沉管夯扩灌注桩的应用与研究

沉管灌注桩在实际工程中的应用发表时间：2019-09-09T09:37:40.313Z 来源：《基层建设》2019年第16期作者：于波[导读] 摘要：随着高层建筑在未来建设领域的广泛应用，通过工程实践,简要介绍在复杂的软土地基上应用大直径沉管灌注桩作高层建筑基础的情况,以及试桩、设计、施工及桩的质量检测对单桩承载力的影响,沉管灌注桩质量通病的防治等问题进行了探讨。

镇江新区建设工程质量中心试验室江苏省镇江市 212132摘要：随着高层建筑在未来建设领域的广泛应用，通过工程实践,简要介绍在复杂的软土地基上应用大直径沉管灌注桩作高层建筑基础的情况,以及试桩、设计、施工及桩的质量检测对单桩承载力的影响,沉管灌注桩质量通病的防治等问题进行了探讨。

关键词：高层建筑、高层结构形式；沉管灌注桩设计要求、沉管灌注桩质量通病的防治近几年来，由于建设用地的限制，建筑物的层次越来越高，其跨度也随之而增大，因此桩基础越来越多地被采用。

桩基础承载力高，沉降量小，适用于任何多层、高层结构形式与地质条件，更有利于结构的抗震防灾，固而应用更为广泛。

桩主要是用来承受上部结构传来的荷载，通过桩传递给桩周围的土或软弱土层下的坚实土层，并由桩承受竖向力(轴力)，水平力(剪力)或上拔力。

沉管灌注桩目前是房建工程使用最常见的桩基础形式，它包括锤击沉管灌注桩、振动沉管灌注桩、夯实成型灌注桩桩等，沉管灌注桩能够在不受持力屋起伏和地下水位较高等复杂地质条件中使用，沉管灌注桩施工过程中，主要是利用上部荷载将一定直径的钢管沉人土中，形成桩孔，然后在孔中教人预制好的钢筋笼，浇筑辊凝土，最后拔出钢管，最垫形成灌注桩，这种灌注桩施工简便，环境整洁，比较经济，如果施工控制不严，可薤出现一些质量缺陷。

本文就对沉管灌注桩在房建工程中的应用进行探讨，提出一些可行性意见。

沉管灌注桩在施工过程中，利用振动或锤击方式将带有活瓣的桩尖“刺入”土中，由于上部荷载比较大，会对土体中的原状土产生一定的扰动，造成土体压缩变形，同时土体会对桩尖产生相应的阻力，随着灌入深度的增加，这种摩擦力会逐渐增大，只要项部给出足够大的压力，就能抵抗这些摩阻力。

锤击沉管夯扩灌注桩施工工法锤击沉管夯扩灌注桩施工工法是一种常用的桩基施工方法，它在深柱预制施工中广泛应用。

在沉管沉基施工中，通过使用钻机或挖掘机将沉管插入地下，然后通过用锤击沉大型土工器具，使沉管沉到设计深度，最后通过夯击方法使桩身扩大直径并在周围灌注混凝土，形成夯扩灌注桩结构。

以下为详细介绍。

一、前言锤击沉管夯扩灌注桩施工工法是一种常用的桩基施工方法。

本文将对该工法的特点、适用范围、施工原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例等进行详细介绍。

二、工法特点锤击沉管夯扩灌注桩施工工法具有施工周期短、施工过程简单、适用范围广等特点。

它适用于各种地质条件，并可以在狭窄或有限空间内进行施工。

此外，该工法对周边环境的干扰较小，不会对周围建筑物和地下管道产生影响。

三、适应范围锤击沉管夯扩灌注桩施工工法适用于各种地质条件，包括砂土、砂砾土、黏土以及含有少量砾石、卵石和软岩的地质条件。

它适用于单根或多根桩基的施工，并可根据实际情况选择桩的直径和深度。

四、工艺原理锤击沉管夯扩灌注桩施工工法的工艺原理是通过将沉管插入地下并使用锤击方法将其沉到设计深度，然后使用夯击方法使桩身扩大直径，并在周围灌注混凝土。

这样可以增加桩的承载力和稳定性，确保工程的安全和可靠。

五、施工工艺锤击沉管夯扩灌注桩施工工法的施工过程包括准备土方、沉管插入、锤击沉管、夯击扩径、灌注混凝土等阶段。

每个阶段都需要进行详细的操作，确保施工过程的顺利进行和质量的保证。

六、劳动组织锤击沉管夯扩灌注桩施工工法需要合理组织施工人员，确保施工人员的分工合理、工作效率高，并且保持施工现场的协调和秩序。

七、机具设备锤击沉管夯扩灌注桩施工工法所需的机具设备包括钻机、挖掘机、沉管、大型锤击器、夯击器、混凝土搅拌机等。

这些机具设备具有一定的特点、性能和使用方法，需要合理使用和维护。

八、质量控制为了确保施工过程中的质量达到设计要求，锤击沉管夯扩灌注桩施工工法需要进行质量控制。

沉管灌注夯扩桩技术及其应用
沉管灌注夯扩桩技术我们通常采用的沉管灌注桩是一种用机械作用力,把下端用预制混凝土尖封闭的钢管打入土内,接着在钢管内灌注混凝土,然后把钢管从土中拔出,留在土里的混凝土就形成了混凝土桩,这即是老式沉管灌注桩。

