層中孔隙水的壓力不容易消散。應對辦法：1）調整樁間距，減少樁數量；2）調整設計樁徑和樁長；3）施工前先采取降水或排水措施。

2.3 鋼筋籠上浮

原因分析：1）鋼筋籠箍筋間距不規律，局部過密；2）混凝土坍落度過大；3）混凝土粗骨料粒徑過大；4）套管內壁不夠粗糙不光滑；5）中途拔管過快或過慢。應對辦法：1）要求鋼筋工嚴格按照圖紙加工鋼筋籠，確保箍筋間距規律；2）嚴格控制混凝土坍落度在（180±20）mm范圍內；3）控制混凝土粗骨料粒徑在40 mm以內，尤其要避免個別粒徑過大的粗骨料進入孔中，可以在入料口設置一個孔徑為50 mm的過濾篩；4）在套管的焊接部位內壁會出現焊包、夾渣等情況，導致局部不光滑，鋼筋籠很容易掛到這個地方，一般情況下要選擇技術過硬的焊工，在焊接結束后使用角磨機對焊接部位進行打磨；5）勻速拔管，勿過快或過慢。

2.4 鋼筋籠下沉和籠頂低于設計標高

原因分析：1）對設計要求鋼筋籠不通長，不需要放到底的情況，未在樁頭設置定位卡進行有效固定；2）鋼筋籠預留長度不足；3）混凝土沒有進行超灌或超出的混凝土量不夠；4）施工用混凝土坍落度較大。應對辦法：1）在鋼筋籠頂端及時設置定位卡，防止鋼筋籠下沉；2）認真做好試樁工作，根據試樁施工參數，積累施工經驗，準確掌握混凝土的超灌數量；3）掌握好混凝土到達現場時的坍落度。

2.5 樁身縮徑

原因分析：1）外管拔管過快；2）樁間距過小；3）混凝土坍落度不符合要求；4）局部有膨脹土；5）拔管后周邊土層失去了外管的支撐，在壓力的作用下壓縮剛澆灌的新混凝土造成縮頸；6）混凝土的坍落度太小。應對辦法：1）拔管速度過快，混凝土尚未流出樁管外，樁管周圍的土在壓力的作用下迅速回縮，這時應控制好拔外管的速度，在套管內加入混凝土后，要勻速拔管，對普通土層一般應控制在1～2 m/min，對軟弱土層及軟硬土層與其他土層的交界處一般控制在0.6～0.8 m/min；2）適當調整樁間距或采用跳打作業；3）控制好混凝土的坍落度；4）對局部有膨脹土的情況可以根據膨脹土的膨脹率適當調大樁徑；5）灌樁時要盡量多灌并澆筑密實；6）對混凝土的坍落度太小的問題，可以通過降低拔管速度或調整混凝土坍落度為（180±20）mm來處理。

2.6 斷樁

原因分析：1）樁間距過小；2）混凝土初凝后，在樁附近放置重物或行走車輛；3）混凝土坍落度太小導致脫空；4）突然停電、暴雨等原因導致混凝土澆筑間隔時間大于混凝土的初凝時間（一般為45 min），甚至大于終凝時間（10 h）。應對辦法：1）采用跳打的施工順序或適當調整樁間距，控制各樁間距不小于樁直徑的350%；另外采用退打的方式，從中間向兩端對稱進行，對飽和土中樁和密集型樁宜采用隔排或隔樁跳打，跳打間歇時間應根據孔隙水壓力觀測結果和樁身強度確定，間歇時間不應小于8 h，不要24 h 連續作業；2）加強管理，防止混凝土初凝前在樁基2 m范圍內有外力作用；3）控制混凝土的質量，嚴格按照試樁時混凝土的坍落度進行配置，一般為180mm；4）合理組織施工，在現場配備臨時發電機等設備防止出現混凝土澆筑中斷的情況發生。

2.7 擴大頭體積不足

原因分析：1）擴大頭填料不足；2）夯擊次數不夠；3）混凝土坍落度過大；4）實際地質情況和地質勘察報告不符。應對辦法：1）擴大頭的填料量應該嚴格按照試樁時確定的工藝參數執行，用十擊貫入度控制投料量；2）要嚴格按照夯擊次數進行，做好夯擊記錄；3）擴大頭應采用干硬性混凝土，其坍落度一般為20～40 mm為宜；4）當出現實際地質情況與地質勘察報告不符時，應嚴格按照十擊貫入度調整投料量。

2.8 樁身出現離析、夾泥或夾砂

原因分析：1）混凝土質量不符合要求，含泥量過大或有離析和泌水現象；2）拔管速度不均勻或過快；3）局部土層含水量過大。應對辦法：1）由于國家對環保要求的提高，現在市場上的粗骨料和細骨料質量出現了一些波動，我們應選擇質量可靠、含泥量符合要求的粗、細骨料，另外要嚴格控制混凝土的配合比以及和易性；2）拔管速度突然過快是導致夾泥的直接原因，要嚴格按照確定的工藝參數施工；3）樁基施工前先進行降水或排水處理，打一些降水井或泄壓井用來減輕土層中的水壓力，沉管施工前做好樁端的密封措施，以防沉管過程中進水、進泥，如果沉管后發現管內有少量進水，可先加入一些干水泥進行吸水，然后再進行下一步施工。