天津桩基声测管(桩基声测管的作用是什么)

 

　　

 

 

　　

01引言

 

　　软基处理在我国沿海城市很常见，一般由滨海县相、泻湖相、三角洲等细砂土层组成。厦门海相软基处理积累历史时期经历了三种不同类型的沉积阶段:河流、和河口湾[1]，使海相污泥和淤泥粘土成为上表面海相软土层的核心。具有含水量高、膨胀性高、抗压强度低、透水性差、孔隙比大、具有一定的触变性和可压缩性。软土的物理力学性能指标见表1。

　　随着厦门城市规划建设和建设的快速发展，沉管灌注桩机械化程度高，工程施工速度快，承载能力高，无桩焊接、耐腐蚀、适应性广。但由于属于装修隐蔽工程，深海软基处理的地质环境成桩质量无法控制，桩体质量和结构加固的实际效果在实际应用中仍存在一些问题。因此，根据沿海城市软基处理的特点，厦门海相软土地基沉管灌注桩的桩体质量具有一定的工程意义和理论意义。结构化分析了危害沉管灌注桩工程质量异常的重要因素，并提出了相应的处理建议。

 

表1 厦门海相软土的主要物理力学性质指标

 

02工程概况

 

　　2.1场地工程地质

　　本工程施工现场原地形地貌为滨海县滩涂地，整体地貌相对温和。根据现场打孔109次，现场表面为湿陷性黄土，其次是第四纪滨海县沉积相污泥软基处理，水分含量高性高，灵敏度高。打孔时暴露的大污泥厚度为16.70m，均值薄厚11.61m，是典型的海相软基处理区，工程地质特征偏差。下图1显示了典型地层剖面，地质构造关键物理力学性能参数见表2。场地地层自上而下分为以下内容:

　　湿陷性黄土①：全场遍布，土黄色，杂点等。，松散，稍湿，主要由砂粘土、砾石和建筑垃圾回填。回填时间不足2年，回填未夯实，重量土未完成，层厚0.80～1.80m。

　　污泥②：灰棕色~黑灰色，粉细砂，饱和状态，部分变成污泥土，气味重，含腐殖质，部分珍珠贝类碎片，穿孔厚度6.40～16.70m，属于压缩率土。

　　中粗砂③：深灰色，中密，饱和，有一点层析粘土和珍珠贝壳屑，等级一般，打孔暴露厚度1.20～4.60m，一般的冲击韧性。

　　全风化花岗石④：黄棕色，灰色，主要由大理石、石英石和黑云母组成，厚度为8..80～16.90m，膨胀性相对较低，结构力学强度较大，岩层表面波动较大，具有浸泡易软的特点。

 

表2 土层的主要物理力学性质指标

 

　　2.2桩基声测管的设计与施工

　　本项目为商业服务购物广场，上端为五层框架剪力墙，下部为沉管灌注桩基础，桩段尺寸为Φ700mm，桩体混凝土的强度等级为C45.工程施工合理桩总数约2221根，桩端垫层为强风化岩花岗岩，单桩垂直抗压强度极限承载力特征值为2600kN，工程施工最终压力不得低于54000kN，有效桩长不小于25m，在施工过程中，桩的有效长度小于22m时，应使用5600kN沉桩力过压。

　　由于工期要求紧，每天桩数较多。由于沉桩速度较快，布桩聚集，强制振荡挤压产生的超静孔隙压力不能及时消退。许多场地出现拱形现象，最高凸起比原表高近1m。由于上层土层较软，未经回填解决，当场出现了几处陷机现象。

　　2.3桩身质量检测

　　根据我国现行规范和相关规定，2888年沉管灌注桩施工完成后，d之后进行了桩基声测管中的桩身承载力和桩身完整性检查，其中静载试验抗压强度试验23项，较大的试验荷载为5200kN，低应变检测728。

