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高層商住樓工程樁基事故分析與處理工學(xué)論文
在較弱地基上進(jìn)行單樁承載力較大的靜壓預(yù)制管樁施工，樁位偏移和斷樁事故時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響工程質(zhì)量、工程造價(jià)和工程進(jìn)度。雖然這些建筑物及基礎(chǔ)各異，但是這些工程的地質(zhì)條件均為含水量較高軟弱地基，均采用高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁，引發(fā)事故的主客觀因素有相同或類似之處。因此分析此類樁基工程事故的原因，吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，避免此類事故再次發(fā)生，有其實(shí)際意義。
某高層商住樓，長(zhǎng)56m，
寬16.6m。建筑高度84m。建筑面積26029㎡，地上28層，地下局部地下室，鋼筋砼框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)埋深5.9m，采用Φ500(壁厚125mm)或Φ400(壁厚95mm)繪高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)單樁豎向承載力極限值Φ500(400)≥3700(2900)KN，單樁豎向承載力特征值Ra≥1850(1450)KN，設(shè)計(jì)有效樁長(zhǎng)36m，實(shí)際施工38m，樁總數(shù)173根。當(dāng)壓樁完成，基槽開挖后，發(fā)現(xiàn)大部分管樁向東南側(cè)方向發(fā)生不同程度的斷裂傾斜。
場(chǎng)區(qū)抗震設(shè)防烈度6度，基本地震加速度0.05g，抗震設(shè)防類別丙類，設(shè)計(jì)地震分組第一組，場(chǎng)地土類型為中軟場(chǎng)地土，Ⅱ類建筑場(chǎng)地。
場(chǎng)區(qū)地貌單元屬長(zhǎng)江沖洪積和
湖相淤積交互沉積形成的長(zhǎng)江一級(jí)階地。場(chǎng)地原為菜地和魚塘，施工期場(chǎng)地地面略有起伏。絕對(duì)標(biāo)高在23.00—24.26m之間，場(chǎng)區(qū)整平標(biāo)高24.00m，場(chǎng)地±0.000設(shè)計(jì)標(biāo)高為24.64m，比路面標(biāo)高高0.3m。
根據(jù)勘察報(bào)告，擬建場(chǎng)地地層在勘探深度范圍內(nèi)自上而下主要由雜填土，第四系全新統(tǒng)沖洪積和湖相淤積形成的粘性土與砂土，47.2m以下為新生界上第三系中新統(tǒng)泥質(zhì)砂巖。各巖土層主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)詳見表1：各土層中雜填土及粘性土承載力低，壓縮性較高;第⑧層粉砂中等密實(shí)，層位穩(wěn)定，是較為理想的樁基持力層。
樁基施工從2010年9月底開始，到2010年10月底完工，全部管樁30天施工完畢。采用680型靜壓樁機(jī)施工，配重加機(jī)身自重4800KN。擬建建筑物東偏北有一魚塘。
1.工程概況
2.工程地質(zhì)條件3.樁基施工與檢測(cè)表1各土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)表2樁基靜載試驗(yàn)成果4.樁機(jī)事故原因及處理5.經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)4.1基坑開挖工程樁施工完畢后開始基坑開挖工作，建設(shè)單位和施工單位從節(jié)約資金考慮沒作基坑設(shè)計(jì)與支護(hù)，按1：2的坡率放坡開挖。施工采用大型挖機(jī)進(jìn)行土方開挖，為便于場(chǎng)區(qū)外圍空地回填和塔吊安裝，開挖順序由東南角開始逐步向北西面開挖，開挖土方直接堆在地表。一次性土方堆高6m—7m左右，再用推土機(jī)和挖土機(jī)二次轉(zhuǎn)運(yùn)。當(dāng)開挖至場(chǎng)區(qū)北側(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)大部樁基向東南方向明顯傾斜�；坶_挖完后，經(jīng)檢測(cè)單位進(jìn)行底應(yīng)變檢測(cè)，共有113根樁為Ⅲ、Ⅳ類樁，占總樁數(shù)比例65%，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量樁頂偏移120—950mm，為驗(yàn)證小應(yīng)變準(zhǔn)確性，現(xiàn)場(chǎng)抽樣開挖至可疑部位，均發(fā)現(xiàn)管壁有水平裂縫。
4.2事故原因
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與分析，造成該工程樁基傾斜，斷裂主要有以下幾方面原因：
4.2.1地層條件原因依據(jù)勘察報(bào)告，場(chǎng)區(qū)上部土層大多為高壓縮軟弱地層。
