关于某工程桩基问题分析及处理

文章编号:1672-4011(2008)06-0145-02

关于某工程桩基问题分析及处理

陈进远

(福建省第五建筑工程公司)

　　摘　要:本文结合工程实例,对某住宅楼桩基断桩原因、质量检测、处理方案等进行了探讨,并介绍了钻孔灌注桩补强方案和补强效果,供同行参考。　　关键词:沉管灌注桩;断桩;钻孔灌注桩;补强　　中图分类号:TU75313　　　【文献标识码】:B

1　工程情况

某十层框架结构住宅工程,原地貌为第四系河床冲

(洪)积平

(阶)地,已填土平整,场地内地面大部份视

为同一平面。据整个场地勘察钻探资料,基础设计时对各岩土层工程力学性质进行综合分析考虑技术经济条件各种因素后,认为宜采用锤击沉管灌注桩基础。桩径D=480mm,桩身设计强度C20,按本地方经验单桩承载力设计值取600kN。桩端以承载力较高的土层为持力层,桩长视岩层实际深度确定,约为8m～11m。

2　工程桩的施工及质量检测

该工程打桩156根,桩基施工结束后,根据规范要求随机抽取3根进行静载试验。结果3根桩的各试验点沉降量满足要求,单桩承载力亦满足设计要求。但在低应变动测时仪器显示桩在地面下3m～4m深处有不正常的典型峰突,表明桩身存在缺陷。

按工程桩总数的20%进行低应变检测。随机抽取32根桩,根据对原始波形特征和频谱图的定性分析,结合桩的混凝土设计强度等级要求,桩身结构的完整性按四类划分。结果发现有3根三类桩,5根四类桩。

为了确保桩基工程及建筑物的安全,经研究决定再抽取3根桩进行静载试验,并对该工程桩156根全面进行低应变动测。第二次试验结果的单桩承载力亦满足设计要求。而动测结果为:四类桩39根,占25%;三类桩20根,一类桩39根。

从检测结果分析波形与初测结果一致,大部分在地面下315m～5m深处有不正常的典型峰突。即缺陷集中在12击～13击之间,桩顶下深度212m～315m,回填土与原状土交接处016m高的位置,其中10根存在严重缺陷。为查明事故原因,随机抽取5根有问题的桩进行开挖检验,以观察桩身情况。发现基桩不存在锤击沉管灌注桩施工往往存在的夹泥、断裂和缩颈等缺陷;在距桩顶216m～312m左右有3根有明显水平裂缝,经与波形对比,断定为缺陷桩,与检测报告吻合。用抽芯检测进行验证发现桩

底与基岩接触基本良好。

为了进一步验证和确定其承载力,提供桩基加固措施

设计依据,对事故再采用现场静荷载试验,实际测试得极限承载力基本达到设计要求。Q～S曲线无明显突变。

3　质量原因分析

事故发生后,经多次现场调查,走访有关人员,查阅设计施工资料,从裂缝发生的部位、时间、特征看,分析是由于受锤击邻桩的影响,在事故桩上产生了过大的附加应力。那么,在同一场地其它建筑物施工中采用锤击沉管注桩不会出问题,为什么这个工程出问题?现场静荷载试验测试得极限承载力无异常,而动测测出一部分桩身存在明显缺陷,且缺陷集中在距桩顶下215m～318m左右,这又是为什么?通过对现场施工记录及地质报告进行分析研究原因有:311　由于地质勘察不明,造成基础设计失误

设计锤击桩前因整个场地地质勘察孔有限,未反映不良地质情况,凭经验决定采用天然地基作持力层的方案,基础埋深暂定自然地面下115m。施工按图开挖后发现,在建筑场地内,基础范围实际地质情况与原来钻探提供资料有较大出入,后通过补钻发现:这块场地淤泥层较厚,不宜采用天然地基基础,否则会引起较大的沉降量或沉降差。基坑开挖破坏了软弱地基土的原状结构,后经过补勘改用锤击桩基,回填坑土采用开挖基础时挖出的淤泥质粘性土。因本场地回填土有大于1m厚透水性很差、由硬塑粉质粘土才强风化泥岩组成的复合硬壳层;施工过程中又遭受连绵天雨,形成饱和状软土。施工中采用重锤夯实时破坏了地表硬壳层,而使整个场地软土受到扰动,变成“橡皮土”,加深了地基处理的复杂化。

312

施工工期紧,桩位布置密,受邻桩施打时挤压的影响

大

大量桩打入对地基土产生挤压力,使周围土体孔隙比减少,密实度增大。但饱和淤泥孔隙中充满水,渗透性很差,挤压力不能迅速消散,桩周淤泥中积聚了超孔隙水压力,破坏了土体结构,越积越大的孔隙水压力要寻找出路。桩周是应力最大的地方,挤压力使桩身砼强度还未形成的桩产生剪切变形。桩身裂隙通常在淤泥层与硬壳层(即回填土与粘土———距桩顶212m～315m左右)界面上出现。以至虽然施工方已按照锤击沉管灌注桩施工规范操作,但由于未充分考虑特殊的地质情况,按一般的锤击桩施工,造成土层间剪切破坏的工程事故。

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《四川建材》2008年第6期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　地基基础和岩土工程●

313　由于出现橡皮土后施工方未及时反映,没有采取相应

措施,是造成事故的另一原因

4　处理方案确定和可行性分析

从上述该工程桩基载试验和动测结果可知,该工程桩基础不合格桩要么报废,要么降低承载力加以利用。处理

方法大家提出了几种方案:

