С чем связано нестабильное поведение пуш сервера gateway.sandbox.push.apple.com?

apple не гарантирует доставку пуша на устройство, так указано в документации. При слишком частой отправке, например, может часть срезать. Ну и смотрите логи на apsd на устройствах, что в них. может уведомления прилетают, но отсеиваются самим демоном, потому что счётчик не менялся?

А почему вы используете не боевой а sandbox сервис? Это так задумано? Если нет, то переключитесь на боевой