振動沉管灌注樁工程事故分析與處理
2009-09-28
振動沉管灌注樁（亦稱為沉拔管灌注樁），其主要是依靠樁的錘產生的激振力，使樁管沉入土中，在樁管內放置鋼筋籠灌入砼，并伴隨著振動拔管的過程，使樁身砼密實。因為這種施工工期短，操作工藝簡易，承載力高，施工方便，節(jié)省材料等優(yōu)點，被廣泛地應用于軟弱地區(qū)的地基處理。但是由于其成孔、灌注砼、成樁等都處于隱蔽狀態(tài)，施工質量不易控制，即使是一些施工經驗豐富的施工單位，也可能由于各種因素的影響而發(fā)生工程質量事故，從而影響整個工程的經濟效益，宣化某住宅樓的振動沉管灌注樁的質量事故就是一例。
一 工程概況
宣化某住宅樓是一幢七層居民住宅樓，該樓東西長46.50米，南北寬15.90米，磚混結構，其基礎設計為條形基礎梁下的振動沉管灌注樁，樁長4.5米~11米不等，樁徑0.3777米，樁身砼強度設計等級C20，樁端持力層為礫砂層，單樁設計承載離不小于380KN，鋼筋籠長3.0米，主筋4Φ12，螺旋箍筋Φ6＠200，每隔1.5米加焊Φ12加強箍一個，樁基造孔與成樁選用步履式ZCB-45型振動沉管打樁機，整個工程工完成工程樁286根。
場地地貌屬山前沖洪積傾斜平原的前端，地層主要由人工土層、第四紀沖湖積層和第四紀沖洪積層組成。
1、人工土層：厚度1.90~2.60米之間變化，層底標高變化在603.81~605.46米，成份為粘土，含磚塊、煤屑等生活垃圾，濕~很濕，軟塑~流塑狀。
2、第四紀新近沖湖積層：
主要由粉土、粉質粘土、粉砂組成，厚度在1.65~3.5米之間，層底標高變化在601.03~602.42米之間。
3、第四紀沖洪積層：
主要由中粗砂，角礫、礫砂、粉質粘土、粉土、粉細砂組成。
4、地下水在標高605.24~605.61之間，屬潛水類型，經流方向由北向南。
二 樁基測試
對樁基進行了承載力和樁基完整性檢測，鑒于鄰近場地的靜載試驗資料齊全，該工程與鄰近場地地質條件、成樁工藝、樁徑、施工單位一致，故靜載僅取2根樁做施工檢驗性試驗，即加載至760KN時，當不出現規(guī)范規(guī)定的破壞特征時，即認為承載力合格，后經靜載試驗檢驗，兩根試樁在760KN時均未出現破壞特征。且沉降量不大于40mm，故承載力檢驗合格。
采用反射波法，動測樁基完整性，檢測儀器采用的是中科院武漢巖土力學所的RSM-12G，其中分二次共隨機抽測35根樁，第一次測20根，發(fā)現有6根斷樁，這6根主要集中在西側，后又在西側加測15根樁，試樁位置見圖一。
樁基檢測結果如下：
序 號
樁 號
樁 長
波 長
樁身澆筑質量情況
1
285
7.0
3600
Ⅰ
完整
2
26
6.0
3600
Ⅰ
完整
3
275
9.0
3550
Ⅱ
基本完整
4
236
1.
