預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)事故的分析和處理
【摘要】預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的應(yīng)用越來越廣泛,可由于地質(zhì)條件、擠土效應(yīng)、收錘標(biāo)準(zhǔn)控制不當(dāng)?shù)确矫嫒菀滓鹨幌盗袉栴},對(duì)這些問題可以通過擴(kuò)大承臺(tái)法、改變施工法、修改設(shè)計(jì)法、復(fù)合地基基礎(chǔ)法等多種方法來處理,減少工程事故的發(fā)生。
【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力管樁;強(qiáng)風(fēng)化巖層;擠土效應(yīng);貫入度
一、前言
預(yù)應(yīng)力混凝土管樁由于具有樁身強(qiáng)度高(≧C60),施工速度快,工期短,成樁質(zhì)量可靠,監(jiān)理檢測方便,綜合單位承載力造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn),因此成為設(shè)計(jì)人員優(yōu)先選用的樁基,建設(shè)單位也普遍樂于接受。近幾年來,該樁型的得到了廣泛的應(yīng)用。
但在預(yù)應(yīng)力管樁應(yīng)用中,由于勘察、設(shè)計(jì)、施工等許多因素,稍有不慎,就可能造成事故或留下安全隱患。本文結(jié)合一些工程實(shí)踐,探討預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)事故中幾個(gè)重要但容易被忽視的問題,同時(shí)提出了對(duì)常見事故的一些處理方法。
二、幾個(gè)重要問題的探討
(一)不宜應(yīng)用管樁的工程地質(zhì)條件問題
預(yù)應(yīng)力管的廣泛應(yīng)用并不代表它能適用于任何場地。它的持力層可選擇為強(qiáng)風(fēng)化巖層,堅(jiān)硬的粘土層或密實(shí)的砂層、碎石層,一般可以打入強(qiáng)風(fēng)化巖層1~3m,即可打入N=50~60的地層,但不能打入中風(fēng)化巖和微風(fēng)化巖。
某六層宿舍樓地基工程,原設(shè)計(jì)采用¢300PHC和¢400PHC樁,用D35柴油錘施打。該場區(qū)巖基埋深較淺,淺者為12m,深者為20m,在正常的地質(zhì)條件下采用預(yù)應(yīng)力管樁無可非議。但該工地打樁50根,斷樁數(shù)為11根,破損率超過20%,有關(guān)單位召開事故分析會(huì)議,初步認(rèn)為有三個(gè)原因:(1)管樁質(zhì)量有問題;(2)打樁施工有問題;(3)地質(zhì)也有問題。最后一致認(rèn)為管樁質(zhì)量應(yīng)該是好的,施工也符號(hào)操作規(guī)程,打樁破損率高完全是工程地質(zhì)條件不適所造成的。該鉆孔地質(zhì)資料揭示:巖基埋深較淺,平均為13~14m,不是強(qiáng)風(fēng)化而是中至微風(fēng)化巖,基巖上部的強(qiáng)風(fēng)化層很薄,甚至缺少。在這種“從松軟突變到特別堅(jiān)硬的地層”中施打預(yù)應(yīng)力管樁,其破損率必然很高。原因就是沒有“緩沖層”,樁尖一下子碰到中、微風(fēng)化的硬巖,而樁身四周又都是摩擦力很小的松軟層,所以強(qiáng)大的打樁沖擊力會(huì)全部傳向樁尖并由樁尖處巖面再以壓力波反射回來,使樁身混凝土受壓破壞。最后設(shè)計(jì)改變樁型,根據(jù)該區(qū)中風(fēng)化巖基埋藏較淺的有利條件,采用了鉆孔灌注樁,得到了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。
某六層宿舍樓地處山腳坡地上,設(shè)計(jì)采用¢500預(yù)應(yīng)力管樁,用50型柴油錘施打。在施打過程中發(fā)現(xiàn)管樁打到石面時(shí),多根樁尖沿巖面滑移,樁身突然傾斜而折斷,有的雖無滑移,但樁身突然下沉,據(jù)判斷此樁可能破碎。據(jù)工程地質(zhì)報(bào)告顯示,該場區(qū)沒有反映出有障礙的存在,但應(yīng)該是一山坡地段,傾斜較大,很可能存在一些未風(fēng)化的巖塊,孤石等,不宜采用預(yù)應(yīng)力管樁。
