对于振动沉管灌注桩几个问题的探讨

曹　昱

目前振动沉管灌注桩在各种建筑中应用比较广泛。黑龙江省各大中城市的建筑,大部分采用这种桩型。特别是安达地区,过去多采用打入式的预制桩,而现在多数采用了振动沉管灌注桩。可以说振动沉管灌注桩逐渐地被设计人员及建筑甲方所认识。

一、振动沉管灌注桩的特点

1.在现场就地成桩,施工简便,速度快,工期短。

2.对地层穿透力较强,成桩质量容易保证。

3.单桩承载力相对其他桩型高。

4.施工环境好,噪音较低,作业场地小。

5.经济效益好。

这种桩型应用比较早,因此积累了丰富的实践经验。在市场经济的今天,振动沉管灌注桩更能发挥其潜在优势。

二、施工工艺过程的几个问题及其探讨

振动沉管灌注桩,是利用锤的振动方法将带有活瓣尖的钢管沉入土中成孔,管中灌入混凝土,缓慢上拔,使混凝土从张开的活瓣尖中漏出并充满所成的孔中,即成桩。为保证成桩质量,提出以下问题进行探讨。

1.防止地下水充入桩管。在地下水位高的场地成桩时,当桩管第一次下振时,很快就达到地下水位。地下水随管尖活瓣进入桩管,当混凝土入管时,管内的水对混凝土有一个稀释作用,再加上比较强的下振,使之入管的混凝土配比发生变化,导致成桩出现离析现象。为了避免离析现象的发生,必须在桩管入土时,先在管内加入一定高度的混凝土,进行封尖,使地下水无法进入桩管内。

2.防止桩尖进土。在沉管过程中,虽然桩管内加入了一定高度的混凝土进行封尖,但因以下几种情况仍有少量土体进入桩管内:桩管下振时,有时活瓣尖会被震开,土通过活瓣的空间进入管内;当桩管下沉遇到很硬的地层时,或达到持力层时,桩管会发生往返向上的跳动,活瓣可能出现时开时合的现象,这样就会把土体抓进管内;在反插时,也可能将土体与混凝土拌合在一起。因此,不管是什么原因进入桩管的土都会使桩身或桩头受到影响,降低桩的承载力。为了防止桩尖进土,笔者认为:首先必须控制初打时的进管速度,避免桩管发生反跳;其次初打时严禁进行反插;最后为了确保成桩质量和管内混凝土受强震产生离析现象,必须进行一次复打。

3.成桩直径的计算。成桩直径的大小,与沉管直径、桩周土的性质和桩机操作有关,而成桩直径的大小直接影响桩的摩阻力。

当桩管向上拔时,由于土体收缩,会使管尖的活瓣受挤压张开很小,管内的混凝土不能顺利地下落,这会导致桩身缩径;在土体反压小的层段,管尖活瓣开大,混凝土顺利下落,桩身就变粗,使所成的桩为时粗时细的“糖葫芦”状,严重地影响了成桩的质量。

管尖与管连结处,是用销轴连结的。这部分销轴比管径要粗些。一般要粗60~80mm。值得注意的是,粗出来的这部分在设计时不予考虑。计算时实际应用直径应为桩管直径,复打时采用2d,所以知道桩管直径,才能正确计算成桩直径。

4.单桩承载力的确定。振动沉管灌注桩的单桩承载力主要由侧摩阻力和端摩阻力两部分组成。多次试桩结果表明:当桩顶垂直位移量较小时,桩侧摩阻力承担全部所加荷载。随着加荷增大,侧摩阻力也增加,但是它与加荷的比值在逐渐地减少,同时桩端阻力也随之递增,这个阶段的位移多是桩尖土的塑性变形。当加荷达到一定值时,侧摩阻力达到极限,此后的加荷完全完全由桩端阻力承担。一般情况下,侧摩阻力可承担变形位移量达15mm左右,即不大于桩径的3%。其余变形量则由桩端阻力承担。从试桩结果说明了桩侧摩阻力占单桩承载力的比重是较大的,而端承载力并没有发挥很大作用。这与设计时的理论计算是不相符的。经多次试桩得知,按经验公式计算桩端阻力可达800kN,而实际测出的数值只有560kN左右。这表明振动沉管灌注桩设计持力层为硬塑的黏土层,受桩端质量的影响,完全按公式计算是不切合实际的。这样的设计数值,在试桩时往往是压不住的。因此,确定振动沉管灌注桩的单桩承载力时,既不能低估侧摩阻力的作用而造成桩长的浪费,又不能完全按桩端阻力计算,使得单桩承载力过高而失误。□

(编辑/李舶)