这种桩,由于桩身混凝土得不到可靠的振捣密度,因而桩身混凝土易出现松散、离析现象,成桩后极易产生桩身蜂窝、缩颈,在遇到桩周土收缩应力较大而出现回淤的情况下,甚至会发生吊脚、断桩等严重质量事故。

由于以上原因及桩端受力面积小等因素,导致单桩承载力取值偏低(480桩,一般取单桩竖向承载力特征值600KN,按桩身砼强度等级为C20计算,只相当于桩身砼抗压强度的40%) ,造成桩身砼抗压强度的严重浪费。

从我们江西省的实际使用情况来看,采用沉管灌注桩而造成的工程质量事故频繁发生,所以许多地区明确规定工程建设中不宜采用沉管灌注桩。

为了克服普通沉管灌注桩上述的各种弊端,目前出现了一种改进桩型-- 沉管灌注夯扩桩。

此桩实际是夯压成型,并在桩的底部形成扩大头的沉管桩。

它是在原桩机的桩管内增加一根封底的内夯管,在机械作用下,内外管同步打入土内至设计要求深度, 接着拔出内夯管,在外管内注入一定高度的混凝土后,放入内夯管,再将外管拔起相应高度,然后锤击内夯管。

使外管内的混凝土夯出管外,再将内外管同步沉到规定深度,使桩端形成扩大头后拔出内管,在外管内灌注桩身所需的混凝土,然后将内管压在外管内的桩身混凝土面上,最后拔起外管成桩,形成了有扩大头的沉管灌注桩,即称为沉管灌注夯扩桩。

夯扩桩在建筑工程中的应用研究首先论述夯扩桩的成桩机理、特点和适用范围,进而论述其施工工艺流程和施工操作要点。

标签：夯扩桩;建筑工程;承载力;施工工艺1 前言夯扩桩是在沉管灌注桩施工技术、施工设备、施工工艺的基础上加以改进的桩型,以单桩承载力为主,同时起到挤密和加固地基土,提高桩端地基土强度的作用。

与一般灌注桩相比,夯扩桩由于夯扩成型,在桩端处形成扩大头,桩端面积增大;同时桩端地基土得到夯实挤密,而且深层地基土也得到一定的挤密效果,故单桩承载力较高。

且借助了内夯管和柴油锤的重量加压成型,提高了桩身灌注质量,还可大大减少高层建筑桩身缩颈和断桩的问题。

在此,本文将主要就夯扩桩施工技术进行探讨,以供参考。

2 夯扩桩的概述2.1 夯扩桩的成桩机理夯扩桩是在锤击沉管桩的机械设备与施工方法的基础上加以改进,采用夯扩的方式将桩端现浇混凝土扩大成大头形的一种桩型,通过增大桩端截面和挤密桩周土,使桩的承载力大幅提高。

锤击沉管夯扩桩成孔部分采用内外双管,外桩管为通心钢管,内桩管的下端封底,两管套桩长度相等,一般无桩靴。

用桩锤将其打到设计深度后拔出内管,往外管内灌入一定高度的扩底混凝土,重新插入内管并将外管向上拔一定高度,锤击力经内外桩管直接传给混凝土,通过桩管的挤撑作用,将管底的混凝土夯出管外,迫使扩底混凝土向下部和四周基土挤压,能够避免缩颈、断桩等现象的发生,且大大降低施工成本,保证桩身质量。

经静力触探表明,桩侧比贯入阻力提高5%-10%,扩大头比贯入阻力提高25%-35%。

2.2 夯扩桩的特点夯扩桩实质上是一种侧壁阻力与端承力共同承载的摩擦支承桩,通过增大桩端面积和挤密地基土使单桩承载力有了很大的提高。

夯扩桩有如下突出优点:(1)由于夯扩桩是属于以夯扩头支承为主,桩侧摩阻力为辅的摩擦性端承桩,故桩底部的扩大,周围土层的挤密,都使其承载力得到了极大提高;且由于承载力的大幅度提高,故在相同荷载下桩的总数和桩承台体积都将大量减小,其基础工程造价大幅度降低。