?。ǘD土效應(yīng)引起的問題
預(yù)應(yīng)力管樁屬于擠土樁類型,尤其采用封口樁尖時(shí),其擠土效應(yīng)更明顯,引起的問題也屢見不鮮。
某五層綜合樓工程,該工程樁施工完畢1個(gè)月,采用小應(yīng)變檢測方式抽檢,以確定樁基的完整性。抽檢選取50根樁,其結(jié)果如下:樁體完整的A類樁為15根,占30%,樁體存在問題的B類樁占25根,占50%。,樁身完整性差,屬不合格的C類樁10根,占20%,數(shù)據(jù)曲線還顯示,不少樁接頭處脫落,部分樁出現(xiàn)裂縫。造成這工程事故的原因有多方面的,有接頭質(zhì)量的主要原因,但擠土效應(yīng)也是不容忽視的重要原因。此工程預(yù)應(yīng)力管樁采用十字型樁尖,擠土明顯,地理位置在江邊,上部分為含水量高的淤泥質(zhì)土,打樁時(shí)會(huì)產(chǎn)生孔隙水壓力,使擾動(dòng)的軟土抗剪強(qiáng)度降低,產(chǎn)生土體的蝕變和蠕動(dòng)變形。沉樁入土?xí)r,當(dāng)排擠的土體體積(與樁基體積相同)占沿樁范圍土體體積5%以上時(shí),就會(huì)產(chǎn)生明顯的擠土效應(yīng),造成地面土體隆起和側(cè)移,并使先完成的鄰樁向上抬起。因?yàn)橄仁┕さ臉兜撞恐С性趫?jiān)硬的土層上,接頭質(zhì)量不好,則使上下樁體脫開,有的樁頭雖未脫開,但造成上浮,樁的承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。
以上事故是忽視了擠土效應(yīng)的影響而造成的。我們必須認(rèn)真合理安排打樁順序,必要時(shí)對(duì)其不良影響采用預(yù)防措施:1.適當(dāng)擴(kuò)大樁的中心距;2.預(yù)鉆孔沉樁,孔徑約比樁徑小50~100㎜,施工時(shí)應(yīng)隨鉆隨打;3.設(shè)置袋裝砂井塑料排水板,消除部分超孔隙水壓力,減少擠土現(xiàn)象。對(duì)已出現(xiàn)土體上涌現(xiàn)象時(shí)應(yīng)通過檢測質(zhì)量,采取復(fù)打工藝及補(bǔ)樁加固等處理。
?。ㄈ?duì)收錘標(biāo)準(zhǔn)控制不當(dāng)引起的問題
收錘標(biāo)準(zhǔn)即終此打樁的控制標(biāo)準(zhǔn),對(duì)打樁工程質(zhì)量起著重要的作用。收錘標(biāo)準(zhǔn)一般應(yīng)以到達(dá)的樁端持力層,最后貫入度或最后1m沉樁錘擊數(shù)作為控制指標(biāo)。樁端持力層作為定性控制,最后貫入度或最后1m沉樁錘擊數(shù)作為定量控制。當(dāng)然,這些主要指標(biāo)隨工程條件不同而有所不同。
[Page]
有不少工程由于對(duì)主要指標(biāo)控制不當(dāng),出現(xiàn)了各種的工程質(zhì)量事故。某工程要求樁端持力層一定要打到強(qiáng)風(fēng)化巖層,結(jié)果樁的總錘數(shù)有的高達(dá)3000~4000錘,一經(jīng)小應(yīng)變檢測,有10%左右的樁出現(xiàn)了樁身質(zhì)量問題。該工程的地質(zhì)資料顯示強(qiáng)風(fēng)化巖層較深(平均30m左右),其上面有8~12m深的堅(jiān)硬風(fēng)化殘積土層,樁進(jìn)入這堅(jiān)硬的風(fēng)化殘積土層7~8m左右即可滿足設(shè)計(jì)承載力和沉降要求,若死抱住非打到強(qiáng)風(fēng)化巖層不可的觀點(diǎn),則因錘數(shù)過多而造成樁身混凝土發(fā)生疲勞破壞。某工程因?yàn)閷?duì)最后貫入度控制過嚴(yán)(最后貫入度控制值為10㎜/10擊),結(jié)果造成了不少斷樁,有的經(jīng)檢測在接頭和樁身(下接第162頁)(上接第160頁)均出現(xiàn)了裂縫。其實(shí)最后貫入度控制值不是越小越好,該值定的太小,錘擊數(shù)必然增多,不僅樁體容易內(nèi)損或被打爛,還會(huì)降低柴油錘的使用壽命。據(jù)有關(guān)資料表明,達(dá)到承載力設(shè)計(jì)值的最后貫入度控制值為20~40㎜/10擊時(shí),打樁錘的選擇是比較理想的,而且有的規(guī)范規(guī)定,PC樁最后1m錘擊數(shù)不宜超過300擊。
