沉管灌注桩施工质量问题及处理

■施工技术　沉管灌注桩施工质量问题及处理　口杨永来周学友孙恒　（南水北调中线建管局河南直管建管局河南焦作４５４８００）　摘要沉管灌注桩是利用锤击打桩设备或振动沉桩设备，将带有钢筋混凝土的桩尖（或钢板靴）或带有活瓣式桩靴的钢　管沉入土中（钢管直径应与桩的设计尺寸一致），造成桩孔，然后放入钢筋骨架并浇筑混凝土，随之拔出套管，利用拔管时的振动　将混凝土捣实，便形成所需要的灌注桩。本文分析了沉管灌注桩施工过程中容易发生的质量问题及成因，对各问题的处理措施　进行了介绍并提出施工工艺的改进方法，为以后的施工提供了有力的理论依据。　关键词沉管灌注桩质量问题措施　中图分类号：ＴＵ４７３．１＋４　文献标识号：Ａ　文章编号：２３０６—１　４９９（２０１　３）２２—０１２８—２　沉管灌注桩往往会出现断桩的现象，有时尽管采取了间隔跳打的　方法，仍然难免断桩。它产生的现象是：桩身局部分离，甚至有一段没　有混凝土，部分坍塌，坍塌处没有混凝土。断桩的裂痕成水平或略有倾　斜，一般都是贯通整个截面，其位置常见于地面以下１～３ｍ的不同软　硬土层交接处。形成断桩的原因是：地表土层较坚硬，下面为软弱土　层，桩成型后，还未达到初凝强度时，在软硬不同的两层土中振动下沉　套管，由于振动对于两层土的波速不一样，产生剪切力，把桩剪断；拔　管时的速度太快，混凝土还未流出套管外，周围的土迅速回缩，形成断　桩。在流态的淤泥质土中孔壁不能直立，灌注混凝土时，混凝土比重大　于流态淤泥质土，造成混凝土在该层中坍塌ｆ如遇上述工程地质条件　时，尽可能避免沉管灌注桩）。可以采取以下措施来预防断桩：１）跳打　法施工，跳打时必须等相邻成型的桩达到设计要求强度的６０％以上　方可进行；２）布桩坚持少桩疏排的原则，桩与桩之间间距以不小于　３．５ｄ为宜；３）桩身混凝土强度较低时，应尽量避免振动和外力的干扰，　打桩顺序和桩架的行走路线都应考虑这一点。　施工完毕后，必须对是否有断桩进行检查和处理：检查断桩的简　易方法是用毛锤敲击桩头侧面，敲时用脚踩在桩顶。若桩已断，会感到　浮振（与未断的桩有明显的感觉）。用这方法，只能检查地面以下２～　３ｍ处断桩的情况。如对更深处有断桩怀疑时，可采用开挖的办法检　查，也可采用应力波传播法检查。断桩一经发现后，应将断桩拔去，将　孔清理干净后，略增大面积或加上铁箍连接，再重新浇注混凝土补做　桩身。　．　沉管灌注桩又称为打拔管灌注桩。利用锤击沉桩设备沉管、拔管　成桩，称为锤击沉管灌注桩；利用振动器振动沉管、拔管成桩，称为振　动沉管灌注桩。本文分析了沉管灌注桩施工过程中容易发生的质量　问题及成因，对各问题的处理措施进行了介绍并提出施工工艺的改　进方法。　１．施工工艺　１．１工艺流程　定位埋设混凝土预制桩尖…桩机就位一锤击沉管…灌注混凝　土一边拔管边锤击、边继续灌注混凝土（中间插入吊放钢筋笼）…成　桩。　１．２注意事项　１．２．１浇混凝土前应榆☆管内有无泥浆或进水，少量时可用干水　泥灰。　１．２．２当为提高承载力或补救缺陷而采用复打法施工时，复打应　在初次浇筑的混凝土初凝之前完成，前后两次沉管的轴线必须重合。　１．２．３拔管速度要均匀，对般土层以ｌｍ／ｍｉｎ为宜，在软弱土层及　软硬土层交界处宜拧制在０　３～Ｏ　８ｍ／ｍｉｎ为宜。