建筑工程质量管理论文：《关于某桩基工程质量事故的分析及处理》

'　　建筑工程质量管理论文：《关于某桩基工程质量事故的分析及处理》-->某桩基工程质量事故的分析及处理　摘　要:对某一化学储罐沉管灌注桩质量事故进行了分析,找到了问题的症结,提出了解决措施。为今后同类工程勘察、设计、监理及施工提供有益的经验。　　关键词:沉管灌注桩　孔隙水压力　解决措施ANALYSISANDTREATMENTOFQUALITYACCIDENTTOTHEFOUNDATIONOFDIVINGCASINGCAST-IN-PLACEPILESAbstract:Analysisofqualityaccidenttothefoundationofdivingcasingcast-in-placepilesinaprojectisconductedandtheauthorsfoundoutthekeyreasonsandputforeasuresaybeareference forgeotechnicalinvestigation,design,supervisionandconstructionofsimilarprojects.Keyentmeasures1　工程概况1•1　场　地某工程拟建化学储罐3个,容积为3000m3,场地位于长江河漫滩地。设计采用沉管灌注桩,桩径为400,桩身混凝土强度等级为C30,桩长13•7m,桩间距为1•6m。桩身上部6m范围内配筋,下部为素混凝土。单桩极限承载力设计值为905kN。1•2　地质情况根据甲方提供的《工程地质勘察报告》可知:1)场地地层主要为第四系全新统长江冲积物,以粉细砂为主。其中埋深1•6~10•0m左右为长江河漫滩相粉质粘土夹细砂,表层近1•6m左右为近年冲填土。 2)7度地震时场地埋深13•0m以内土层为液化土层,液化等级严重,属于抗震不利地段。2　工程问题2•1　静载试验桩基施工完毕后21d,对随机抽取的桩基进行单桩竖向抗压静载试验。当试验加载至500kN时,桩基沉降陡然增加,然后荷载再也无法稳定,桩基呈破坏特征。卸载后,随即进行开挖,发现在距地表下2•3m处桩身已断裂。2•2　小应变检测根据《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)的规定,随机抽取桩基48根进行小应变检测。检测结果表明,属A类桩的有9根,占全部抽检总数的18•7%;属B类桩的有15根,占总数的31%;属C类桩的有23根,占总数的48%;属D类桩的有1根,占总数的2•3%。显然大部分桩基存在严重缺陷,如不加以处理,无法满足设计要求。与此同时,在对小应变检测曲线进行仔细分析、反复比较后发现,存在缺陷的部位均集中在地表下0~2•5m范围内。因此,初步判断桩基缺陷问题均发生在浅层。 2•3　开挖检验在初步判断的基础上,随机抽取桩进行开挖检验。共开挖5根桩,对每根桩开挖至2•6m。结果表明,这5根桩在0~2•5m内均有缩颈、断桩现象。3　桩基工程事故分析3•1　一般分析事故发生后,引起了各方高度重视,并对可能引起事故的原因逐一进行分析:1)工程勘察。本次工程引用的勘察报告系该项目一期工程时所做,位置没有变化,但同一期工程相比,地面标高有明显不同。一期工程勘探时地面标高为4•5m,而目前施工地面标高为6•5m,其间2m厚粘土系后来填筑、碾压所致。其余引用指标应无变化。2)设计。依据甲方提供的勘察报告进行设计。从表面上看,似乎十分合理,然而却忽略了表层回填的2m厚粘土。由于对该层回填土未引起足够重视,为工程问题留下了隐患。 3)施工。按施工图及设计要求的工艺施工。最初打桩时发现有沉桩现象,即桩自身会下沉,在请示监理及甲方后,采用回灌混凝土并加以振密方法来弥补桩头的“不足”。