沉管灌注桩设计过程中避免质量问题的若干措施分析

章挺

摘要：文章针对沉管桩的主要质量事故形式及其成因，即设计上的主要原因为未根据静载检测值作为承载力计算的依据，而是根据经验推算土层的承载力，布桩时桩距太密、钢筋笼设置不当等，提出了若干避免质量问题措施。

关键词：沉管灌注桩；质量事故分析；预防措施；补救措施

中图分类号： F253.3文献标识码：A 文章编号：

1. 设计上应注意的事项

1.1.注意负摩擦力的存在

大部分情况下，桩周摩擦力都可以考虑为桩的部分承载力，但下面几种情况下可能发生负摩擦力，应引起设计人员的高度重视。

(l)当桩穿过欠固结的松散土或新沉积的欠固结土层而支承于较硬土层中，桩侧土固结而产生的沉降大于桩的沉降。

(2)当桩侧土层因抽水或其它的原因使地下水位大面积下降，土的有效自应力增加而导致地面下沉。

(3)饱和软土中打入密集的群桩，引起超静水压力，土体上隆，随后隆起土体因孔压消散而重新固结。

(4)桩侧地面因大面积堆载或大面积填土而大量下沉，桩基的负摩擦力可以发生在施工过程及使用过程，发生在使用过程中最为不利，使建筑物出现不均匀沉降，以致上部结构损坏。

1.2.钢筋笼的设置

不少设计人员尤其是广东、江渐一带的设计人员采用灌注桩时不配钢筋笼，只注意到桩的竖向承载而忽视了桩的水平承载力。而事实上，设防列度为7度，二、三类土上建的多层框架建筑中，地震力约占重量的1.5%一2.5%，如480mm直径的桩单桩承载力为60OKN，则每桩平均承受的水平力约为9一15KN，如只插筋或不放钢筋笼就满足不了要求，只因还未发生地震或承台桩侧土起了部分抵抗作用罢了，而加设了钢筋笼的灌注桩，桩顶承受水平力可达20一30Nk，满足了设计要求。桩水平承载力可按规范JGJ94一94内第5.4节计算。

另外，桩身加了钢筋笼，还可以保证施工过程中，因拔管过快等原因造成对称缩颈的桩竖向静载试验满足设计要求。部分施工单位希望设计人员不设钢筋笼，以免影响散料，减少出现缩颈的可能。可不设钢筋笼，万一出现缩颈，往往是不对称的，桩的竖向承载力明显减少，反而贻误了施工。

而在实际施工中，一般沉管桩的控制为贯入度控制，这就造成了钢筋笼的长度实际的偏差。钢筋笼小于实际桩长还好，大于实际桩长就必须截桩。可截桩恰恰恰就在钢筋箍筋加密区处，这就降低了桩顶部抵抗水平荷载的能力。

钢筋笼的设置如此的必要，是不是满笼设计最好呢?并非如此，因为钢筋笼主要是抵抗水平力的，而水平力在桩的中下部很小，并且钢筋笼满笼设计影响硅下落。钢筋笼一般按整个桩长的1/3一2/5设置或者配筋长度不小于承台软弱土层层底深度，因为钢筋笼太长，直接影响硅的下落，而硅的拒落会造成悬桩、断桩与缩径，所以满笼设计即费工费料又影响成桩质量，作者在这里非常不提倡。

1.3.群桩的设计

这里特别要提到的是:现在使用的沉管灌注桩是典型的挤土桩，JGJ94一94建筑桩基技术规范中在桩的最小中心距有要求，对于排数不少于3排，且桩数不少于9根的摩擦型桩的桩基，穿越饱和软土时，挤土灌注桩最小中心距为4d，桩的最小中心距在规范中有明确的说明:对于大面积桩群，尤其是挤土桩，桩的最小中心距宜按表列值适当放大。但在设计及施工实践中，因经济及施工原因，又很难真正做到。根据我们的实践经验，密集型群桩施工时，摩擦型桩及摩擦型端承桩，均有地面大面积隆起现象，桩也隆起，这就减小了单桩承载力，有的承载力损失可达30%以上。对沉管灌注桩不但是减小了单桩承载力，严重时还会造成许多桩的缩颈及断桩现象，甚至全面导致施工中的二次悬桩而失败所以对密集型群桩沉管灌注桩必需按桩数如四排一七排桩时，应分别遵从规范比正常桩距再放大0.50一2.d0。

