人工地基(樁基)檢測安全點(diǎn)及事故處理

馬永林

(山西省建筑科學(xué)研究院，山西太原 030001)

隨著社會高速發(fā)展，城市人口突增，城市土地資源日益稀少。人們不斷提高著對建筑高度的追求。天然地基早已不能夠滿足當(dāng)前建筑的需求。對天然地基的合理處理是工程師首先要解決的問題。生產(chǎn)力的提高和工程師的智慧的完美結(jié)合，誕生出許多種堪稱經(jīng)典的人工地基。人工地基即指為了提高地基承載力或降低消除原地基某些不利因素，而對天然地基進(jìn)行特定方法處理的地基。目前我國幾種主要的地基處理方法包括重錘夯擊法、強(qiáng)夯法、碾壓法、換填法、排水固結(jié)法、振沖法、擠密法和化學(xué)加固法等。

雖然各種處理方法目前已經(jīng)成熟，但由于地基的多樣性、復(fù)雜性及不確定性，導(dǎo)致各種地基處理的結(jié)果不能夠完全控制。所以每個(gè)工程的地基處理后，都必須進(jìn)行人工地基檢測。人工地基檢測的方法有多種。例如靜載荷法，高、低應(yīng)變法，標(biāo)貫、動力觸探、靜力觸探，土工試驗(yàn)法及樁身鉆芯法等。雖然樁基嚴(yán)格意義上講不屬于人工地基范圍，但在我國實(shí)際人工地基檢測中，基樁檢測卻是很重要的一部分。而且基樁的承載力靜載荷試驗(yàn)檢測法是最危險(xiǎn)最容易出現(xiàn)安全事故的方法。所以本文著重介紹承載力檢測中各種安全方面的隱患及事故處理方法。

1 工程實(shí)例一

太原萬國城MOMA12號樓位于太原市長風(fēng)西街16號。該樓長×寬為49.92 m×28.62 m，高99 m，地上33層，地下2層，剪力墻結(jié)構(gòu)。基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土灌注樁(沖擊成孔、后壓漿技術(shù))，樁基設(shè)計(jì)等級為甲級。樁徑700 mm，試樁樁長為47 m，有效樁長36.0 m，試樁混凝土強(qiáng)度等級為C60;錨樁樁長為47 m，錨樁混凝土強(qiáng)度等級為C50，錨樁鋼筋采用16根HRB400。樁端和樁側(cè)均采用后注漿技術(shù)，樁端注漿量不得少于1.8 t;樁側(cè)注漿量宜為兩道，第一道距樁端12.0 m，第二道距樁端24.0 m，每道注漿量不得少于0.5 t。要求試樁單樁豎向極限承載力達(dá)到12 600 kN。

承載力采用單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)，錨樁橫梁提供反力裝置，共6根錨樁。錨樁鋼筋與錨盤鋼筋采用搭接焊連接。試驗(yàn)中用5根鋼梁通過鋼絞線連接錨盤，和錨樁形成一體。試驗(yàn)采用慢速維持荷載法，分10級加載，在加載至第十級時(shí)，鋼絞線突然崩開，隨即鋼梁側(cè)翻。根據(jù)對上述事故分析，導(dǎo)致試驗(yàn)失敗原因總結(jié)為以下幾點(diǎn):1)錨盤鋼筋與錨樁鋼筋搭接焊焊接質(zhì)量沒有完全達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn)，焊縫強(qiáng)度不夠。2)各個(gè)鋼筋長短不一，有的出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象，導(dǎo)致受力不均。有個(gè)別鋼筋已經(jīng)達(dá)到極限拉力，有的鋼筋還未承受拉力。3)錨盤鋼絞線安裝時(shí)，由于不同的操作人員，安裝力度不統(tǒng)一，受力不均，同第二條情況類似。導(dǎo)致個(gè)別鎖具超過最大承載力，發(fā)生破壞，應(yīng)力釋放，此時(shí)力發(fā)生突變，其余鎖具不能承受，導(dǎo)致連鎖反應(yīng)，同時(shí)破壞，鋼絞線鎖力完全消失，失去對鋼梁的控制，導(dǎo)致鋼梁側(cè)翻，試驗(yàn)失敗。

通過以錨樁橫梁裝置提供反力的靜載荷試驗(yàn)，有以下幾個(gè)控制點(diǎn)，可保證試驗(yàn)安全進(jìn)行。

1)對錨樁鋼筋及錨盤的鋼筋進(jìn)行抗拉承載力驗(yàn)算。以上述工程為例，試驗(yàn)最大加載量為12 600 kN，共有6根錨樁，每根錨樁承擔(dān)拉力為12 600/6=2 100 kN。每根錨樁上共有16根鋼筋，每根鋼筋承受拉力為2 100/16=131.25 kN。鋼筋型號為HRB400，滿足試驗(yàn)需求，并且有很大的安全儲備空間。

