馬永林

(山西省建筑科學(xué)研究院，山西太原 030001)

隨著社會(huì)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(duì)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(duì)天然地基的合理處理是工程師首先要解決的問(wèn)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(chēng)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(duì)天然地基進(jìn)行特定方法處理的地基。目前我國(guó)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(cè)。人工地基檢測(cè)的方法有多種。例如靜載荷法，高、低應(yīng)變法，標(biāo)貫、動(dòng)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(guó)實(shí)際人工地基檢測(cè)中，基樁檢測(cè)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(cè)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(cè)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(wàn)國(guó)城MOMA12號(hào)樓位于太原市長(zhǎng)風(fēng)西街16號(hào)。該樓長(zhǎng)×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(jí)為甲級(jí)。樁徑700 mm，試樁樁長(zhǎng)為47 m，有效樁長(zhǎng)36.0 m，試樁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C60;錨樁樁長(zhǎng)為47 m，錨樁混凝土強(qiáng)度等級(jí)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(pán)鋼筋采用搭接焊連接。試驗(yàn)中用5根鋼梁通過(guò)鋼絞線連接錨盤(pán)，和錨樁形成一體。試驗(yàn)采用慢速維持荷載法，分10級(jí)加載，在加載至第十級(jí)時(shí)，鋼絞線突然崩開(kāi)，隨即鋼梁側(cè)翻。根據(jù)對(duì)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(pán)鋼筋與錨樁鋼筋搭接焊焊接質(zhì)量沒(méi)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(zhǎng)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(pán)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(lèi)似。導(dǎo)致個(gè)別鎖具超過(guò)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(duì)鋼梁的控制，導(dǎo)致鋼梁側(cè)翻，試驗(yàn)失敗。

通過(guò)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(duì)錨樁鋼筋及錨盤(pán)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(hào)為HRB400，滿足試驗(yàn)需求，并且有很大的安全儲(chǔ)備空間。

2)對(duì)鋼筋焊縫的控制。根據(jù)規(guī)范要求，單面焊，焊縫長(zhǎng)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(guò)程中，會(huì)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(huì)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(cè)為豎向抗壓靜載荷(浸水)試驗(yàn)。現(xiàn)場(chǎng)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(tái)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(duì)稱(chēng);壓重平臺(tái)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(kāi)始試驗(yàn);7月29日9時(shí)14分，第五級(jí)達(dá)到穩(wěn)定，開(kāi)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(jí)，在第十級(jí)5 min讀數(shù)記錄時(shí)，配重突然塌落。

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)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(méi)有破到設(shè)計(jì)標(biāo)高，混凝土樁頭部位沒(méi)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(guò)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(guò)程中連續(xù)下雨，場(chǎng)地土體承載力很低，無(wú)法承受150 t配重的動(dòng)荷載，土體失穩(wěn)，導(dǎo)致試驗(yàn)配重平臺(tái)倒塌。堆載法靜載試驗(yàn)通過(guò)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(chǎng)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(guò)程中，地基土不會(huì)發(fā)生由于承載力不夠而失穩(wěn)。

2)試樁樁頭需要做專(zhuān)門(mén)的處理，保證試驗(yàn)過(guò)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(duì)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(yǔ)

以上兩個(gè)工程是目前人工地基檢測(cè)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(guò)，只要我們現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員認(rèn)真仔細(xì)將試驗(yàn)過(guò)行程中能夠預(yù)見(jiàn)的安全隱患一一予以考慮，認(rèn)真分析試驗(yàn)過(guò)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(cè)技術(shù)［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.

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