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岩土研究院

锤击沉管灌注桩工程事故的分析处理

315 2022-07-12 09:28:15

近年来,锤击沉管灌注桩因其施工速度快,单位体积桩费用低,承载力较高,桩的长、短可以及时调整等优点,在我国工程界越来越受到重视和被广泛应用。但是,该桩型也和其它灌注桩一样,存在一些不足和缺陷,诸如,桩身质量稳定性较差,易产生缩径、离析、蜂窝和断桩等。大家都知道,若基桩存在明显缺陷,就会给上部建筑物留下隐患。因此,设计、施工单位必须结合工程场地地层特征,严格按规范、成桩工艺设计与施工。之后,必须按规范规定,对工程桩进行完整性检测,否则,技术、设备和经验丰富的专业打桩公司,也会因各种因素影响而发生工程质量事故,鲁西某县办公综合楼的锤击沉管灌注桩质量事故就是一例。


一、工程概况

鲁西某县办公综合楼为4层,局部5层,楼顶为高 30m 的通讯铁塔;楼长50m,宽15m。由某市设计院设计,基础选用锤击沉管灌注桩,设计桩长10m,桩径 0.4m,总桩数197 根;钢筋笼长10m,主筋 6φ18,箍筋 φ8,加劲箍筋 φ12,设计混凝土等级为C20,单桩承载力要求 420kN。桩顶标高为自然地坪。地层由上至下为杂、素填土,粉质粘土,粉土∶桩端持力层为粉土;潜水面在桩端以下。由此可见,该工程场地具有好的地层地质条件。


基桩工程采用招标方式,选用技术、设备较强的专业施工公司。于1995年12月首先施工3组静载荷试桩,经静载荷试验满足设计要求,其后按原设计方案施工,工程基桩于1996年2月全部结束。


二、基桩试验

1.静载荷试验

该工程按照规范规定程序执行,首先进行了3组静载荷试验。静载荷试验采用慢速维持荷载法,油压千斤顶加荷,锚桩横梁反力装置,百分表观测试桩下沉量。经静载荷试验,3 组试桩的荷载值和沉降量均满足设计要求,故工程桩均按原设计施工。


2.低应变动测完整性检测试验

反射波法基桩完整性检测是在全部基桩竣工后,按 20%抽检。首次抽检后,发现桩顶以下 2m 内存在蜂窝、空洞的基桩可达 30%,显然这是工程所不允许的。其典型的实测曲线图详见图1、图 2。在完整性检测时,对已进行了静载荷试验的 3 根桩也做了检测,检测结果发现其中一根桩在 1.2m 处存在蜂窝缺陷,其实测曲线图详见图3。


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对检测分析推断的缺陷基桩进行了开挖,从开挖结果看,凡是开挖的基桩均在2.0m 内存在一段或局部呈蜂窝状夹空洞缺陷,特征是仅有石子相互接触,石子间未被水泥砂子充填。其中一根静载荷试验合格的基桩在1.4m处外观局部呈蜂窝状,用手锤击打发现在桩身内有10cm×10cmn×10cm 的空洞。


根据检测及开挖情况,检测、设计和建设方决定,将全部基桩周土下挖 2m,将有缺陷的基桩截掉。为了解下部桩身质量,重新对全部基桩进行完整性检测。此次检测表明,桩顶以下除个别基桩在 1m 左右有缺陷外,其余基桩合格。


三、工程事故分析

根据试桩资料与开挖观察缺陷部位特征,造成本次工程质量事故的因素有以下几方面。1.基桩的混凝土级配不太合理,粗骨料偏大,且极不均匀,混凝土和易性差,是造成桩身一段或局部呈蜂窝状,空洞缺陷的主要因素。


2.根据《建筑桩基技术规范》,当桩身直径为300~2000mm 时,截面配筋率可取0.65%~0.2%的规定。而本工程的主筋为618,其配筋率为1.2%,明显高于规定,致使主筋净距减小,其部分粗骨料大于钢筋间最净距的1/3,使得粗骨料通过困难,也是造成桩身缺陷的原因之一。


3.混凝土搅拌不均匀,塌落度小,上部混凝土自重减轻又缺少压力及振捣,同样是锤击沉管漉注桩易产生浅部缺陷的原因。

4.施工人员的责任心不强,在材料的选配,混凝土的搅拌及灌注中,缺乏力度管理。


四、处 理 措 施

为确保建筑物的安全,在截掉桩身缺陷后,对全部基桩进行了完整性检测,检测结果表明,该桩顶以下,桩身完整,无明显缺陷。依据上述结论,对该项基桩工程质量事故做了如下处理。


根据建筑物的安全度及当地建筑材料,采用了将桩周土全部开挖,在截掉的桩身部位支模,重新浇滥混凝土至设计标高,其开挖基坑全部回填中砂并夯实。工程于1996年底交付使用,未发现不良现象。


五、结 束 语

通过该项锤击沉管灌注桩工程事故的实例分析,可见在较好的场地地层条件下,施工单位也必须抓好以下几方面的工作∶

1.首先必须对场地地层、桩位图和桩身结构图进行认真分析,针对其特征和要求,选择相适宜的混凝土级配和施工方法。例如,本工程含筋高,若选择低一级别的粗骨料,其效果可能就好。


2.锤击沉管灌注桩必须严格按规范规程中的有关规定精心施工;在混凝土的搅拌时间和塌落度的控制方面往往忽视,应引起施工单位的高度重视,采用有力的管理手段。


3.基桩竣工后的完整性检测,必须加以重视,否则,就如本工程的静载荷试桩虽满足设计要求,而在其桩身上部存在明显缺陷,一旦长期承受建筑物荷载,会给建筑物留下不安全因素。


4.在基桩上部普遍存在缺陷时,本工程所采用的处理方法,可供参考。