某住宅楼桩基工程事故分析与处理

'某住宅楼桩基工程事故分析与处理论文摘要：某七层砖混结构住宅楼，位于南京长江大桥南堡公署附近，属于河漫滩地貌。由于在桩基础桩承载力达不到设计要求，认为事故原因是由于桩蒙古族工过程中，施工单位未能按要求反插，导致桩头与土之间形成空洞，使桩端承载办为零。为进一步证明事故分析的正确性，对原不合格的桩用静荷载试验的方式进行一步静压。根据试验结果，最佳的加固方案是选用一种快捷的静压方式进行静压。对于出现问题的桩基我们应从勘察、设计、施工多方面进行考察，分析其原因。同时，更要加强施工过程规范化管理。　　一、工程概况　　某7层砖混结构住宅楼，总建筑面积为4800m2，信于南京长江大桥南堡公园附近，该处原为长江暗滩水塘及下浊地，经人工改造堆填成平地，场地上部为较厚的饱和软弱粘性土，具有高灵敏度、易触主性，属于河漫滩地貌。场地类别为Ⅲ类的软弱场地土，抗震设防基本烈度为Ⅳ度。土层分布如下：　　①层杂填土：灰——灰黄色，由砂土、碎石及混凝土块组成，松散-稍密状，层厚3.90～6.50m，硬质物含量约占60%，欠均质。　　②层淤泥质粉质粘土：灰色、饱水，流塑状，偶尔夹有薄层粉砂，层厚18.00～22.00m，属高压缩性软习土层。　　③层粉质粘土：灰黄色，饱水，软塑状，底板埋深23.50～26.40m，层厚.50m左右。　　④层粉细沙：青灰色，饱水，中密状，偶尔夹薄层粉质粘土，顶板埋深24.90～26.40m。揭露厚度5m，未见底，是本区多层建筑桩基的良好持力层。　　桩基采用直径为426mm的振动沉管灌注桩，桩身混凝土标号为C20，单桩极限承载力为900kN，复打桩极限承载为1300kN，设计桩长约为27m，采用桩长与贯入度双重控制。要求施工中的尖上2m范围内反插，拨管速度控制在0.6～0.8m/mni。　　二、基桩的低应变动力检测和静载荷试验　　采用PIT基桩完整性诊断仪，利用力锤对桩顶作瞬态激振，以产生脉冲应力波，并由设置在桩顶的加速度传感器接收入射波和反向波信号，该信号经电荷放大器放大后，送基桩分析系统处理，试验结果全都合格。试验原理如图1 所示，145#桩实测曲线见图2所示，其小形规划衰减，无缺陷反射波存在，桩底反射清晰，波速正常，证明桩身完好。　　在低运变动力检测后，按设计院要求对42#、23#、145#桩进行了静荷载试验，静荷载试验装置示意图见图3。本次试验采用慢速堆载法。手动油压千斤顶加载，由油压表测力，依据率定曲线确定荷载值的大小，用位移计连接应变仪人工测读并记录。发现145#桩Q～S曲线如图4所示，其单桩极限承载办仅为340kN，远远小于设计极限承载办值900kN的要求。由于145#桩静荷载试验不合格，设计院在该桩附近范围内选取158#、120#桩进行静荷载试验，但测得的单桩极限承载力均在350kN左右，远小于设计的单桩极限承载办值900kN。　　三、事故分析　　由于在桩基础的3.6m×3.6m左右范围内连续出现有3根桩承载力达不到设计要求，且是否还有其它不合格的桩尚无法确定，为确保房屋结构安全，必须调查桩基事故的原因。经检查勘察报告、设计计算书、桩基施工资料、桩基承载办试验报告等，分析桩承载力不足的原因有下述　　（1）桩尖未落在粉砂层中，而是落入空洞穴中；　　（2）静荷载试验不准确；　　（3）桩身断裂、缺陷、缩颈等；　　（4）地质报告提供的土层深度、桩侧摩阻力以及端承力不准确；　　（5）桩基施工中，由于施工单位未能按要求反插，导致桩头与土之间形成空洞，使桩端承载力为零。　　经分析，虽然勘察单位的勘察点每20几米设置一个，各勘察点之间留有较大空间，但该场地处于长江河漫滩地区，在自然地坪下20几米的深度出现古墓或空洞的可能性不大，而且打桩施工过程有监理在场证明桩均达到设计要求的贯入度，并且桩机能完全抬机，故第1种可以性排除。　　