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        管樁施工質(zhì)量事故的處理研究

        2009-07-31 07:50:44任建國(guó)
        關(guān)鍵詞:質(zhì)量事故斷樁

        摘要:靜壓預(yù)制管樁文章對(duì)場(chǎng)地條件、表面土層地質(zhì)情況及樁身質(zhì)量要求極其嚴(yán)格,因此在設(shè)計(jì)及施工過(guò)程中如不考慮到淺部斷樁、斜樁等樁的質(zhì)量問(wèn)題,必然造成不可避免的事故。文章結(jié)合實(shí)際工程,分析了管樁偏樁、斷樁事故的現(xiàn)狀和原因,并且針對(duì)性地提出了處理方案,經(jīng)實(shí)踐證明,處理效果良好。

        關(guān)鍵詞:預(yù)應(yīng)力管樁;斷樁;偏樁;管樁施工;質(zhì)量事故

        中圖分類號(hào):TU473 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-2374(2009)15-0163-02

        近年來(lái),靜壓預(yù)制管樁在建筑工程樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中被大量采用,其主要優(yōu)點(diǎn)是在施工過(guò)程中噪音小、無(wú)振動(dòng)、無(wú)沖擊力,樁長(zhǎng)度易調(diào)整,施工速度快,壓力值直觀,對(duì)周圍建筑物影響小,設(shè)計(jì)取值大,特別適合大噸位靜載液壓樁機(jī)的施工。

        由于靜壓預(yù)制管樁的工作原理是樁極限承載力越大,要求靜載液壓樁機(jī)噸位就越大,對(duì)場(chǎng)地條件、表面土層地質(zhì)情況及樁身質(zhì)量要求越嚴(yán)。因此在設(shè)計(jì)及施工過(guò)程中如不考慮到淺部斷樁、斜樁等樁的質(zhì)量問(wèn)題,必然造成不可避免的事故發(fā)生。以下就某工程管樁淺部斷折原因進(jìn)行分析。

        一、工程概況

        云山小區(qū)二期工程是11層、15層住宅,總用地面積11.2萬(wàn)m2,建筑面積22.18萬(wàn)m2,全部采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁。其中,小區(qū)二期工程31#住宅樓地上13層,采用鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系,現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板,基礎(chǔ)部分為鋼筋混凝土獨(dú)立承臺(tái),采用PTE(壁厚80)型Φ500預(yù)應(yīng)力管樁,靜壓法工藝成樁,總樁數(shù)為152根,單樁豎向抗壓承載力特征值預(yù)估值為1100kN,單樁豎向抗壓極限承載力為2200kN。

        本場(chǎng)地位于長(zhǎng)江漫灘,地基土主要為沖洪積、淤積成因地層。地層分布總體較穩(wěn)定。淺部以軟弱土為主,主要分布高壓縮性,高靈敏度,低強(qiáng)度淤泥質(zhì)粘性土,下部沙土分布連續(xù)、穩(wěn)定,自上而下顆粒漸粗,密實(shí)度漸好。場(chǎng)地原為菜地,地形簡(jiǎn)單平坦,無(wú)不良地質(zhì)現(xiàn)象,場(chǎng)地水對(duì)混凝土無(wú)侵蝕性。地基各土層承載力參數(shù)見(jiàn)表1:

        二、工程事故狀況

        樁基施工結(jié)束土方開(kāi)挖后,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和低應(yīng)變檢測(cè),樁的平面位置偏差有部分超過(guò)規(guī)范允許值,樁身質(zhì)量完整性有部分存在嚴(yán)重缺陷。

        (一)樁偏位情況

        總樁數(shù)152根,發(fā)生樁位偏差的樁計(jì)125根,其中正常允許偏位的樁計(jì)49根。按《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》有關(guān)規(guī)定,三樁以下承臺(tái)樁允許偏差100mm,大于三樁承臺(tái)樁允許偏差1/2樁徑。超過(guò)規(guī)范允許偏差的樁計(jì)76根,為總樁數(shù)的50%,分布見(jiàn)表2:

        (二)樁身質(zhì)量缺陷

        總樁數(shù)152根,其中有2根樁因成樁樁頂標(biāo)高下落,難以檢測(cè),實(shí)檢150根發(fā)現(xiàn)I、II類樁92根,占總樁數(shù)的61.3%;III類樁19根、占總樁數(shù)的12.7%;IV類樁39根,占總樁數(shù)的26.0%。裂縫位置分布范圍約在樁頂以下1.5~7.0m處,比較嚴(yán)重的有1根,可檢測(cè)到上述兩個(gè)集中區(qū)域上、下兩道裂縫,樁位有傾斜、位移現(xiàn)象。

