振動(dòng)沉管灌注樁工程事故分析與處理
2009-09-28 
振動(dòng)沉管灌注樁(亦稱為沉拔管灌注樁),其主要是依靠樁的錘產(chǎn)生的激振力,使樁管沉入土中,在樁管內(nèi)放置鋼筋籠灌入砼,并伴隨著振動(dòng)拔管的過(guò)程,使樁身砼密實(shí)。因?yàn)檫@種施工工期短,操作工藝簡(jiǎn)易,承載力高,施工方便,節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn),被廣泛地應(yīng)用于軟弱地區(qū)的地基處理。但是由于其成孔、灌注砼、成樁等都處于隱蔽狀態(tài),施工質(zhì)量不易控制,即使是一些施工經(jīng)驗(yàn)豐富的施工單位,也可能由于各種因素的影響而發(fā)生工程質(zhì)量事故,從而影響整個(gè)工程的經(jīng)濟(jì)效益,宣化某住宅樓的振動(dòng)沉管灌注樁的質(zhì)量事故就是一例。 一 工程概況 宣化某住宅樓是一幢七層居民住宅樓,該樓東西長(zhǎng)46.50米,南北寬15.90米,磚混結(jié)構(gòu),其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為條形基礎(chǔ)梁下的振動(dòng)沉管灌注樁,樁長(zhǎng)4.5米~11米不等,樁徑0.3777米,樁身砼強(qiáng)度設(shè)計(jì)等級(jí)C20,樁端持力層為礫砂層,單樁設(shè)計(jì)承載離不小于380KN,鋼筋籠長(zhǎng)3.0米,主筋4Φ12,螺旋箍筋Φ6@200,每隔1.5米加焊Φ12加強(qiáng)箍一個(gè),樁基造孔與成樁選用步履式ZCB-45型振動(dòng)沉管打樁機(jī),整個(gè)工程工完成工程樁286根。 場(chǎng)地地貌屬山前沖洪積傾斜平原的前端,地層主要由人工土層、第四紀(jì)沖湖積層和第四紀(jì)沖洪積層組成。 1、人工土層:厚度1.90~2.60米之間變化,層底標(biāo)高變化在603.81~605.46米,成份為粘土,含磚塊、煤屑等生活垃圾,濕~很濕,軟塑~流塑狀。 2、第四紀(jì)新近沖湖積層: 主要由粉土、粉質(zhì)粘土、粉砂組成,厚度在1.65~3.5米之間,層底標(biāo)高變化在601.03~602.42米之間。 3、第四紀(jì)沖洪積層: 主要由中粗砂,角礫、礫砂、粉質(zhì)粘土、粉土、粉細(xì)砂組成。 4、地下水在標(biāo)高605.24~605.61之間,屬潛水類型,經(jīng)流方向由北向南。 二 樁基測(cè)試 對(duì)樁基進(jìn)行了承載力和樁基完整性檢測(cè),鑒于鄰近場(chǎng)地的靜載試驗(yàn)資料齊全,該工程與鄰近場(chǎng)地地質(zhì)條件、成樁工藝、樁徑、施工單位一致,故靜載僅取2根樁做施工檢驗(yàn)性試驗(yàn),即加載至760KN時(shí),當(dāng)不出現(xiàn)規(guī)范規(guī)定的破壞特征時(shí),即認(rèn)為承載力合格,后經(jīng)靜載試驗(yàn)檢驗(yàn),兩根試樁在760KN時(shí)均未出現(xiàn)破壞特征。且沉降量不大于40mm,故承載力檢驗(yàn)合格。 采用反射波法,動(dòng)測(cè)樁基完整性,檢測(cè)儀器采用的是中科院武漢巖土力學(xué)所的RSM-12G,其中分二次共隨機(jī)抽測(cè)35根樁,第一次測(cè)20根,發(fā)現(xiàn)有6根斷樁,這6根主要集中在西側(cè),后又在西側(cè)加測(cè)15根樁,試樁位置見(jiàn)圖一。 樁基檢測(cè)結(jié)果如下: 序 號(hào) 樁 號(hào) 樁 長(zhǎng) 波 長(zhǎng) 樁身澆筑質(zhì)量情況 1 285 7.0 3600 Ⅰ 完整 2 26 6.0 3600 Ⅰ 完整 3 275 9.0 3550 Ⅱ 基本完整 4 236 1. 3450 Ⅲ 2.47米斷樁 5 223 5.9 3500 Ⅰ 完整 6 206 6.3 3450 Ⅲ 2.97米斷樁 7 176 5.6 3600 Ⅰ 完整 8 180 5.8 3600 Ⅰ 完整 9 130 6 3450 Ⅰ 完整 10 80 8.22 3500 Ⅰ 完整 11 93 5.5 3500 Ⅰ 完整 12 142 5.3 3400 Ⅱ 基本完整 13 156 6.1 3400 Ⅲ 2.52米斷樁 14 205 4.5 3500 Ⅲ 2.70米斷樁 15 12 4.5 3600 Ⅰ 完整 16 20 3450 Ⅰ 完整 17 42 5.0 3300 Ⅰ 完整 18 16 4.8 3400 Ⅰ 完整 19 62 5.3 3450 Ⅰ 完整 20 90 5.5 3323 Ⅲ 2.56米斷樁 21 278 9.0 3440 Ⅰ 完整 22 281 6.0 3550 Ⅲ 2.40米斷樁 23 270 5.8 3241 Ⅰ 完整 24 241 6.5 3500 Ⅰ 完整 25 245 6.4 3478 Ⅲ 2.60米斷樁 26 265 10 3520 Ⅲ 4.63米斷樁 27 262 