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(chēng)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(lèi)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。