同时，桩长的设计不能过长。土的位移可以使桩发生较大的变位，并可能造成土对桩的很大侧压力，使桩产生较大弯矩和剪力。当土的位移一定时，桩的柔度系数愈大，则其变位愈接近土的位移，一般对于普通桩来说，桩的位移和土的变位在0.4L桩长处为最大，此点所受的弯矩值最大。也就是在0.4L桩长范围最易断桩。这对于在土中慢慢开成强度的素硅来说是非常危险的。

1.4.桩的承载力的确定

要依据可靠的静载试验结果，通过控制贯入度来保证。预估单桩极限承载力的建议值，仅凭工程等级、岩土性质和原位测试结果并结合经验确定，依据不足。并且沉管灌注桩的最后贯入度不得在施工图上标定，应在试桩时由勘察、设计人员现场确定。

2. 在设计上应控制和宜使用灌注桩的土层

2.1较适宜的地层

(l)可塑状粉质粘土及粘土地层(以摩擦型为主);该种场地沉管灌注桩施工时是比较可靠的;

(2)砂土、稍密一中密的粉细砂、稍密的中粗砂、底部为中密的中粗砂(摩擦端承桩);该场地施工质量较可靠，且施工能力强于预制桩;

(3)可塑偏硬一硬塑的地层;沉管灌注桩施工可靠，但不易发挥沉管桩机的机械效能，所以沉管灌注桩的长度偏小，常达不到设计要求，适当增大管径与桩尖的级差。

2.2成桩质量不易控制的地层

(1)上部为软一流塑土层，下部为可塑一可塑偏硬地层，对沉管灌注桩有一个软一流塑地层下带的问题，对于摩擦型桩会较大幅度降低单桩承载力;摩擦端承桩也容易造成底部悬桩;

(2)地下水位高，巨厚型软流塑状粉质粘土及粘土，底部为中密粗砂或中等风化红层(软岩)，该地层内主要为端承型桩，易形成悬桩，会造成施工的全面失败;

(3)上硬下软地层或冻层未完全融化时施工，会形成浅部断桩，应较大程度加大桩尖与管径的级差，以大量带出软土为准;

(4)下返桩:在基坑开挖(尤其是小型基坑)的情况下，在软流塑地层中，由于地层土的内应力仍然存在，此时桩机在坑内或坑上施工，由于不易做到或不做混凝土满压施工(为节省混凝土)，此时下返桩的施工最易造成桩在软流塑地层中缩径及悬桩，充盈系数往往小于1.0，此时应采取混凝土超满量施工，多余的返出混凝土可收集后重复利用。

(5)群桩:群桩的问题前面已经谈到，但一些采用沉管灌注桩比较适宜的地段，由于设计了群桩，又没有适当放宽桩距，对于密集型群桩，地面及桩的隆起现象是很普遍的，尤其是灌注桩容易产生二次悬桩现象。对端承为主的桩型，可以说是将施工从成功引向了失败。

(6)巨厚型软塑粉质粘土及粘土地层，底部为红层(软岩)，由于桩管长距离穿越软塑地层，桩尖与桩身接触部位进泥、水的可能性大大增加，不易发挥红层(软岩)桩端的承载能力，施工队伍应研究施工办法。

3. 总结

仔细分析了沉管灌注桩的产生事故桩的各种机理，我们认为采取相应措施，沉管灌注桩有可能适用于以上讨论的各类地层，禁止采用的主要是易产生跑浆、漏浆的地层，如较厚的松散的杂填土地层;对密集型群桩，一定要按规范适当放大桩距执行，这样在有优质施工保证的条件下，沉管灌注桩在我省市是有可能正常使用的。

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