在管底未拔到桩顶设　计标高之前．倒打和轻击不得中断。　１．２．４第扶拔管高度应控制在能容纳第二次所需灌入的混凝土量　为阮不宜拨得过高。存拔管过程中应用专用测锤或浮标检查混凝土　面的下降情况。　１．２－５锤击沉管成桩宜按桩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　间空出的桩需待邻桩混凝土强度达到设汁强度标准值的５０％以后方　可施工。　２．２缩颈　即瓶颈桩又叫蜂腰桩，一般发生在地下水位以下，上层滞水层或　１．２．６混凝土充盈系数（实际灌注混凝土体积与按设计桩身直径　计算体秘之比）不得小于１．０，成桩后的桩身棍凝土顶面标高应至少高　出设计标高５００ｒａｍ。　２．施工中常见问题的分析及处理　２．１断桩　饱和的粘性土中。它的特点是在桩的某部分桩径缩小，截面积不符合　设计要求。产生瓶颈桩，除了拔管过快，管内混凝土的存量过少，混凝　土搅拌时间过短以及和易性较差的原因外，还与土质有关。土的粘性　越大，土质越软弱，含水量越高，发生瓶颈桩的可能性就越大。控制混　凝土搅拌时间的目的是使所有骨料表面都涂满水泥沙浆，从而使混凝　土中各种材料混合成均匀体。搅拌的时间过短，拌和不均匀，降低了混　凝土的强度和易性。根据施工的要求，坍落度在４ｃｍ－－６ｃｍ时，自落式　讲授本门课程后，学生相应知识掌握程度和对学习该课程的学习兴　趣。　通过对我院１　１级建筑工程技术专业（传统教学模式）和１２级建　筑工程技术专业（模块化教学模式）的教学评价结果的整理，发现模块　化教学实施后学生课堂的参与度大大提高，对健筑施工技术》课程的　学习兴趣和相应知识的掌握程度同之前传统模式教学评分相比提高　了２．７分，在第９项得分高达９＿４分，总分平均分提高了近１０分。从得　分情况和统计结果可以看出，模块化教学的教学质量好，学生满意度　高。　加工、模板制作、脚手架搭设、砌体砌筑、预应力钢筋等实训教学深受　学生喜爱。根据学生对任课教师教学质量测评结果以及学生平时反　馈信息看，该课程的教学效果是令学生满意的。　５．结语　通过建筑施工技术课程的模块化教学改革，优化了教学内容，增　强了教学效果，学生既学到理论知识也掌握实践技能，全面提高了学　生的技术应用能力和岗位职业能力，也增强了学生的就业竞争力。　参考文献：　［１］涂劲松，戈海玉．应用型本科院校土木工程施工技术课程教学改革　［Ｊ】．高等建筑教育．Ｎｏ．２１（３）．２Ｏ１　２，：９４—９７　４．２学院督导办评价　学院督导办每学期都组织相关资深教师对我院重点建设的课程　进行专项听课检查，根据听课情况和每学期的教学检查情况我们督　导组成员一致认为：建筑施工技术课程模块化教学模式以就业为导　向，厚基础，强实践，讲课时理论联系实际，注重启发学生思维和学生　的动手能力，模块中的模拟工地现场的环境和条件进行教学，如：钢筋　［２］韩建玲．马尔科夫链在教学质量评价中的应用［Ｊ］．中国科教创新　导刊，Ｈｏ．Ｏ１．２　０１０，：１　３５—１　３６．　［３］李立军．杨秋学．土木Ｚ－程施工课程教学改革探讨［Ｊ］．高等建筑教　育，Ｎ０．２０（１）２　０１１，８３—８５．　冈建筑界Ｂ　ＩＩ　２０１Ｕ３Ｉ年１ＬＤＩ１ＮＧ月下　　ＷＯＲＬＤ　对地铁盾构施工以及矿山施工技术的相关问题的探讨　口徐杰　（南京地铁运营有限责任公司　江苏　南京　２１　００１　２）　摘要　随着城市轨道交通的发展，地铁隧道Ｒ＿ｒ－是地铁建设的重点和难点。