宁波富兰科某厂房工程沉管灌注桩施工技术应用与研究
摘要:沉管灌注桩的桩身施工技术比较复杂,每道工序都十分重要,其每一道工序对整个沉管
桩的施工都很重要;本文结合宁波富兰科某厂房工程沉管灌注桩施工实际工程,就沉管灌注桩
施工方法的选择,施工工艺等问题进行了探讨,并通过桩基静载试验检验了沉管灌注桩的质
量。
关键词:沉管灌注桩,施工技术,桩基工程,试验
1 工程概况
富兰科某厂房工程场地位于宁波北仑区甬江南路以东,规划元宝山路以南,总建筑面积约
18000m2,拟建一至二层富兰科厂房。场地原为农田,中间有一条南北向河道贯穿,地貌属于滨
海淤积平原,地势较平坦,地面高程在2.05～2.46m之间[1]。根据场地地基土物理力学性质指
标特性,将其分为7个工程地质层,由上而下简述如下:
(1)杂填土:主要为耕土,结构松散,层厚0.20～0.60m;
(2)粉质粘土(Q42):呈黄褐色,可塑性状态,中高压缩性,层厚0.60～1.50m;
(3)淤泥质粘土(Q42):呈灰色,流塑状态,高压缩性,层厚10.20～20.20m;
(4)粉质粘土:呈黄褐色,可塑性状态,中高压缩性,层厚3.30～9.80m;
(5)粘土:呈灰黄色,局部灰绿色,可塑状态,中压缩性,层厚3.30～13.9m;
(6)粉质粘土(Q31):呈灰绿色,可塑状态,中低压缩性,层厚3.0～8.40m;
(7)角砾(Q31):呈灰白色,湿,中密～密实状态,中低压缩性。
本场地上部地下水属浅表潜水类型,勘察期间实测地下水埋深在0.10～0.80m之间,高程为
1.40～2.05m;该地下水主要受大气降水补给的影响,无一定径流方向,年变动幅度在0.05～
1.50m之间。根据场地水质分析成果资料,该地下水对混凝土没有腐蚀性,对混凝土中钢筋有
弱腐蚀性,对钢结构中等腐蚀性,场地土多混凝土无腐蚀性[1]。
2 桩基设计
根据场地勘察资料进行桩基设计时把该场地分为四个区域,各区域桩基设计具体见下表1。本
工程桩数为607根,采用φ377静压振拔沉管灌注桩,桩身混凝土强度等级C20。根据设计要
求在桩基施工前先在各区进行1根试成桩,位置定在钻探孔附近。打桩结束后,待桩身混凝土
达到设计强度的70%后,对所有桩历时3分钟逐根进行跑桩,复压力为一区530KN,二区至三区
为650KN,四区为420KN。
桩基工程一览表 表1
区域 桩型 桩数(枚) 设计有
效桩长 钢筋笼 单桩竖向承
载力特征值
一区 φ377 607 28m 4Ф12
φ6.5 @400
L=17m 350
二区 26m 400
三区 25m 430
四区 28m 4Ф12
φ6.5 @400
L=22m 280
3 沉管施工方法的选择
振动沉管灌注桩施工通常包括单打法,反插法,复打法等几种类型[2]。根据施工场地具体土质
条件和载荷要求的不同而分别选用。
3.1 单打法
即一次性拔管法。在拔管时,桩管每拔出0.5～1m,需振动桩管5～10s,然后再拔出0.5～1m,
如此循环反复直到桩管完全被拔离出地面为止。振动沉管灌注桩单打法施工的特点是施工速
度较快,混凝土用量较其他沉管施工方法相对要小的多,但仅适合用于含水量较低的土层,且
宜采用预制桩尖。通常情况下振动沉管灌注桩均采用这种施工方法。
3.2 复打法
在一个桩孔内重复沉管成孔,即按单打法成桩后,再在混凝土桩内沉管并灌注混凝土。采用这
种施工方法时,桩颈能够得到一定的扩大,能够显著提高其承载能力。若振动沉管灌注桩通长
采用复打法施工,应保证初次灌注的混凝土高度达到自然地面,拔管的同时要注意清除掉粘在
管壁上的和洒落在地面的泥土。另外,复打成孔灌注混凝土施工一定要在初打成孔灌注的混
凝土初凝时间内完成。
3.3 反插法
在沉管施工拔管时,桩管向上每拔出0.5～1m,使桩管反向向下反插0.3～0.5m,如此循环反复
进行,桩管并始终维持振动状态,直至桩管完全被拔出地面为止。反插法在拔管过程中,应分段
添加混凝土,保持管内混凝土的高度始终不低于地面,或至少高出地下水位埋深1～1.5 m,并
控制拔管速度在合适的范围内。在桩尖附近范围内应多次反复反插,以保证桩的端部得到足
够扩大。反插法的特点是使桩的截面积明显扩大,极大的提高了桩的承载能力,同时混凝土用
量较其他沉管施工方法相对要大的多。
根据本工程现场施工进度和工程实际场地情况的要求,本工程用一台DZK50KN-40T多功能
