樁基事故分析及補(bǔ)強(qiáng)加固措施

李俊

【摘要】樁基礎(chǔ)在工程建設(shè)當(dāng)中有著廣泛的應(yīng)用，而且數(shù)量伴隨著工程數(shù)量的增加還在持續(xù)的增加，在樁基礎(chǔ)應(yīng)用日益廣泛的同時(shí)，由于地下施工不可預(yù)見因素較多，也經(jīng)常出現(xiàn)一些樁基事故，影響工程質(zhì)量和施工進(jìn)度，需對(duì)其進(jìn)行進(jìn)加固處理。文章結(jié)合某工程實(shí)例就樁基事故出現(xiàn)的原因進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的補(bǔ)強(qiáng)加固處理措施。

【關(guān)鍵詞】樁基事故；原因分析；補(bǔ)強(qiáng)加固

一、工程概況與地質(zhì)概況

某住宅樓平面形狀為凹字形，總建筑面積6000m2，長(zhǎng)48.6m，寬30m，為7層框架填充墻結(jié)構(gòu)，總高23.8m，最大柱距6m，底層柱最大軸力為2800kN，樁基為混凝土承臺(tái)—沉管灌注樁基礎(chǔ)。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告和現(xiàn)場(chǎng)踏勘可知該工程場(chǎng)地原始地貌屬海灣漫灘，后為低洼水塘，是新近回填而成，地勢(shì)較為平坦，相對(duì)高差約0.30m。經(jīng)鉆孔揭露，場(chǎng)地內(nèi)的土層自上而下依次出現(xiàn)有：素填土、淤泥、粘土、礫砂、殘積粘性土。對(duì)擬建場(chǎng)地各土層進(jìn)行分析，認(rèn)為素填土層未完成自重固結(jié)作用，淤泥層呈流—軟塑狀，屬高壓縮性土，粘土、礫砂普通層薄，均不宜作為地基持力層；殘積粘性土標(biāo)貫擊數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為18.3擊，力學(xué)性能好，是該建筑地基理想的持力層，故建議樁端座落于殘積粘性土上。

二、工程樁的設(shè)計(jì)

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告和《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-94）的有關(guān)規(guī)定，結(jié)合本地區(qū)施工單位的技術(shù)和具有的機(jī)械設(shè)備，將該住宅樓基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為混凝土承臺(tái)—沉管灌注樁基礎(chǔ)。灌注樁的樁端置于殘積粘性土上，設(shè)計(jì)樁徑為480mm，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30，樁身縱向鋼筋6Φ14、螺旋箍筋Φ6@150，兩端設(shè)212加勁箍。樁中心距為1500mm，樁長(zhǎng)28m—34m，要求樁端進(jìn)入殘積粘性土不少于1000mm或最后2陣每10擊貫入度小于20mm要求單樁承載力R≥420kN。

由于該工程場(chǎng)地淤泥層較厚和水位較高等不良地質(zhì)情況，為保證樁身混凝土質(zhì)量，在樁基圖紙?jiān)O(shè)計(jì)說明中和技術(shù)交底時(shí)，特別提出了沉管灌注樁施工過程中應(yīng)跳打、復(fù)打、控制拔管速度、控制混凝土充盈系數(shù)等各項(xiàng)技術(shù)措施。

三、工程樁檢測(cè)情況

該住宅樓工程樁234根，根據(jù)規(guī)范要求隨機(jī)抽取6根樁（樁號(hào)：4號(hào)、48號(hào)、96號(hào)、143號(hào)、175號(hào)、233號(hào)）進(jìn)行靜載試驗(yàn)，試驗(yàn)方法為慢速維持荷載法，試樁結(jié)果6根樁只有4號(hào)、233號(hào)樁達(dá)到承載力設(shè)計(jì)值，而其余4根樁均未達(dá)到設(shè)計(jì)值，且96號(hào)樁僅達(dá)到設(shè)計(jì)值的28%。為了確保樁基承載力可靠及建筑物的安全，有關(guān)單位決定再抽2根樁（樁號(hào)：89號(hào)、108號(hào)）進(jìn)行靜載試驗(yàn)，結(jié)果89號(hào)樁的單樁承載力達(dá)到設(shè)計(jì)值，而108號(hào)樁未達(dá)到設(shè)計(jì)值。為了進(jìn)一步檢測(cè)工程樁基質(zhì)量，又抽取29根樁進(jìn)行樁身完整檢測(cè)，其檢測(cè)結(jié)果亦不夠不理想。無損檢測(cè)的工程樁占總樁數(shù)234根樁的12.4%，樁身完整的一類樁沒有，樁身基本完整的二類樁24根，占抽測(cè)樁數(shù)的82.8%，樁身局部破壞的三類樁5根，占抽測(cè)樁數(shù)的17.2%。