　　按照国家标准《建筑基础桩试验技术规范》进行静载荷试验(JGJ106-2003)有关规定，实验加载形式为慢速保持荷载法。静压试验中三根桩的实验承载力结论与设计要点不符。图2显示了三根不合格的桩Q-s曲线图。174#、523#、1538#桩3桩。Q-s曲线为陡降型。在最后一级荷载的影响下，桩顶沉降量显著增加。该级别的沉降量约为前一级负荷影响下沉量的5倍，工作压力不稳定，总沉降量超过70倍mm，停止荷载试验JGJ106-2003条文4.4.2，取Q-s试桩单桩垂直抗压强度极限承载力[2]，即三桩单桩垂直抗压强度极限承载力为3120kN，4160kN，3640kN。

 

　　美国选择低应变检测PDI企业研制出PIT桩基完整性测试仪，测试结果为Ⅰ类桩422根，Ⅱ类桩238根，Ⅲ类桩46根，Ⅳ22根类桩，约58根委托检测728根桩.0%，32.7%，6.3%和3.0%。根据调查，238个项目Ⅱ类桩及68根Ⅲ类，Ⅳ桩体缺陷的关键位于污泥软土层。其中，523#桩体在荷载试验中的完整性不符合要求Ⅲ174#和1538#类桩Ⅳ如下图3所示，检测到的高应变曲线。从图3的低应变检测曲线图分析可以看出，三桩的桩缺陷类型为缩径或爆桩。

 

03桩身质量异常原因分析

 

3.1 沉桩工艺及桩身质量问题

 

　　沉管灌注桩是利用沉桩机械设备将含有活瓣桩尖或预制混凝土结构桩靴的钢套管沉入土中，将灌注桩放入管中，浇筑混凝土时振动拔管而成的桩。沉桩加工工艺如下:精确测量和放样定位→旋挖钻机等设施到位→沉管→达到终压标准→停止缩管放置灌注桩→浇灌混凝土→振动拉动桩管间距→装移机→在桩顶上的空孔填充砾石→成桩。

 

 

　　对于沉管灌注桩，关键桩体产品的质量问题是缩径.爆桩.焊瘤.夹泥.假凝.桩均匀性差[3.4]。根据桩体完整性试验分析，本支护桩体的缺陷部位主要位于污泥层，缺陷类型为直径缩小或爆裂桩。

 

　　3.2断桩及原因分析

　　桩体的水平裂缝或裂缝略有倾斜，贯穿整个横截面，有的甚至连桩体的混凝土间歇性、空、不连贯，体现为爆桩[5]。由于该项目位于厦门最典型的海相软基处理区，爆桩的重要原因如下：

　　(1)工程桩间距小:沉管灌注桩属于挤土桩，最小桩间距为4d(d桩身孔径).2m，桩体孔径只有3倍左右。浇筑混凝土初凝后不久，邻近桩沉管全过程挤压污泥土，造成超静孔隙压力。由于海相污泥软土渗透系数小，孔隙压力无法消退。超静孔隙度压力积累到一定程度时，当沉桩速度较快时，超静孔隙度压力积生的水平推力使桩体开裂或断裂。

　　(2)沉管桩属于挤压桩：中粗砂层土壤层挤压后，挤压力传递到不足的污泥层，进一步增强污泥层超静数据地面应力，向上移动地面应力，在土层交界层产生向上抗拉力，增加桩体开裂的可能性。地面的突起证实了水浮力的出现。

　　(3)拔管速度过快:由于拔管速度较快，振动时间较短或现浇混凝土终止，部分桩体破裂的重要原因是在管在管内混凝土后。

 

　　3.3缩颈及原因分析

　　成型后桩体部分孔径低于设计方案桩体孔径，是桩体缩径的重要特征。根据工程经验，污泥、污泥土等软土层很容易缩径。主要原因如下：

　　(1)超静孔压力是由于粉砂饱和状态下的海相软基处理所致。桩管拔出后，污泥软基处理挤压浇筑混凝土，部分混凝土扩散流向污泥，导致头颈关闭。

　　(2)附近桩沉管的振动加剧了周围桩体混凝土的外流，导致桩体缩径。

　　(3)桩身位于左右两侧不同类型的土层，特别是在污泥层与中粗砂层交界处。混凝土的凝结速度与侧面工作压力不同，导致头颈部在左右段之间闭合。

　　(4)拔管速度过快也会导致桩体混凝土密实度不足，部分桩体混凝土落实不到位，桩周土侧面混凝土工作压力不足，甚至导致桩管内真空吸力对水泥产生抗拉力，形成缩径;