振动沉管灌注桩施工在城市基础设施建设中的应用与效果分析振动沉管灌注桩是一种常见的施工技术，已经被广泛应用于城市基础设施建设中。

它的施工过程简单高效，同时具有较好的效果。

本文将从施工方法、应用场景和效果三个方面进行分析，来探讨振动沉管灌注桩在城市基础设施建设中的应用与效果。

一、施工方法振动沉管灌注桩的施工方法分为两个主要步骤：振动沉管和灌注。

首先，需要将钢管或钢筒垂直插入地面，然后通过高频振动的方式将管体逐渐沉入地下，直至达到设计的深度。

接着，通过管体内部灌注混凝土，形成灌注桩体。

这种施工方法与传统的钻孔灌注桩相比，更加简化了施工程序。

振动沉管操作简单，且不需要预先钻孔，减少了施工时间和成本。

同时，振动沉管施工过程中对周围土层的扰动较小，对地质条件的要求也较低，因此适用性更广。

二、应用场景振动沉管灌注桩适用于多种城市基础设施建设场景。

首先，在建筑物的基础施工中，振动沉管灌注桩常常被用于承托较大荷载的深基坑工程。

其稳定的桩体结构和较高的承载能力，使得振动沉管灌注桩可以有效支撑建筑物的基础，保证工程的安全可靠。

其次，振动沉管灌注桩在市政工程中也有广泛的应用。

例如，在地铁、桥梁等交通设施的建设中，振动沉管灌注桩可以作为基础桩或护坡桩，增加土体的稳定性，提供有效的承载能力。

此外，在排水工程中，振动沉管灌注桩也可以用于构建围护墙或挡土墙，防止土体滑坡和地基沉降。

三、效果分析振动沉管灌注桩的应用在城市基础设施建设中取得了良好的效果。

首先，振动沉管灌注桩的施工过程不需要开挖土方，减少了对周围环境的影响。

其次，振动沉管灌注桩的桩体结构稳定，能够有效承受地下水位、地震等外力因素带来的影响，保证了基础设施的安全性和稳定性。

此外，振动沉管灌注桩的施工效率较高。

由于施工方法简单，工期较短，可以大大缩短工程周期，提高施工效率。

同时，振动沉管灌注桩施工过程中所需设备较少，对人力资源的需求也相对较少，从而减少了施工成本。

综上所述，振动沉管灌注桩在城市基础设施建设中具有广泛的应用前景和良好的效果。

振动沉管灌注桩施工在地下工程中的应用与效果分析振动沉管灌注桩作为一种常见的施工技术，被广泛应用在地下工程中。

本文将通过对振动沉管灌注桩的施工过程、施工原理以及在地下工程中的应用和效果进行分析，以期对该技术的理解和应用有所帮助。

一、振动沉管灌注桩的施工过程振动沉管灌注桩的施工过程可以分为以下几个步骤：1. 安装工作平台和振动器：在施工现场搭建工作平台，并安装振动器。

振动器通常由电机、振动头和钻杆组成。

2. 钻孔：利用振动器的振动力和旋转力将振动头逐渐沉入地下，同时进行旋转钻进，在沉入过程中进行土壤的松动和破碎，形成孔洞。

3. 桩捣实：当桩下沉到设计要求的深度后，停止钻进过程，开始进行沉桩。

沉桩时，通过振动器的振动力和沉装器的自重，使桩沉入孔洞，同时通过加入一定的注浆材料来增加桩的强度和稳定性。

4. 注浆：完成桩的沉入后，在桩周围进行注浆。

注浆材料通常由水泥、砂浆和水按一定比例混合而成，注浆可以填充桩与孔洞之间的空隙，使整个桩体变得坚固。

5. 桩身检测：在桩完成注浆后，进行桩身的质量检测。

通常采用超声波检测或钻芯取样等方法，来评估桩的质量和强度。

以上是振动沉管灌注桩的施工过程，每个步骤都需要严格控制和操作，以确保施工的质量和效果。

二、振动沉管灌注桩的施工原理振动沉管灌注桩的施工原理是通过振动器的振动力和旋转力，使桩逐渐沉入地下并形成孔洞，再通过注浆来填充孔洞并增加桩的强度。

振动力：振动力是通过振动器产生的，通过振动力的作用，可以使土壤颗粒松动和破碎，从而降低桩沉入地下的阻力，便于施工。

旋转力：旋转力是通过振动器的旋转钻进作用产生的，通过旋转力的作用，可以将桩头逐渐沉入地下，形成孔洞，为后续的注浆作准备。

注浆：注浆是在桩完成沉入后进行的，通过注入一定比例的水泥砂浆混合物，填充桩与孔洞之间的空隙，从而增加桩的强度和稳定性。

以上是振动沉管灌注桩的施工原理，通过振动力、旋转力和注浆这三个关键环节的协作作用，实现了桩的沉入和强度的提升。