2)對鋼筋焊縫的控制。根據(jù)規(guī)范要求，單面焊，焊縫長度不得小于10d(d為鋼筋直徑)，雙面焊不得小于5d。

3)鋼絞線的穿設(shè)。鋼絞線的初始鎖力均應(yīng)大概一致。如果松緊不一(即鎖力大小相差很大)，在試驗(yàn)加載過程中，會發(fā)生部分鋼絞線受力很大，甚至達(dá)到極限，而部分鋼絞線卻還處于松弛狀態(tài)。這樣就會導(dǎo)致部分鋼絞線斷裂，發(fā)生危險(xiǎn)。

2 工程實(shí)例二

太原南站第二10 kV配電所工程樁檢測為豎向抗壓靜載荷(浸水)試驗(yàn)。現(xiàn)場根據(jù)GB 50025-2004濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范要求，浸水坑以試驗(yàn)樁為中心，平面尺寸5 m×5 m，深度500 mm，坑底鋪設(shè)150 mm厚度的砂石。

試驗(yàn)配重的堆放:壓重平臺每個(gè)支座由兩層水泥塊同向放置組成(放置在浸水坑外，支座離試驗(yàn)浸水坑最近距離為300 mm)，下層為3個(gè)水泥塊，上層為2個(gè)水泥塊。兩個(gè)支座對稱;壓重平臺為工字鋼排架，和挑梁焊接為一體;上負(fù)配重150 t，由5層水泥塊同向放置組成。

第一根試驗(yàn)樁于2012年7月28日18時(shí)開始試驗(yàn);7月29日9時(shí)14分，第五級達(dá)到穩(wěn)定，開始持續(xù)24 h浸水;7月30日9時(shí)14分繼續(xù)試驗(yàn);7月30日18時(shí)試驗(yàn)加載至第十級，在第十級5 min讀數(shù)記錄時(shí)，配重突然塌落。

經(jīng)過現(xiàn)場分析，導(dǎo)致試驗(yàn)配重倒塌的因素不是唯一的，主要原因?yàn)樵囼?yàn)樁沒有破到設(shè)計(jì)標(biāo)高，混凝土樁頭部位沒有設(shè)置箍筋(相當(dāng)于素混凝土樁頭受壓)，再加上樁頭外露鋼筋處產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，當(dāng)配重壓力通過千斤頂傳至試驗(yàn)樁上時(shí)，樁頭發(fā)生剪切破壞，千斤頂隨之傾倒，導(dǎo)致150 t配重的壓力突然全部落于兩個(gè)支座上，由于試驗(yàn)過程中連續(xù)下雨，場地土體承載力很低，無法承受150 t配重的動荷載，土體失穩(wěn)，導(dǎo)致試驗(yàn)配重平臺倒塌。堆載法靜載試驗(yàn)通過以下幾點(diǎn)途徑，可以有效的消除安全隱患:

1)依據(jù)試驗(yàn)荷載值驗(yàn)算天然地基承載力是否滿足試驗(yàn)要求。以本工程為例，總配重為150 t，兩個(gè)支座分別承擔(dān)75 t荷載，天然地基受力面積為3個(gè)水泥塊的面積，即2.8 m×0.6 m×0.5 m×3=2.52 m2。天然地基承受力為297 kPa。

根據(jù)地勘報(bào)告，該試驗(yàn)場地的天然地基土承載力特征值為160 kPa，滿足試驗(yàn)荷載要求，試驗(yàn)過程中，地基土不會發(fā)生由于承載力不夠而失穩(wěn)。

2)試樁樁頭需要做專門的處理，保證試驗(yàn)過程中不因樁頭破裂而發(fā)生事故。試樁樁頭一倍直徑范圍內(nèi)設(shè)置箍筋，鋪設(shè)2層～3層鋼筋網(wǎng)片，對于素混凝土樁可在樁頭一倍范圍內(nèi)用鋼套筒箍緊。

3)配重的碼放一定要平衡，保證重心與主梁在同一垂直面上，并且與千斤頂中心(即試樁中心)垂直重合。

3 結(jié)語

以上兩個(gè)工程是目前人工地基檢測中較具代表性的安全事故實(shí)例。錨樁法和堆載法是目前靜載試驗(yàn)中運(yùn)用最為廣泛的方法。其特點(diǎn)是試驗(yàn)結(jié)果直觀、準(zhǔn)確，但危險(xiǎn)性也是同其他試驗(yàn)相比最大的。不過，只要我們現(xiàn)場試驗(yàn)人員認(rèn)真仔細(xì)將試驗(yàn)過行程中能夠預(yù)見的安全隱患一一予以考慮，認(rèn)真分析試驗(yàn)過程中盡量避免就一定能夠安全的完美的完成試驗(yàn)任務(wù)。

［1］ 基樁質(zhì)量檢測技術(shù)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2003.

［2］ JGJ 106-2003，建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范［S］.