静压振拔沉管灌注桩桩机采用单打法进行沉管灌注桩的施工。
4 施工工艺
振动沉管桩灌注的混凝土强度等级不应低于C15,桩身配置钢筋时混凝土的坍落度应控制在
8～10cm为宜,素混凝土时应控制在6～8cm为宜。本工程配制混凝土的粗骨料采用质地坚硬
的5-40mm连续级配的碎石,其最大粒径不超过40mm,细骨料采用级配合理、质地坚硬的中
粗淡化海砂,质量要求都须符合国家标准GB/T14685的规定。
4.1 施工方法
桩机就位后,振动沉管,沉管速度控制在根/5～8min的范围内,之后定位好钢筋笼,因为钢筋笼
不是通长设计,长度只有17m和22m,只能吊在桩管的上部分,但必须居中。每根桩约灌注
3.0m3 C20混凝土,约20min灌注完。
4.2施工工艺流程
本工程振动沉管灌注桩具体施工工艺流程如下:
桩机就位→静压或振动沉管→混凝土灌注→安放钢筋笼→混凝土灌注→首次振拔桩管→混
凝土加灌→再次振拔桩管→提管成型→桩顶振插。
4.3 沉管桩施工工艺控制要点
(1)桩机进入施工区域后,相关技术人员必须查看施工作业区地下基础是否开挖干净,保证桩
身施工后不会移位。
(2)验线: 检验布桩放线是否准确无误,检查是否和设计意图完全符合,并确保施工后桩位符合
规范要求。
(3)混凝土配合比:沉管桩灌注施工时一定严格按配合比要求配制混凝土,检验混凝土的流动
性和坍落度等相关指标。为保证混凝土的配置质量达到要求,其搅拌时间应大于2分钟为宜
[3]。
(4)试桩:工程施工前每个区域先施工1个试验桩,以核对工程地质资料是否准确,同时并可验
证桩机等相关设备,施工工艺和各种相关技术要求,可较准确计算出施工桩机沉管充盈系数。
(5)防治管桩内进泥水,在施工前应检查预制桩尖企口是否有无凸凹,清除桩尖顶面上的杂物,
如预制桩尖企口处不平,应由草绳2-3圈进行封闭。从开始沉管到成桩结束,施工不能中途停
顿。
(6)桩管沉到设计深度后,检查管内是否进泥水,当管内已进泥水时,应将桩管拔出,桩孔用砂土
回填,另换桩尖,原位重新沉管。
(7)沉管时桩机保持平衡,在桩架主管上悬挂重垂线,以便随时检查主管是否垂直,如发现问题,
应及时调整,保证桩管垂直下沉。
(8)随时观测对周围环境的影响,据此灵活的调整施工速度、方向。
(9)拔管速度的控制,每分钟不大于2m,在桩管刚拔起0.5-1m内及至地面附近时,拔管速度不大
于每分钟1.5m。
(10)开始起拔时,观察混凝土表面确认已流出桩管外,才能继续拔管。
4.4 注意事项
严格控制提升桩管的速度,不能过快,因为提管的同时桩管还在振动,混凝土随之振捣密实,同
时振动时会将桩边缘的混凝土压成锯齿形,增加桩周边摩阻力。下钢筋笼时应特别注意钢筋
笼居于管中心,保证不出现露筋现象。桩管提出地面时必须要减慢速度,以免速度过快造成缩
径。打桩时应间隔施工,因地面下层为淤泥质胶泥,桩距一般为2m,相邻2根桩同时施工,前1
根桩的混凝土未初凝,振动过大容易造成离析。全部桩体达不到70%的强度不准开挖,以免影
响桩头与底板联结[4]。
5 桩基试验
为了验证沉管桩的各种设计指标,除选择试打的4根试验桩外,还在全部工程桩中选了4根桩
作为试验桩,并对这8根桩做了垂直静荷载堆载试验,试验结果见表2。
沉管桩试验结果表2
区号 单桩极限承载力 备注
一区 530 试验桩
二区 650 试验桩
三区 650 试验桩
四区 420 试验桩
一区 535 工程桩
二区 660 工程桩
三区 660 工程桩
四区 430 工程桩
表2中沉管桩试验结果与设计计算的单桩竖向承载力特征值对应相比,可见8根桩全部满足
设计要求。
6 结论
地层复杂,持力层起伏多变,地下水位低的海相软土地基采用振动沉管桩加固,施工相对方便,
工期短,切实可行,且对周边建筑物的影响及对周围环境的干扰相对来讲很小。本工程安全系
数达到1.5 以上,对类似工程有较强的指导意义,比打成品桩更经济,也不会有斜桩出现。
参考文献
[1] 富兰科(宁波)电力辅助设备系统有限公司厂房工程地质勘察报告[R].2009,2.
[2] 建筑桩基技术规范(JGJ94-2008)[S].中国建筑工业出版社,2008.
[3] 普通混凝土配合比设计规程JGJ55-2000[S].中国建筑工业出版社,2000.
[4] 建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)[S].中国建筑工业出版社,2002.