7.0 3451 Ⅰ 完整 28 247 10 3417 Ⅰ 完整 29 227 5.2 3400 Ⅲ 2.45米斷樁 30 223 5.8 3500 Ⅰ 完整 31 220 10 3500 Ⅲ 4.55米斷樁 32 194 6.3 3500 Ⅲ 4.15米斷樁 33 210 5.5 3500 Ⅲ 2.97米斷樁 34 191 6.6 3500 Ⅰ 完整 35 188 8.6 3200 Ⅲ 3.67米斷樁 其中為了驗(yàn)證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性,由施工單位現(xiàn)場(chǎng)將236#樁開(kāi)挖,實(shí)踐證明檢測(cè)結(jié)果正確,236#樁在2.65米處斷裂。 三 事故分析 綜合分析樁基檢測(cè)資料,造成嚴(yán)重工程樁質(zhì)量事故的主要原因有以下幾個(gè)方面: 1、工程樁間距偏小,根據(jù)規(guī)范《JGJ94—94》規(guī)定:對(duì)于飽和軟土中的擠土灌注樁,最小樁距為4d(d為樁徑),而該樁距僅為3d(即1.2m),當(dāng)已灌砼初凝后,在鄰樁沉管過(guò)程中,土受擠壓產(chǎn)生水平推力使樁產(chǎn)生斷裂。 2、由于是屬于擠土樁,土體受擠后,向薄弱處傳遞擠壓力,而使地面出現(xiàn)隆起現(xiàn)象,形成對(duì)鄰樁的摩擦,構(gòu)成一個(gè)向上的拉力,而使樁斷裂。 3、砼的級(jí)配不太合理,坍落度較小,施工灌注砼的坍落度為3~5厘米,而規(guī)范中規(guī)定對(duì)于擠土樁的坍落度至少為8~10厘米,由于坍落度小極易造成樁身砼離析,夾泥和蜂窩。 4、拔管速度過(guò)快,根據(jù)規(guī)范規(guī)定振動(dòng)沉管灌注樁在管內(nèi)灌滿砼后宜振5~10s,再開(kāi)始拔管,應(yīng)邊振邊拔,每拔0.5~1.0米停拔振動(dòng)5~10s,如此反復(fù),軟弱土層中宜控制在0.6~0.8m/min,由于拔管速度快,停拔振動(dòng)時(shí)間短,或根本不停振,極容易造成縮徑、夾泥,樁身斷裂,造成工程樁質(zhì)量事故。 四 事故處理 為了保證上部建筑的安全,對(duì)樁基質(zhì)量事故提出如下三種處理方案: 1、對(duì)于數(shù)量比較多的斷樁,不宜單獨(dú)逐個(gè)處理,可將原樁基上斷面500X500mm2的承臺(tái)梁改為片筏樁基礎(chǔ),片筏基礎(chǔ)厚度為250mm,片筏配筋為Φ14@200。 2、對(duì)于缺陷深度在1~3米的斷樁,可將原來(lái)斷的樁段挖去,加套略大于原樁徑的鋼箍或鋼筋砼水泥管,清理干凈斷裂位置,設(shè)素水泥漿一道,再重新灌注砼補(bǔ)做樁段。 3、對(duì)于缺陷深度在3米以下的樁,由于地下水位較高和土質(zhì)較軟,開(kāi)挖補(bǔ)樁對(duì)于施工是較為困難的,可采取在原500X500mm2承臺(tái)梁下作放大角,放大角寬度在1200~1800mm(根據(jù)單樁承載力和樁基在建筑平面上的位置確定),下設(shè)Φ12@180受力筋及Φ6@200分布筋,放大部分長(zhǎng)度以相鄰軸線長(zhǎng)度為準(zhǔn),組成一個(gè)復(fù)合的樁~梁~土受力體系,以保證荷載的重新分布,減輕原缺陷樁的荷載負(fù)擔(dān)(具體如圖2示)。 五 個(gè)人體會(huì) 通過(guò)該工程振動(dòng)沉管灌注樁質(zhì)量事故的分析和處理可以得出: 1、振動(dòng)沉管灌注樁從成孔、灌注砼及成樁的整個(gè)過(guò)程看,都是處于隱蔽工程,因此樁基施工除應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范中的有關(guān)規(guī)定精心施工外,對(duì)于不同的工程施工,還應(yīng)制定出相應(yīng)的施工方案,采取相應(yīng)措施,加強(qiáng)工程的施工管理與監(jiān)督。 2、工程地質(zhì)資料是整個(gè)工程地質(zhì)情況的概述,樁位布置圖是樁基施工的依據(jù),對(duì)于工程地質(zhì)資料和布樁特點(diǎn),應(yīng)認(rèn)真分析和研究,在沉樁過(guò)程中,從樁管的沉降難易程度確定土層的軟硬,拔管時(shí)在軟硬土交界處,應(yīng)停拔振動(dòng)5~10s。如果樁距偏小,可采取跳打施工。 3、就本工程而言,采取方案一對(duì)工程質(zhì)量事故進(jìn)行了處理較為合適,同時(shí)方案二、三在樁基工程質(zhì)量事故處理中也可應(yīng)用,經(jīng)工程實(shí)踐表明,施工簡(jiǎn)單,速度快,是一種行之有效的處理方法。 4、通過(guò)書(shū)本上的理論知識(shí)的學(xué)習(xí),初步了解有關(guān)灌注樁的質(zhì)量檢測(cè)以及事故分析和處理。對(duì)今后的工作有重要作用。
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