地基承載力較低，在地表硬化程度達(dá)不到規(guī)范規(guī)定承載力前題下，不應(yīng)采用大功率樁機(jī)設(shè)備施工《湖北省預(yù)應(yīng)力混凝土管樁技術(shù)規(guī)程》(DB42/489—2008)第8.11條第3款規(guī)定，表層土承載力特征值不宜小于120KPa，開挖時(shí)更不應(yīng)在地表堆6—7m高的土方。
4.2.2樁機(jī)施工原因
樁機(jī)施工單位是首次施工這種復(fù)雜地質(zhì)條件下的樁基工程，當(dāng)樁機(jī)單位面積壓力超過場(chǎng)地土的容許承載力，樁機(jī)移動(dòng)出現(xiàn)下陷的情況下，沒有采取必要的應(yīng)對(duì)措施，明顯缺乏相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)。
4.2.3基坑開挖施工原因
(1)基坑底落在③層淤泥質(zhì)粘土層上，當(dāng)基坑一側(cè)開挖卸載一側(cè)堆載時(shí)，在該土層中間易形成滑移面，對(duì)樁產(chǎn)生側(cè)向水平推力。況且基坑開挖時(shí)又不是分層逐步開挖，而是一步開挖到基底標(biāo)高，土層應(yīng)力釋放過快。
(2)由于施工單位對(duì)預(yù)應(yīng)管樁的特點(diǎn)及土質(zhì)性質(zhì)不了解，基坑開挖過程中挖機(jī)和推土機(jī)頻繁地在開挖管樁一側(cè)來回運(yùn)行碾壓，對(duì)樁施加了很大的側(cè)向推力，進(jìn)一步促使了樁的傾斜和斷裂，是此次樁基工程事故的重要原因。
高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁的特點(diǎn)是：抗壓性能極強(qiáng)，豎向承載力高，抗剪性能差，水平承載力低。本工程預(yù)應(yīng)力管樁在上層土體剪切破壞移動(dòng)和側(cè)向水平推力的共同作用下發(fā)生脆性斷裂和傾斜。
4.3樁基處理
4.3.1樁基處理方案選擇高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁斷裂、傾斜的處理是不考慮斷樁的承載力，對(duì)傾斜在2—3%內(nèi)的樁進(jìn)行靜載試樁后再承載力折減，考慮是否重新進(jìn)行補(bǔ)樁。而本項(xiàng)工程Ⅲ、Ⅳ類樁分布面大，數(shù)量多，位置較為集中，坑底又是淤泥質(zhì)粘土，承載力低，靜壓機(jī)械無法重新進(jìn)入基坑內(nèi)施工。鑒于以上因素，樁基處理時(shí)只能選擇輕型機(jī)械設(shè)備施工方案。
(1)原基礎(chǔ)型式不變，選用Φ600的鉆孔灌注樁，樁端標(biāo)高與原管樁一致，但施工周期較長(zhǎng)，造價(jià)高。
(2)原基礎(chǔ)型式不變，還是采用Φ500(Φ400)的高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁，樁長(zhǎng)與原施工長(zhǎng)度一致，則用錘擊式樁機(jī)施工，但錘擊樁機(jī)穿越20m中密砂層難度很大。
(3)將管樁減短，有效樁長(zhǎng)20—24m，按貫入度控制(單樁承載力特征值Ra≥1100KN)，采用樁筏基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。
本項(xiàng)工程經(jīng)錘擊管樁反復(fù)試打施工比較，最終選擇方案③施工。
4.3.2處理與檢測(cè)
(1)排干坑底積水，坑底利用建筑垃圾硬化，利用錘擊式樁機(jī)施工，按貫入度將樁長(zhǎng)控制在20—24m之間，經(jīng)計(jì)算，要求每根樁豎向承載力特征值不小于1100KN。
(2)樁施工完畢后，選取了三根樁進(jìn)行單樁靜載試驗(yàn)，其結(jié)果滿足單樁承載的設(shè)計(jì)要求，樁身完整性檢測(cè)也滿足要求。
該工程樁基事故發(fā)生后，各有關(guān)部門都很重視，經(jīng)過調(diào)查分析，查明了原因。樁基發(fā)生傾斜斷裂的客觀原因是場(chǎng)區(qū)地質(zhì)條件較差，但在樁機(jī)施工和基坑開挖過程中并未引起相關(guān)單位的高度重視。相反，在缺乏對(duì)場(chǎng)地條件充分評(píng)估的前題下，一味想降低成本，搶工期，而且施工措施不當(dāng)，最終造成嚴(yán)重后果，其教訓(xùn)是深刻的。
(1)施工單位對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)情況缺乏了解，缺乏復(fù)雜地質(zhì)條件下的施工經(jīng)驗(yàn)。對(duì)該地質(zhì)條件下基坑開挖對(duì)樁的影響未引起重視，導(dǎo)致施工方法及措施存在失誤。
(2)預(yù)應(yīng)力管樁的抗剪性能差，因此基坑開挖不應(yīng)在基坑邊緣推土，同時(shí)應(yīng)避免大型機(jī)械在管樁附近一側(cè)工作，對(duì)樁體造成較大水平推力。
(作者單位：盛傳福，洪湖市勘察測(cè)繪院;劉之明，湖北教建建設(shè)集團(tuán)有限公司;鄒明，麻城市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站 )
3.工業(yè)建筑中熱水系統(tǒng)的循環(huán)設(shè)計(jì)
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