本文主要探讨了地铁盾构施工和矿山施工　的技术，以及地铁施工造成的地面沉降问题和质量控制等相关问题，仅供参考。　关键词地铁施工盾构法矿山法　中图分类号：Ｕ２３１＋．３　文献标识号：Ａ　文章编号：２３０６—１４９９（２０１３）２２—０１２９—２　１．盾构施工法和矿山法概述　机械开挖为主要掘进手段，以锚喷支护为主要支护措施，通过监控量　１．１盾构施工法定义及问题　测手段实现信息化动态施工的一种现代隧道施工技术。现代矿山　盾构施工法以其施工对环境影响小、安全快速及适用范围广等特　法，即新奥法具有施工技术简单、工程造价低等特点，被广泛应用于山　点，己经成为我国城市地下铁道修建中非常重要的施工方法。然而在　岭隧道工程。　实际的地铁建设中，由于地铁车站之间的间距较小，盾构法修建区间　在复杂的地层环境中，盾构施工经常会遇到上软下硬等不均匀地　隧道的长度较短，施工ｌｒ期较短，就不可避免地出现盾构区间分散、盾　层，在这样的地层中掘进会引起刀具严重磨损不能正常使用，假如此　构设备利用率偏低的现象，从而增大工程成本。结合盾构法扩挖修建　时地铁下穿既有线或其他建筑物、不具备开舱换刀条件，将会导致盾　地铁车站能做到通过盾构机的长距离应用而产生规模效益解决上述　构机无法正常掘进。盾构区间隧道上软下硬地层中下穿既有线或其他　问题，从总体上较大幅度地降低工程造价。　建筑物的掘进问题是地铁施工的最关键的问题之一。　虽然盾构工法有着非常人的优势，但在地铁建设中由＿丁盾构设备　２．矿山法地面沉降控制方法　利用率偏低、盾构区间分散、盾构机的始发、调头和转场等次数过多以　２．１沉降机理　及大量的非正常掘进上期过多和额外成本较多等问题的　现，成为了　沉降可从两方面分析：　许多专家对盾构法的施１二速度快、工程成本低的优势产生质疑的最为　２．１．１客观：地质及水文地质条件；　直接的原因。可以看到，由于地铁车站间的间距（以北京地铁为例，约　２．１　２主观：人为施工活动。地面沉降是在不良地质及水文地质条　２ｋｍ左右）较小，导致盾构法修建区间隧道的长度较短，施Ｔ工期较　件下，采用不适当方法进行施工活动的结果。其中客观条件占主导地　短：而地铁车站施工工期较长（一般为２—２．５年），两者工期的不相匹　位。在比较好的地质及水文地质条件下，即使施工方法不妥，还不至于　配要求盾构区问相邻车站的站端要为盾构机的始发和到达或过站提　酿成大祸。反之在不良地质及水文地质条件下，施工方法稍有疏忽，可　供相应的条件。这要求在盾构施工组织编制和整条线路工程筹划时　能造成灾难性事件。　必须协调好两者的关系，这种协调也就极大地影响着整个１二程的进　２．２防沉降对策　度。　１）注浆堵塞泥砂进入隧道的通路，阻止开挖面以外周边泥砂随地　１．２矿山施工法定义及问题　下水流动而进入隧道；２）锚固掌子面，增强掌子面前方上体抗剪能力；３）　矿１¨法是传统的地下巷道施工方法，其主要特点是以钻眼爆破　尽快封闭临时支护体系，缩短开挖自由面暴露时间，减小围岩变形机　方式开挖土石。