3450
Ⅲ
2.47米斷樁
5
223
5.9
3500
Ⅰ
完整
6
206
6.3
3450
Ⅲ
2.97米斷樁
7
176
5.6
3600
Ⅰ
完整
8
180
5.8
3600
Ⅰ
完整
9
130
6
3450
Ⅰ
完整
10
80
8.22
3500
Ⅰ
完整
11
93
5.5
3500
Ⅰ
完整
12
142
5.3
3400
Ⅱ
基本完整
13
156
6.1
3400
Ⅲ
2.52米斷樁
14
205
4.5
3500
Ⅲ
2.70米斷樁
15
12
4.5
3600
Ⅰ
完整
16
20
3450
Ⅰ
完整
17
42
5.0
3300
Ⅰ
完整
18
16
4.8
3400
Ⅰ
完整
19
62
5.3
3450
Ⅰ
完整
20
90
5.5
3323
Ⅲ
2.56米斷樁
21
278
9.0
3440
Ⅰ
完整
22
281
6.0
3550
Ⅲ
2.40米斷樁
23
270
5.8
3241
Ⅰ
完整
24
241
6.5
3500
Ⅰ
完整
25
245
6.4
3478
Ⅲ
2.60米斷樁
26
265
10
3520
Ⅲ
4.63米斷樁
27
262
7.0
3451
Ⅰ
完整
28
247
10
3417
Ⅰ
完整
29
227
5.2
3400
Ⅲ
2.45米斷樁
30
223
5.8
3500
Ⅰ
完整
31
220
10
3500
Ⅲ
4.55米斷樁
32
194
6.3
3500
Ⅲ
4.15米斷樁
33
210
5.5
3500
Ⅲ
2.97米斷樁
34
191
6.6
3500
Ⅰ
完整
35
188
8.6
3200
Ⅲ
3.67米斷樁
其中為了驗證測試結果的準確性，由施工單位現場將236#樁開挖，實踐證明檢測結果正確，236#樁在2.65米處斷裂。
三 事故分析
綜合分析樁基檢測資料，造成嚴重工程樁質量事故的主要原因有以下幾個方面：
1、工程樁間距偏小，根據規(guī)范《JGJ94—94》規(guī)定：對于飽和軟土中的擠土灌注樁，最小樁距為4d（d為樁徑），而該樁距僅為3d（即1.2m），當已灌砼初凝后，在鄰樁沉管過程中，土受擠壓產生水平推力使樁產生斷裂。
2、由于是屬于擠土樁，土體受擠后，向薄弱處傳遞擠壓力，而使地面出現隆起現象，形成對鄰樁的摩擦，構成一個向上的拉力，而使樁斷裂。
3、砼的級配不太合理，坍落度較小，施工灌注砼的坍落度為3~5厘米，而規(guī)范中規(guī)定對于擠土樁的坍落度至少為8~10厘米，由于坍落度小極易造成樁身砼離析，夾泥和蜂窩。
4、拔管速度過快，根據規(guī)范規(guī)定振動沉管灌注樁在管內灌滿砼后宜振5~10s，再開始拔管，應邊振邊拔，每拔0.5~1.0米停拔振動5~10s，如此反復，軟弱土層中宜控制在0.6~0.8m/min，由于拔管速度快，停拔振動時間短，或根本不停振，極容易造成縮徑、夾泥，樁身斷裂，造成工程樁質量事故。
四 事故處理
為了保證上部建筑的安全，對樁基質量事故提出如下三種處理方案：
1、對于數量比較多的斷樁，不宜單獨逐個處理，可將原樁基上斷面500X500mm2的承臺梁改為片筏樁基礎，片筏基礎厚度為250mm，片筏配筋為Φ14＠200。
2、對于缺陷深度在1~3米的斷樁，可將原來斷的樁段挖去，加套略大于原樁徑的鋼箍或鋼筋砼水泥管，清理干凈斷裂位置，設素水泥漿一道，再重新灌注砼補做樁段。
3、對于缺陷深度在3米以下的樁，由于地下水位較高和土質較軟，開挖補樁對于施工是較為困難的，可采取在原500X500mm2承臺梁下作放大角，放大角寬度在1200~1800mm（根據單樁承載力和樁基在建筑平面上的位置確定），下設Φ12＠180受力筋及Φ6＠200分布筋，放大部分長度以相鄰軸線長度為準，組成一個復合的樁~梁~土受力體系，以保證荷載的重新分布，減輕原缺陷樁的荷載負擔（具體如圖2示）。
五 個人體會
通過該工程振動沉管灌注樁質量事故的分析和處理可以得出：
1、振動沉管灌注樁從成孔、灌注砼及成樁的整個過程看，都是處于隱蔽工程，因此樁基施工除應嚴格按照規(guī)范中的有關規(guī)定精心施工外，對于不同的工程施工，還應制定出相應的施工方案，采取相應措施，加強工程的施工管理與監(jiān)督。
2、工程地質資料是整個工程地質情況的概述，樁位布置圖是樁基施工的依據，對于工程地質資料和布樁特點，應認真分析和研究，在沉樁過程中，從樁管的沉降難易程度確定土層的軟硬，拔管時在軟硬土交界處，應停拔振動5~10s。如果樁距偏小，可采取跳打施工。
3、就本工程而言，采取方案一對工程質量事故進行了處理較為合適，同時方案二、三在樁基工程質量事故處理中也可應用，經工程實踐表明，施工簡單，速度快，是一種行之有效的處理方法。
4、通過書本上的理論知識的學習，初步了解有關灌注樁的質量檢測以及事故分析和處理。對今后的工作有重要作用。