四、事故原因分析

從靜載試驗(yàn)和無損檢測(cè)結(jié)果看，該工程樁出現(xiàn)了嚴(yán)重的質(zhì)量事故，為查明原因，除了解現(xiàn)場(chǎng)施工情況和翻閱施工打樁記錄外，在離樁身周邊附近進(jìn)行補(bǔ)鉆勘察，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生該住宅樓樁基工程質(zhì)量事故原因主要有以下幾點(diǎn)：①原地質(zhì)勘察報(bào)告反映的資料不夠準(zhǔn)確，樁端持力層層頂標(biāo)高相差較大，施工單位未能及時(shí)調(diào)整樁機(jī)設(shè)備，導(dǎo)致施工樁長(zhǎng)沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求進(jìn)入樁端持力層，這是單樁承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的主要原因；②施工單位沒有充分理解設(shè)計(jì)人員要求跳打的意圖，圖省事、方便而沒有進(jìn)行跳打，是產(chǎn)生四類樁（樁身結(jié)構(gòu)破壞，斷樁）的主要原因；③施工單位沒有采取嚴(yán)格控制拔管速率、混凝土充盈系數(shù)等措施，特別是在土層交界處沒有控制好拔管速率導(dǎo)致部分樁身縮頸；④地下水位高、豐富，礫砂層為含水層，屬空隙承壓水，導(dǎo)致該場(chǎng)地水壓高，孔隙水壓力不易消散。

五、靜壓樁技術(shù)補(bǔ)強(qiáng)加固

（一）補(bǔ)強(qiáng)加固方案的確定

從該住宅樓樁基靜載試驗(yàn)和無損檢測(cè)資料、以及打樁施工記錄反映的情況和勘察補(bǔ)勘的資料，可判斷大部分樁的樁端并沒有進(jìn)入設(shè)計(jì)要求的地基持力層，但樁身完整性問題不大。質(zhì)監(jiān)站的監(jiān)督意見書認(rèn)為該住宅樓樁基工程不合格，要么報(bào)廢，要么補(bǔ)強(qiáng)加固。根據(jù)靜載試驗(yàn)，有部分工程樁單樁承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但大部分樁承載力低于設(shè)計(jì)承載值，并且承載力相差懸殊。如果對(duì)該住樓樁基工程進(jìn)行加樁，必須檢測(cè)234根原工程樁的單根承載力，否則，無法確定各樁承臺(tái)下應(yīng)加多少根樁，況且受樁的最小中心距和場(chǎng)地限制，全面補(bǔ)加樁是不可取的方案。應(yīng)用靜壓樁技術(shù)，通過對(duì)原灌注樁樁頂進(jìn)行處理，使其符合靜壓樁條件，通過靜壓，使每根樁進(jìn)入殘積粘性土層，滿足單樁承載力要求，達(dá)到對(duì)原灌注樁補(bǔ)強(qiáng)加固的目的。

（二）壓樁施工要點(diǎn)

（1）補(bǔ)強(qiáng)加固后，單樁承載力必須達(dá)到420kN。由于原灌注樁施工已數(shù)月，樁周土體固結(jié)較牢等實(shí)際情況，經(jīng)同建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工單位共同研究，并組織專家審查，對(duì)原樁施加啟動(dòng)壓力值取1000kN，加壓后若樁產(chǎn)生松動(dòng)且下沉0.2—0.3m時(shí)，則改用840kN壓力值壓樁至終止深度，并以840kN壓力重復(fù)兩次，間隙時(shí)為2—10分鐘，若樁體無下沉后則認(rèn)為被施壓樁承載力達(dá)到設(shè)計(jì)值；如若以1000kN壓力施壓3次，原樁仍穩(wěn)定不沉降者，則認(rèn)為此樁已達(dá)到設(shè)計(jì)承載力。

（2）沉樁施工過程中，應(yīng)隨時(shí)注意保持樁處于軸心受壓狀態(tài)，如有偏移應(yīng)及時(shí)調(diào)正，以免發(fā)生樁頂破碎和斷樁質(zhì)量事故；接樁施工中，應(yīng)保持上、下節(jié)樁的軸線一致，并盡可能縮短接樁時(shí)間；測(cè)力儀器應(yīng)注意保養(yǎng)、檢修和計(jì)量標(biāo)定，以減小檢測(cè)誤差；施工中應(yīng)隨著樁的下沉認(rèn)真做好檢測(cè)記錄，保持壓樁機(jī)垂直壓樁。

（3）每根單樁處理完畢后，立即對(duì)樁身完整性進(jìn)行復(fù)檢，驗(yàn)證方案的可行性。

六、壓樁加固效果

該住宅樓沉管灌注樁應(yīng)用靜壓樁技術(shù)補(bǔ)強(qiáng)加固后，原灌注樁樁端均進(jìn)入設(shè)計(jì)要求的持力層，單樁承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。通過靜壓樁的壓力值記錄，所取得的樁的單樁承載力數(shù)據(jù)比隨機(jī)抽檢試驗(yàn)資料更全面、更直觀、更可靠。從壓樁記錄可了解到各樁施壓時(shí)有不同程度的下沉（0.2m—1.5m）。所有樁在840kN壓力作用下，最終達(dá)到穩(wěn)定不沉降，原樁身完整性未受到明顯破壞，原灌注樁達(dá)到了補(bǔ)強(qiáng)加固的目的，且施工時(shí)間短，加固費(fèi)用低，在樁基補(bǔ)強(qiáng)加固中具有推廣意義。

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