因此,關(guān)于收錘標(biāo)準(zhǔn)一定要具體情況具體分析,不能認(rèn)為列出這么多收錘指標(biāo),收錘驗(yàn)收時(shí)一定要全部達(dá)到這些指標(biāo)不可,應(yīng)該有所側(cè)重,突出重點(diǎn),抓住主要矛盾,參考其他指標(biāo),做綜合評(píng)定。通過試打樁來確定收錘標(biāo)準(zhǔn)是較好的辦法,通過試打樁,了解管樁的可行性,驗(yàn)證選錘的合理性,在保證承載力設(shè)計(jì)值的前提下提出比較合實(shí)際的可操作的收錘標(biāo)準(zhǔn)。
三、一些預(yù)應(yīng)力管樁常見事故及其處理辦法
目前常見預(yù)應(yīng)力管樁樁基事故按其性質(zhì)分為以下幾類:
1.測量放線錯(cuò)誤,導(dǎo)致整個(gè)建筑物錯(cuò)位或樁位偏差過大。
2.單樁承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)值。
3.?dāng)鄻叮渡頂嗔押蜆额^斷裂。
4.預(yù)制樁身傾斜。
5.沉樁深度不足。
6.土體上涌使樁上升但未斷。
對(duì)于這些問題,如何加固處理?對(duì)工程質(zhì)量的保證及工程造價(jià)的影響是非常重要的,下面提出一些常用的事故處理方法。
?。ㄒ唬U(kuò)大承臺(tái)法
常用于以下幾種事故的處理:
1.樁位偏差大。原設(shè)計(jì)的承臺(tái)平面尺寸滿足不了規(guī)范規(guī)定的構(gòu)造要求。
2.考慮樁土共同作用。當(dāng)單樁承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,可擴(kuò)大承臺(tái)并考慮與天然地基共同分擔(dān)上部結(jié)構(gòu)承載的方法處理。
3.樁基質(zhì)量不均勻,防止獨(dú)立承臺(tái)出現(xiàn)不均勻沉降,或?yàn)樘岣呖拐鹉芰?,可采用把?dú)立承臺(tái)連成整體,提高基礎(chǔ)整體性,或設(shè)抗震地梁。
(二)改變施工法
樁基事故有些是因?yàn)槭┕ろ樞蝈e(cuò)誤或施工工藝不當(dāng)而造成的,處理時(shí),一方面事故樁采用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)救措施,另一方面要改變錯(cuò)誤的施工方法,防止事故的發(fā)生,常用的處理方法有:1.改變成樁順序。2.改變成樁方法。3.改用施工機(jī)械設(shè)備。4.改鉆孔沉樁,施工時(shí)應(yīng)隨鉆隨打。5.控制沉樁速率。
(三)修改設(shè)計(jì)法
1.改變樁型,當(dāng)?shù)刭|(zhì)資料與實(shí)際不符或不適合用預(yù)應(yīng)力管樁時(shí),造成的樁基事故,可采用改樁型的方法處理。
2.改變樁入土深度,例如預(yù)制樁沉樁過程中,遇到較厚的密實(shí)粉,細(xì)砂層或堅(jiān)硬粘土層時(shí),產(chǎn)生嚴(yán)重?cái)鄻稌r(shí),常采用縮短樁長,增加樁數(shù)量。
[Page]
3.改變樁位,修改承臺(tái)等。
(四)復(fù)合地基基礎(chǔ)法。此法在利用樁土共同作用的基礎(chǔ)上,還對(duì)地基作適當(dāng)處理,提高了地積的承載力,更有效的分擔(dān)樁基的荷載。
(五)其它處理法,如復(fù)打法、糾偏法等。
?。┚C合處理法。選用各種方法的幾種綜合應(yīng)用,往往可取得比較理想的效果。
四、結(jié)語
預(yù)應(yīng)力管樁的廣泛應(yīng)用是必然的趨勢,但只有對(duì)管樁的應(yīng)用條件認(rèn)識(shí)清楚,了解清楚有關(guān)地質(zhì)資料,掌握適當(dāng)?shù)氖┕し椒?,才能減少不必要的工程事故。
【作者簡介】吳艷(1973—),女,江西蓮花人,江西省蓮花縣建筑設(shè)計(jì)院助理工程師。
(中國混凝土與水泥制品網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處)
編輯:
監(jiān)督:0571-85871667
投稿:news@ccement.com