(1)因单桩竖向承载力符合设计要求,有人建议将事

故桩水平裂缝断桩处凿毛,刷净、浇水湿透,采用加宽承台补强法,浇注砼比原桩砼高一标号,或采用微膨胀砼处理,使砼结合紧密,在桩扩大加固时,考虑新旧桩在衔接受力、共同作用等方面的不利因素,可将作用在基础顶面的总荷载增大系数111。但经过研讨,认为不适合本工程实际情况。因基槽开挖后发现,由于该场地填土下面是很厚的淤泥,利用淤泥土层按照桩土共同受力原理,采用加宽承强补强方案是不安全的;同时由于平均总桩长8m～10m,缺陷在桩顶下212m～315m处,开挖补桩容易使桩身偏移、倾斜;且雨季开挖基槽易积水,破坏地基层。

(2)采用静压桩补桩。若采用一般沉管灌注桩补强,

一则桩身混凝土质量无法保证,二则无场地补桩,所以这

种方案首先淘汰;有人建议对同一承台存在质量问题单桩比例<30%的原沉管灌注桩,除Ⅲ、Ⅴ类桩外均降低承载力加以利用,补桩数量原则上不考虑事故桩的承载力,并按照承台的总竖向承载力不变的要求计算补桩根数和桩距。

(上接第144页)　拟采用筏板基础,基础埋深约9m。拟

建场地大部分为旧房基础,现已拆迁完毕,场地较平坦开阔,但地下管线密布,其北侧为已竣工的另一幢大楼,采用筏板基础,埋深约9m,距拟建建筑物的基坑外侧约1213m;东侧地势开阔,为已拆旧房基础;南侧和西侧均临近公路,相距仅2m～3m。基坑设计深度为9m。312

地质条件

根据岩土工程勘察报告,拟建场区范围内所分布的土层按成因类型、沉积年代自上而下为:人工填土层厚416m,自稳性较差;粘质粉土217m,杂色、稍湿;粉质粘土

017m,可塑;砂质粘土318m,杂色、松散。地下水共有3层:上层滞水埋深117m～416m,赋存于人工填土层,地层渗透能力强;潜水埋深约15188m～1617m,大面积分布,水量较大,地下径流;承压水埋深约2015m～2117m。313支护设计

根据地质及周边工程情况,基坑的西、南侧临近公路,且地下管线密布,故无法进行放坡开挖,因此基坑的西、南侧采用第2种支护模式,即微型桩配合土钉墙的新型复合型土钉墙支护方案。为确保边坡在土方开挖后和支护施工完成前的稳定性,需采取超前加固措施,因若在距地面016m左右处增设一排土钉,其土钉设计长度至少在5m以上,则必会穿过公路,极有可能打穿公路的地下管线(埋深约2m～3m)。最后在考虑工期、施工方便和安全经济的原则下决定采用微型桩配合土钉墙支护方案,超前支护于喷射混凝土面层的背部,间距设计为115m,孔距127

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多桩承台后补桩几何形心与柱中心或联柱荷载中心重合;

后补静压桩断成400×400,4根主筋为Ф18,配筋率为

115%,桩尖进入持力层不小于4m,单桩的承载力设计值

为1200kN,这种施工方法质量安全可靠,而且可灵活高速桩长和掌握竖向承载力。但由于本地尚未推广压桩,须从外地搬运设备,费用较大,最后只好放弃。

(3)根据上述实际情况,经调查研究和多方比较,决

定采用以下方法进行补救。

①对于缺陷,如麻面、蜂窝,进行灌浆补强后复测,缺陷程度有改善。

②为避免过大扰动,对严重缺陷的工程桩进行设计方案调整,将原来的锤击沉管灌注桩调整为钻孔灌注桩。

5　结束语

遵照以上原则补桩,并制定防止桩位偏移,倾斜等技术措施。本工程在竣工时的平均沉降量为8cm;随机抽取2根桩做静载试验,高、低应变检测,表明单桩承载力满足设计要求、无缺陷,为合格桩。可见该桩基工程地基处理是成功的。

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参考文献:

[1]　DBJ15-3-91,广东省标准建筑地基基础设计规范[S].[2]　JGJ9494,建筑桩基技术规范[S].中国建筑工业出版社,1995.

mm,桩长10m,孔内插人钢筋后注入水泥浆或水泥砂浆。

由于微型桩的作用主要是在开挖人工填土层时防止塌方及加固填土层,因此在基坑支护设计计算时基坑深度仍取至主坑底,不考虑微型桩的作用,从而隐性地增加了基坑整体的安全系数。土钉设置6排,长度8m～10m,采用钻孔注浆土钉,土钉倾角均为10°,首排土钉距坑顶112m,土钉间距均为114m。基坑开挖前先将地下水位降至915m以下。基坑西南侧支护典型剖面如图3所示。314施工与监测

基坑分层开挖,在整个基坑开挖过程中,通过动态观测,基坑周围最大垂直位移和水平位移均满足安全要求。特别是基坑边坡及临近道路、管线密布的西南侧沉降均稳定,保证了周围建筑物没有出现任何裂缝的要求。复合土钉墙达到了先前的设计意图。

4结论

复合土钉支护是将主动支护型式和被动支护型式联合应用,柔性支护与刚性支护相结合,其工作机理主要是以下几个方面:分担荷载作用、止水抗渗作用、传递荷载作用、局部稳定作用和超前加固作用。目前复合土钉支护技术在理论计算方法和设计方面尚存在一些问题,这些问题有待设计人员通过工程实践更深入系统的研究。在技术和经济造价乃至施工工期上有着显著的优势,它极大地扩展了土钉墙的应用范围,正成为一种重要的很有发展潜力的基坑支护技术手段,必将获得更广泛的运用。[ID:4450]