以保护和发挥围岩的自承能力为原则，以控制爆破或　会：４）增强钢拱架刚度，并在安装时使其主动受　搅拌机搅拌时间不少于１分钟，但施工单位为了加快速度，满足不了　所谓吊脚桩，即桩底部的混凝士隔空，或混凝土中混进了泥砂而　搅拌时间及坍落度要求，加之搅拌机离孔位较远，运送途中使混凝土　形成松弱层。形成吊脚桩的原因，一是由于混凝土预制桩靴质量差，强　产生离析现象，易造成振动沉管灌注桩缩径。例如，最常见的瓶颈桩，　度不够，其边缘在沉管时被冲破，桩靴挤入桩管内，加以拔管时冲击振　常发生与饱和淤泥或淤泥质软土地质中，因为含水量大的粘性土，在　动不够，桩靴未被压出来，直至桩管拔至一定高度才落下，落下时被硬　沉入桩管时受到强烈的搅动和挤压，产生很高的超孔隙水压力。这种　＿＿｝＝层卡住，未落到底面而形成吊脚。另一原因是混凝土桩靴被打碎而　水压力，当桩管拔去后便作用到新浇筑的混凝土上，若某处的孔隙水　进入桩管内，泥砂与水也挤入桩管，与灌入的桩身混凝土混合而形成　压力大于混凝土自重产生的侧压力时，则桩身直径就会相应变小，从　松软层。防止吊脚桩要严格检查混凝土桩靴的强度（应不小于Ｃ３０），　而引起不同程度的缩颈现象；相反，在含水量低于ｌ５％的粉土或砂土　以免桩靴被击碎或击破边沿而压入桩管。　中，则很少出现瓶颈现象。另外，要严格控制拔管速度，采取　慢拔密　２．５混凝土离析和泌水　振”，　时，管内混凝土必须略高于地面，一般保持在１．０～１．５ｍ以上，　由于混凝土的特殊性，刚灌注的桩体混凝土在剧烈振动和自重作　以保证有足够的白重压力，使混凝十出管扩散正常，必要时应有专人　用下趋于不断下沉，同时由于低强度等级的混凝土保水性能相对较　随时测定混凝土的下落情况。遇到瓶颈桩现象，治理的方法一　般有：　差，混凝土在下沉中，水泥浆中的颗粒易发生沉降离析作用，这是由于　跳打法；用预制桩头法；在缩颈部位放置钢筋混凝土预制桩段。　水泥颗粒比重较小，趋于上浮，而搅拌物中的一部分水上涨到表面形　２．３管内进入泥浆和水　成水膜，造成泌水。混凝土在离析和泌水后，连续性明显变差，内部缝　在含水量大的淤泥、粉砂土层中沉入桩管时，往往会有水或砂从　隙增大，这助长了超孔隙水压的作用，加剧冒浆现象。　桩靴处进入套管内，有时进入的砂和水高达几米。这是由于预制桩头　３．结语及建议　与套管结合处有较大的缝隙所致。处理的办法是：将桩管拔出，清除　管内的泥砂，用砂回填桩孑Ｌ后重新沉入桩管，如果只受地下水的影响，　综上所述，为尽量减少沉管灌注桩施工中发生缩颈、断桩、桩身夹　则当桩管沉至接近地下水位时，用水泥砂浆灌入管内约０．５ｍ，并在灌　泥和桩尖虚脱等质量问题，对其施工提出了如下建议：（１）施工过程中　入混凝土约ｌｍ高作为封底，然后继续沉管。若桩内进水不多（小于　要严把各工序，在施工时积极预防和排除各项不利因素，以免二次处　２００ｍｍ），可不作处理，只在灌第一槽混凝土时酌量减少用水量即可。　理增加费用，延长工期。（２）严格控制拔管速度，确保混凝土的坍落度　预制桩头与套管严密接触有良好的预防作用，对缝隙较大的活瓣桩尖　和搅拌质量，混凝土必须连续灌注，其充盈系数不得小于１．１，如未达　或破损预制桩头也应及时修理或更换。　要求应及时采用补救措施。（３）对于工期要求较紧的工程，建议采取改　２．４吊脚桩　进的沉管灌注桩形式，以便缩短工期，提高工效。　ＢＵＩＬＤＩＮ２ＧｗｏＲ０１３年１１Ｉ月下Ｊ）建筑界Ｉ　Ｉ　１　２９　Ｉ