高層商住樓工程樁基事故分析與處理工學論文
在較弱地基上進行單樁承載力較大的靜壓預制管樁施工，樁位偏移和斷樁事故時有發(fā)生，嚴重影響工程質量、工程造價和工程進度。雖然這些建筑物及基礎各異，但是這些工程的地質條件均為含水量較高軟弱地基，均采用高強度預應力管樁，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)驗教訓，避免此類事故再次發(fā)生，有其實際意義。
某高層商住樓，長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—剪力墻結構，基礎埋深5.9m，采用Φ500(壁厚125mm)或Φ400(壁厚95mm)繪高強度預應力管樁基礎。設計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，設計有效樁長36m，實際施工38m，樁總數(shù)173根。當壓樁完成，基槽開挖后，發(fā)現(xiàn)大部分管樁向東南側方向發(fā)生不同程度的斷裂傾斜。
場區(qū)抗震設防烈度6度，基本地震加速度0.05g，抗震設防類別丙類，設計地震分組第一組，場地土類型為中軟場地土，Ⅱ類建筑場地。
場區(qū)地貌單元屬長江沖洪積和
湖相淤積交互沉積形成的長江一級階地。場地原為菜地和魚塘，施工期場地地面略有起伏。絕對標高在23.00—24.26m之間，場區(qū)整平標高24.00m，場地±0.000設計標高為24.64m，比路面標高高0.3m。
根據(jù)勘察報告，擬建場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)泥質砂巖。各巖土層主要物理力學性質指標詳見表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，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型靜壓樁機施工，配重加機身自重4800KN。擬建建筑物東偏北有一魚塘。
1.工程概況
2.工程地質條件3.樁基施工與檢測表1各土層物理力學性質指標表2樁基靜載試驗成果4.樁機事故原因及處理5.經(jīng)驗與教訓4.1基坑開挖工程樁施工完畢后開始基坑開挖工作，建設單位和施工單位從節(jié)約資金考慮沒作基坑設計與支護，按1：2的坡率放坡開挖。施工采用大型挖機進行土方開挖，為便于場區(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，再用推土機和挖土機二次轉運。當開挖至場區(qū)北側時發(fā)現(xiàn)大部樁基向東南方向明顯傾斜�；坶_挖完后，經(jīng)檢測單位進行底應變檢測，共有113根樁為Ⅲ、Ⅳ類樁，占總樁數(shù)比例65%，現(xiàn)場測量樁頂偏移120—950mm，為驗證小應變準確性，現(xiàn)場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)場調查與分析，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)勘察報告，場區(qū)上部土層大多為高壓縮軟弱地層。
地基承載力較低，在地表硬化程度達不到規(guī)范規(guī)定承載力前題下，不應采用大功率樁機設備施工《湖北省預應力混凝土管樁技術規(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，開挖時更不應在地表堆6—7m高的土方。
4.2.2樁機施工原因
樁機施工單位是首次施工這種復雜地質條件下的`樁基工程，當樁機單位面積壓力超過場地土的容許承載力，樁機移動出現(xiàn)下陷的情況下，沒有采取必要的應對措施，明顯缺乏相關施工經(jīng)驗。
4.2.3基坑開挖施工原因
(1)基坑底落在③層淤泥質粘土層上，當基坑一側開挖卸載一側堆載時，在該土層中間易形成滑移面，對樁產(chǎn)生側向水平推力。況且基坑開挖時又不是分層逐步開挖，而是一步開挖到基底標高，土層應力釋放過快。
(2)由于施工單位對預應管樁的特點及土質性質不了解，基坑開挖過程中挖機和推土機頻繁地在開挖管樁一側來回運行碾壓，對樁施加了很大的側向推力，進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。
高強預應力管樁的特點是：抗壓性能極強，豎向承載力高，抗剪性能差，水平承載力低。本工程預應力管樁在上層土體剪切破壞移動和側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預應力管樁斷裂、傾斜的處理是不考慮斷樁的承載力，對傾斜在2—3%內(nèi)的樁進行靜載試樁后再承載力折減，考慮是否重新進行補樁。而本項工程Ⅲ、Ⅳ類樁分布面大，數(shù)量多，位置較為集中，坑底又是淤泥質粘土，承載力低，靜壓機械無法重新進入基坑內(nèi)施工。鑒于以上因素，樁基處理時只能選擇輕型機械設備施工方案。
(1)原基礎型式不變，選用Φ600的鉆孔灌注樁，樁端標高與原管樁一致，但施工周期較長，造價高。
(2)原基礎型式不變，還是采用Φ500(Φ400)的高強預應力管樁，樁長與原施工長度一致，則用錘擊式樁機施工，但錘擊樁機穿越20m中密砂層難度很大。
(3)將管樁減短，有效樁長20—24m，按貫入度控制(單樁承載力特征值Ra≥1100KN)，采用樁筏基礎設計。
本項工程經(jīng)錘擊管樁反復試打施工比較，最終選擇方案③施工。
4.3.2處理與檢測
(1)排干坑底積水，坑底利用建筑垃圾硬化，利用錘擊式樁機施工，按貫入度將樁長控制在20—24m之間，經(jīng)計算，要求每根樁豎向承載力特征值不小于1100KN。
(2)樁施工完畢后，選取了三根樁進行單樁靜載試驗，其結果滿足單樁承載的設計要求，樁身完整性檢測也滿足要求。
該工程樁基事故發(fā)生后，各有關部門都很重視，經(jīng)過調查分析，查明了原因。樁基發(fā)生傾斜斷裂的客觀原因是場區(qū)地質條件較差，但在樁機施工和基坑開挖過程中并未引起相關單位的高度重視。相反，在缺乏對場地條件充分評估的前題下，一味想降低成本，搶工期，而且施工措施不當，最終造成嚴重后果，其教訓是深刻的。
(1)施工單位對現(xiàn)場的地質情況缺乏了解，缺乏復雜地質條件下的施工經(jīng)驗。對該地質條件下基坑開挖對樁的影響未引起重視，導致施工方法及措施存在失誤。
(2)預應力管樁的抗剪性能差，因此基坑開挖不應在基坑邊緣推土，同時應避免大型機械在管樁附近一側工作，對樁體造成較大水平推力。
(作者單位：盛傳福，洪湖市勘察測繪院;劉之明，湖北教建建設集團有限公司;鄒明，麻城市建筑工程質量監(jiān)督站 )
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