        三、事故原因分析及處理方案

        處理措施應(yīng)依據(jù)受損實(shí)際狀態(tài)并推斷造成受損的可能因素,針對(duì)受損的實(shí)際狀態(tài)采取技術(shù)措施。

        (一)原因分析

        該場(chǎng)地自然地面平均高程約為+5.6m,設(shè)計(jì)±0.00為+7.2m,樁頂高程為+3.7m。開(kāi)挖深度約為1.9m左右,樁頂以下6.5~7.0m厚為②-2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,為流塑狀、高飽和、高靈敏弱土層,fak =60 kPa其下③-1層稍中密粉砂夾粉土層,fak=140kPa,樁在③-1具有相對(duì)嵌固作用,當(dāng)挖土程序如有不當(dāng),開(kāi)挖過(guò)程中,未開(kāi)挖面對(duì)已開(kāi)挖面形成高差自重壓力,上部軟弱土層對(duì)樁具有橫向擠壓作用;壓樁機(jī)在施壓過(guò)程中,樁機(jī)移位,反復(fù)行走、搓支,壓樁機(jī)自重較大,軟土層在豎向荷載碾壓下產(chǎn)生對(duì)樁的橫向擠壓。此兩種影響在軟土層中對(duì)樁產(chǎn)生的橫向擠壓荷載應(yīng)是上部(樁頂)最大,沿深度衰減,近似于倒三角形頒線性荷載,樁在③-1層較好土層內(nèi)具有“嵌固”作用,樁類似懸臂梁,樁的變形應(yīng)是撓曲型的、連續(xù)型的。小應(yīng)變檢測(cè)樁的裂縫分布范圍在樁頂以下1.5~7.0m,均發(fā)生在軟土層內(nèi),III類樁26根有21根均檢測(cè)出上下兩道裂縫,可以佐證。即使IV類樁也有一根發(fā)現(xiàn)上下兩道裂縫。

        (二)處理方案

        關(guān)于樁的缺陷,根據(jù)以上判斷,采取內(nèi)灌芯棒(鋼筋籠)砼的補(bǔ)強(qiáng)措施。19根III類樁取土至缺陷位置以下2m處,IV類樁取土至缺陷位置以下2.5m處,取土后對(duì)管孔進(jìn)行沖洗,回填50cm砂石混合料后下鋼筋籠(主筋6Φ18、箍筋Φ8@100),澆注C40混凝土,在樁斷裂處澆筑混凝土需延長(zhǎng)振搗時(shí)間,保證混凝土密實(shí)。

        關(guān)于樁的偏位:壓樁過(guò)程樁的就位原始偏差,應(yīng)已包含規(guī)范允許偏差之內(nèi),個(gè)別大偏位的樁不排除原始就位誤差因素。主要偏位原因系因樁的橫向擠壓造成。統(tǒng)計(jì)樁偏位量分布,不超過(guò)1個(gè)樁徑Φ500的偏位樁占總偏位的92%,在樁的承載能力滿足的前提下,偏位對(duì)于獨(dú)立承臺(tái),將會(huì)造成荷載忠與樁的組合形心偏移過(guò)大,發(fā)生附加彎矩,可以采取聯(lián)合承臺(tái)的方法加以處理。

        四、事故處理情況和處理結(jié)果

        (一)補(bǔ)強(qiáng)效果評(píng)價(jià)

        III、IV類樁采用內(nèi)灌芯棒砼加固后,采用高應(yīng)變檢測(cè)承載能力。因單樁靜載荷試驗(yàn)前未做高應(yīng)變檢測(cè),即缺少高應(yīng)變與靜載荷試驗(yàn)相關(guān)對(duì)比資料,本次高應(yīng)變檢測(cè)對(duì)I、II類樁及采取補(bǔ)強(qiáng)措施后的III、IV類樁同時(shí)采用高應(yīng)變檢驗(yàn),以期檢測(cè)補(bǔ)強(qiáng)后的III、IV類樁與樁身質(zhì)量完整和基本完整的I、II類樁,其豎向承載力是否存在差異或變化幅度。

        高應(yīng)變檢測(cè)10根樁,結(jié)果如下:

        I類樁2根:42#,Ru=1803Kn;66#,Ru=1999.7kN

        II類樁2根:17#,Ru=2069.5kN 93# Ru:2057.3kN

        補(bǔ)強(qiáng)后的III類樁2根:41#,Ru=2045.5kN;138#,Ru=1983.6kN

        補(bǔ)強(qiáng)后的IV類樁4根:18#,Ru=2192.0kN;19#,Ru=1820.5kN;53#,Ru=1917.8kN;130# ,Ru=1850kN