　　(5)拔管时，管内混凝土量不足，净重压力不足，混凝土坍落度小，易性差，受厚度摩擦影响，混凝土扩散缓慢，导致颈部关闭。

 

　　3.4处理建议

　　鉴于厦门强海相软基处理的地理条件，沉管灌注桩的工程质量往往不可避免地会出现较高比例的不足桩，甚至爆桩较高。因此，处理建议如下：

　　7000不适合应用(1)mm以下孔径为沉管灌注桩，软土层段桩体提升箍筋，木伐桩基优先。

　　(2)打桩顺序对桩间距过小的桩体质量有非常重要的影响。制定科学合理的施工工艺，在桩群集中区域弹跳，使相邻工程施工桩中心距离不小于4d，确保相邻桩的施工间距达到80%以上的桩体混凝土强度，尽量减少挤邻桩体质量的危害。

　　(3)严格控制沉管速度，降低孔隙压力引起的水平力和土层挤压引起的桩抗拉力。操纵拔管速率，特别是在土壤层交界层周围，采用慢抽多振的方法，将管内混凝土保持在2m保证混凝土出管，防止抽管时孔隙压力或水污泥挤入新浇混凝土。

　　(4)逐桩终压或“跑桩”[6.7]是指沉管灌注桩工程施工达到设计方案的抗压强度后，逐桩快速终压，清除很可能爆桩。沉管声卡机架不低于设计方案承载能力的1.承重2倍，每根桩的承压时间一般为3倍min，主要目的是造成开裂桩或爆裂桩“接”确保垂直载荷的正常传输。

　　(5)对于检验结果不符合要求的桩，可以通过人工挖桩和接桩来解决浅桩的缺点，深桩的缺点可以通过冲孔灌注桩来解决。

 

　　04结语

　　(1)厦门海相软土地基沉管灌注桩的产品质量问题通常是缩径和爆桩，缺点主要位于污泥层。

　　(2)流动塑性污泥受到强制振动挤压，造成超静孔压力。积累到一定程度后，产生水平推力和上拉力，使桩开裂或破裂。桩管拔出后，污泥挤入新浇水泥，或造成混凝土流出，造成桩体缩径。

　　(3)由于混凝土的凝固速度与侧面围压不同，桩靠近污泥层左右不同的土层交界层，在临界值段缩径。

　　(4)严格控制沉管和拔管速率，达到标准，制定沉桩顺序，选择慢抽多振、终压等手段，可有效减少收缩直径和爆炸桩的产生。如需检测超静孔隙度压力，具体指导工程施工。

　　(5)6000不适合设计方案mm板筏桩基础优先选用以下直径沉管灌注桩和承台梁。

 

参考文献：

[1] 王海鹏，陈峰. 厦门港湾软土的工程地质性质的研究[J]. 台湾海峡，1998，17(3)：235～243

[2] 《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)[s].北京：中国建筑工业出版社，2003

[3] 刘晓华，刘京红，王印. 沉管灌注桩施工中常见质量问题及其防治措施[J]. 四川建材，2009.5(151)：63～64

[4] 刘大军，冯正清，方雪松. 振动沉管灌注桩施工质量问题及其防止办法[J]. 岩土工程技术，1997.2(2)：15～19

[5] 陶然. 浅谈沉管桩的质量问题及防治[J]. 天津建设科技，2000.2：6～7

[6] 杨军，刘国安，秦晖等. CFG桩复合地基在宁波联丰住宅小区的应用[J]. 建筑科学，1996，1：53～56

[7] 问建学，黄慧明. CFG桩复合地基常见施工病害及其处治[J]. 公路，2003，6：94～96

 

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