钢筋混凝土沉管夯扩桩在建筑工程领域，各种基础桩型不断涌现，为建筑物的稳固提供了坚实的支撑。

其中，钢筋混凝土沉管夯扩桩以其独特的优势，在众多桩型中占据了重要的一席之地。

钢筋混凝土沉管夯扩桩，顾名思义，是一种采用沉管工艺，并通过夯扩手段来增强桩身承载能力的桩型。

它的出现，解决了许多传统桩型在特定地质条件下的应用难题。

首先，我们来了解一下它的施工工艺。

施工时，先将带有桩尖的钢管沉入土中至设计深度。

这个过程需要依靠专业的打桩设备，确保沉管的垂直度和深度达到设计要求。

当沉管到位后，在管内放入一定量的钢筋骨架，并灌入混凝土。

接下来就是关键的夯扩环节，通过重锤对管内混凝土进行夯击，使其在桩端形成扩大头。

这样一来，桩端的承载面积增加，从而提高了桩的承载能力。

这种桩型之所以受到青睐，主要得益于其众多的优点。

从承载性能方面来看，钢筋混凝土沉管夯扩桩的承载能力相对较高。

通过桩端的扩大头以及合理的桩身设计，能够有效地承受建筑物传递下来的荷载。

而且，由于桩身与周围土体之间的摩擦力和端阻力共同作用，使得整个桩基础更加稳定可靠。

在施工效率方面，它也表现出色。

相比一些复杂的桩型，沉管夯扩桩的施工工艺相对简单，施工速度较快。

这对于缩短工程建设周期，降低施工成本具有重要意义。

在适用地质条件上，它具有较强的适应性。

无论是软弱土层还是坚硬土层，都能够根据具体的地质情况进行合理的设计和施工。

例如，在软弱土层中，可以通过增加桩长和扩大头的尺寸来提高承载能力；在坚硬土层中，则可以适当调整夯扩参数，以达到最佳的施工效果。

然而，钢筋混凝土沉管夯扩桩在应用中也并非毫无挑战。

施工质量的控制是一个关键问题。

由于施工过程中涉及到沉管、灌混凝土、夯扩等多个环节，如果某个环节出现偏差，就可能影响桩的质量和承载性能。

比如，沉管过程中如果垂直度控制不好，可能导致桩身倾斜；灌混凝土时，如果混凝土的配合比不当或者灌注量不足，会影响桩身的强度；夯扩时，如果夯击次数和力度不够，可能无法形成理想的扩大头。

沉管灌注桩应用于长桩、大承载力桩基础施工1 概况某教学楼为8层框剪结构，独立柱下振动冲击沉管灌注桩基础。

原设计桩径500 mm，桩长22 m，通长配筋，单桩承载力标准值1000 kN，单柱荷重9000 kN。

该工程桩基的荷载、桩长、施工难度很大。

考虑到该地层为第四系更新统硬塑～坚硬塑粘性土和桩的特点为端承摩擦桩，经论证及设计院同意后改为φ400 mm 复打桩，桩长18.0 m，单桩承载力要求不变，并要求先打试桩，经静载试验满足要求后，方可根据有关参数进行工程桩施工。

经试桩，静载确定桩为ZG400B 型复打桩，桩长18.0 m，复打深度≮12.5 m，钢筋笼长11.60 m，桩数237根。

2 满足设计承载力的成桩模型和理论计算2.1成桩模型采用φ400 mm局部复打成桩的理论模型见图1。

图1局部复打长桩成桩理论示意图图2按物理参数计算示意图(2)按物理参数及电流电压控制计算：Q uk =Qsk+QpkQpk与电流冲击力、电流电压有关，可用经验公式p=kI①代入(p为一定电压下，一定电流产生的冲击力；k为经验系数，一般取10；I为锤头工作时最后30s的电流值，此处为100)。

经计算Qsk =1606.11 kN，Quk=2602.11 kN，则单桩承载力标准值为1303.06 kN，满足设计要求(1000 kN)。

3 桩机选型在确定该工艺施工之前，我公司设计论证过其它桩的工艺施工，如钻孔桩、挖孔桩等，但因经济、技术等指标难于达到要求而未被采用。

最后对比最多的是预制桩，预制桩同灌注桩一样，在西南地区多属小直径桩；因灌注桩是就地灌注混凝土，不需裁桩和接桩，可节省混凝土，只配少量钢筋，可节约钢材2/3～6/7；且减少预制构件的场外运输，比预制桩节约工程费用30%～40%。

另外，也是最重要的一点，该工程桩是端承摩擦桩，预制桩不能取土引孔，遇上较厚的硬塑～坚硬粘性土层不能穿过，达不到设计桩长要求。

沉管灌注桩能达到此要求，故选用沉管灌注桩施工工艺。