        I、II類樁共4根,其平均值Ru=1982.4kN

        III、IV類樁共6根,其平均值Ru=1944.7kN

        兩者差異僅為2%,可以認(rèn)為,經(jīng)補(bǔ)強(qiáng)后的III、IV類樁豎向承載能力已經(jīng)達(dá)到I、II類樁的要求。

        根據(jù)I、II類樁及補(bǔ)強(qiáng)后的III、IV類樁計(jì)10根綜合分析:極差為389<0.3×1968.9=591.67kN,參考JGJ106-2003《建筑樁基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》有關(guān)規(guī)定,Ru可取平均值,即可滿足承載要求。

        (二)特別加固處理

        對(duì)6根(88#、121#、147#、149#、150#)偏位大于500mm的樁,其中偏位最大的147#(偏位900mm)、148#(偏位1080mm),位置靠近,集中發(fā)生大偏位,因此對(duì)此2樁,補(bǔ)做了高應(yīng)變檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果:147#、148#,承載力損失較大,建議在147#~150#樁附近合適位置于聯(lián)合承臺(tái)上預(yù)留2~3個(gè)錨桿靜壓樁孔。根據(jù)沉降觀測(cè)資料,必要時(shí)做錨桿靜壓樁后處理補(bǔ)強(qiáng),錨桿樁可采Φ19鋼管。

        (三)沉降觀測(cè)

        經(jīng)過(guò)16次的觀測(cè)及計(jì)算,該樓累計(jì)平均沉降量為31.5mm,其中最大沉降量為33.3mm(位于1號(hào)觀測(cè)點(diǎn)),最大沉降量為29.6mm(位于6號(hào)觀測(cè)點(diǎn))。最后一次觀測(cè)平均沉降量為6.15mm,最后一次觀測(cè)平均沉降速度為0.053mm/d。根據(jù)規(guī)范規(guī)定建(構(gòu))筑物竣工驗(yàn)收的地基變形標(biāo)準(zhǔn),其最后一次觀測(cè)平均沉降速度、基礎(chǔ)整體傾斜值、累計(jì)平均沉降量等指標(biāo)均符合建(構(gòu))筑物竣工驗(yàn)收的地基變形標(biāo)準(zhǔn)。與相鄰?fù)惤ㄖ啾?,該樓的各?xiàng)變形指標(biāo)量都相對(duì)較小。在竣工交付時(shí),對(duì)預(yù)留樁孔作了封堵處理。

        五、結(jié)語(yǔ)

        1.因PHC樁橫向剛度較脆弱而不能受強(qiáng)烈的撞擊或震動(dòng),故當(dāng)運(yùn)輸或堆放不適時(shí),易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫;同時(shí)在反復(fù)施壓產(chǎn)生的拉、壓力作用下,裂縫會(huì)有所發(fā)展并造成樁身破損。

        2.沉樁路線要合理選定。預(yù)應(yīng)力管樁施工時(shí),隨著入樁段數(shù)的增多,各層地質(zhì)構(gòu)造土體密度隨之增高。土體與樁身表面問(wèn)的摩擦阻力也相應(yīng)增大,壓樁所需的壓入力也在增大。為使壓樁中各樁的壓力阻力基本接近,入樁路線應(yīng)選擇單向行進(jìn),不能從兩側(cè)往中間進(jìn)行(即所謂打關(guān)門樁),使地基土在入樁擠密過(guò)程中,土體可自由向外擴(kuò)張,以避免因土的擠壓而造成部分樁身傾斜,保證了群樁的工作基本均勻并符合設(shè)計(jì)值。

        3.場(chǎng)地要平整堅(jiān)硬,在較軟的場(chǎng)地中適當(dāng)鋪設(shè)道渣,不能使樁機(jī)在打樁過(guò)程中產(chǎn)生不均勻沉降,靜壓樁樁機(jī)對(duì)施工場(chǎng)地要求較高,由于樁機(jī)及配重達(dá)500t以上,為防止樁機(jī)下陷而造成樁身傾斜、樁機(jī)擠壓對(duì)樁位的影響,影響施工質(zhì)量及施工安全,必須對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行局部回填平整,采取必要的措施提高地基承載力,使其達(dá)到靜壓樁施工要求。

        參考文獻(xiàn)

        [1]建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范(JGJ94-94)[S].中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1994.

        [2]既有建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)范(JGJ123-2000)[S].中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2002.

        [3]胡中雄.土力學(xué)和環(huán)境土力學(xué)[M].同濟(jì)大學(xué)出版社,1997.

        作者簡(jiǎn)介:任建國(guó)(1974-),男,寧夏隆德人,寧夏伊斯蘭地質(zhì)工程公司工程師,項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人,研究方向:樁基、地質(zhì)工程施工。

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