做静荷载试验的机器经过仔细检查和较准，并且试验时建设方、监理、施工单位均在现场，第二种可能性也排除。根据低应变动力检测结果可知，第三种可能亦可排除。 　　至于地质报告提供的土层深度、桩侧摩阻力和端承力不准确的问题，由于施工前在该处曾做过两次地质勘察报告，数据如图5所示，分别计算其极限承载力如下：　　第一次：　　π×0.426×(15×22.1+18×1.5)×3200×π×0.426×0.426/4=926.3kN　　第二次：　　π×0.426×(18×14.9+18×7.4+22×1.2)+3000×π×0.426×0.426/4=990.8kN　　由此可见，尽管两次地质资料在对埋深为18～26m土层和对桩的侧摩阻力以及端承力值的判断上存在差别，但其单桩极限承载办计算结果差距不大，且远大于359kN的试验值，证明地质资料对该工程事故没有直接影响。且在发现桩基出了事故之后，建设方对场地进行补充钻控，重新计算单桩极限承载办值如下：π×0.426×(15×20+18×1.7+35×1.4)+3200×π×0.426×0.426/4=937.1kN　　单桩期限承载力计算结果与根据第一次和第二次地质资料计算的单桩极限承载力结果基本吻合，故第四种可能性被排除。在对打桩施工单位的施工过程进行分析时，反映在打桩中贯入度得到充分满足，但发现打桩单位未能完全按设计院的桩尖以上两米反插的要求施工。故分析有台下可能，打桩队为满足设计要求的贯入席，且担心桩的承载为达不到设计要求，在打桩过程中选用大功率（90kW）的打桩机，锤击力量过大，加上预制桩头的强度不够，使得桩尖在进入粉细砂土层且，由于土层坚硬，加之锤击力量大，沉管部分嵌入预制桩头中，在灌注完混凝土后，沉管上拨时，施工单位又未能完全按嫖反插施工，使得桩头被拨空，桩头与土层形成空隙，导致桩的端部承载力为零，使桩的极限承载力明显达不到设计要求，如图6所示。　　第三次地质勘察报告资料分别计算桩侧极限摩阻力为：470.5kN、507。9kN，比350kN略大些，其原因主要是因为场地土为高灵敏性、易触变软土，其结构性遭到破坏，到恢复其结构性需要一定的时间（桩基施工仅一个月后，即开始静荷载试验）。故认为事故原因是由于桩基施工过程中，施工单位未能按要求反插，导致桩头与土之间形成空洞，使桩端承载力为零，静荷载试验得到了Q～S曲线仅反映了桩侧摩阻力和桩顶位移之是的关系，而非工程所需要的Q～S 曲线。　　四、事故处理措施　　为进一步证明事故分析的正确性，经建设主同意对原不合格的145#桩用静荷载试验的方式进行一步胸压，结果桩被下压15cm后，停止下沉，并且单桩承载力迅速提高到1000kN，完全满足了设计的要求，其Q～S曲线如图7所示。并证明桩头的施工中被上提了20cm左右，开成20cm高左右的空隙，而第一次静荷载的值仅为桩侧摩阻力值。　　（2）选用一种快捷的静压方式进行静压。　　由于第一种方案中静荷载试验费用较高且试验周期较长，并且不能完全发现所有不合格的桩，一是有不合格的桩未被发现，将有可能导致上部结构出现问题，故决定选用第二种方案进行处理，其工艺流程如下：对原桩头进行修补并用预制桩头进行加强→静压机进入被压桩处→送桩器夹紧被压桩→静压机架调平→开始静压→加至浮船→自行停机→移机压下一根桩。　　该加压过程历时3天，费用为2万元左右，施工周期短，比较经济合理。该桩基工程经过以上处理后，在上部结构施工完成时，沉降情况正常，说明该桩基处理方案取得了较好的效果。　　五、结论　　（1）对出现问题的桩基应从勘察、设计、施工多方面进行考察，分析基原因。　　（2）加强施工过程规范化管理。'