综上所述,建设方、设计方、施工单位和监理单位对于施工中发生的不正常现象均没有加以重视或者说没有意识到问题的严重性,以致于酿成桩基事故。3•2　综合分析在对地层特性、桩基布置等加以分析后,我们认为造成本次事故的原因主要在下列几个方面:1)在桩长深度范围内,除地表层粘土外,其余各层均为粉砂或粉砂夹粉质粘土。参照《建筑地基基础规范》(GB50021-2001)并对照土的原位测试结果可知,桩周土体均处于松散~稍密状态。在沉管振动施工时,砂土骨架在循环剪切荷载作用下将产生塑性体积应变。由于动荷载作用时间很短,饱和砂土来不及排水,为保持其体积不变,作用于土骨架上的静应力有一部分要转换到孔隙水上,使土骨架因“卸载”而发生回弹,使之抵消由剪切荷载引起的塑性变形,随着循环的进行,可恢复的弹性应变能完全释放,有效应力等于零,此时就发生液化现象。之后,若土体发生了排水,则残余孔压逐渐消散,应力又会转移到土骨架上,土骨架又受到压缩,砂土又重新固结,达到新的稳定,其结果是土体产生明显下沉。2)表面2 m厚的粘土层经碾压后,在地表形成了一个致密的硬壳层,其渗透系数很小。客观上,它阻断了超静孔隙水压力在垂直方向上的消散,而桩基的施工恰好为超静孔压在垂直方向上的消散提供了可能。这一点可以从现场施工时,相邻桩有喷砂现象得到证实。这从另一角度也告诉我们,超静孔隙水压力在混凝土尚未初凝时仍然可以通过混凝土向上扩散。这样在表层粘性土中的桩产生离析、夹泥现象均属正常。3)在桩基施工过程中,超静孔隙水压力在水平方向的影响很大,其范围可达数倍直径以上[1]。笔者曾在松散饱和砂土中利用振冲器进行加固地基的试验,发现其液化范围达2•0m[2]。在本工程桩基施-->工时,既没有采取跳打也没有延长时间间隔,而是连续施工,再加上表层硬壳层的影响,第1根桩的孔压尚未完全消散,第2根桩的孔压又将产生,孔压相互迭加。这样,初凝之前的混凝土要经受超静孔压及由此产生的液化土体的反复作用,土体的液化使桩体侧向约束解除,再加上自身重量的缘故,混凝土外扩,桩基产生缩颈、坍落,桩顶出现下沉也属必然。“掉桩、断桩”现象明显并由此产生。4)桩基的不断施工造成土层不断液化,随着孔压的消散(冒砂),地层下陷,而表层硬壳层的存在,又形成了拱的作用,这样在冲填砂与表面粘土间形成了一个强影响层,从而使得大部分桩基在该交界处剪断、缩颈,这是造成本次工程事故的主要原因。 4　事故处理4•1　处理原则在对事故原因进行分析后,为验证分析结论,在开挖后的桩上(开挖并凿至2•5m深度处)又进行了3组静载荷试验。试验结果表明,3根桩的单桩极限承载力均超过了设计提出的905kN要求。本着技术可靠、施工可行、经济且工期短的原则,决定采用人工大开挖加接桩方案。大开挖后的桩基情况表明,上述分析判断完全正确。在2•5m以内有1/3桩已被水平剪断,工人用力就能推动。另有近1/3的桩有缩颈,有几根桩中间完全断开,仅留下几根钢筋,断开距离达50cm,更有甚者,桩呈空心管状。总之,现场情况令人触目惊心。4•2　接桩施工及检测为加快施工进度,在接桩处理上采取了与桩直径等同的混凝土预制管立模方案,这样大大缩短了工期。接桩后重新进行了小应变动测,检测结果表明,绝大部分桩属A类桩,少数桩属B类桩。5　结　论 对于在长江河漫滩地上表层有粘性土的工程采用沉管灌注桩应做好以下几点:1)设计方一定要重视现场状况与业主方提供的勘探报告之间的关系,尤其是地面标高等。2)在利用桩基或其他方法处理粉土及松散砂土时一定要考虑到土层的液化特性。要充分考虑液化在本项目中可能造成的影响。3)要充分重视试桩及刚开始打桩时的情况,在时间允许的情况下力求通过现场静载试验来确定单桩承载力,从而及时指导设计。4)要将施工时现场所发生的各种现象及时反馈给设计方,以便针对施工中出现的现象进行分析归纳,并加以调整,以便指导下一步施工。'