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1、振动沉管灌注桩事故分析及加固处理杨 勇,姚直书,黄小飞(安徽理工大学土木工程系，安徽 淮南 232001)摘要采用静载荷法和低应变动测法对某一安居工程的振动沉管灌注桩进行了测试，结果表明基桩存在质量问题，并根据测试结果将工程桩分成类。然后对质量事故产生的原因进行了分析，并采取了加固措施，实践表明，效果良好。关键字 振动沉管灌注桩，监测，事故分析，加固处理1 前 言 振动沉管灌注桩因其工效高和造价低廉，在国内外工程界得到广泛运用。但是，由于其成孔、灌注混凝土、成桩都处于隐蔽状态，质量难以控制。若某一工程桩达不到设计要求，就会造成建筑物的不均匀沉降，轻则产生裂缝，重则造成倒塌事故。因此，必须严格遵
2、照施工规范、施工工艺进行施工，而且要特别注重对工程桩的质量检测。否则，即使是装备齐全、经验丰富的施工单位也会因各种因素的影响而发生工程事故，从而影响整个工程的经济效益。地处东南沿海某市安居工程的振动沉管灌注桩质量事故就是一例1。2 工程概况该工程为某房地产公司开发的安居工程，工程总建筑面积近 7350m2，框架结构七层，基础采用振动沉管灌注摩擦桩，桩径 426mm，有效桩长 29.5m， ，主筋为 612，箍筋为8400，钢筋笼长 11m，加劲箍 103000，混凝土强度等级 C20，单桩设计承载力550KN，总桩数 256 根。该工程地层为滨海沉积层，土性为：地表浅层约 1.5m 的耕植土，
3、其下为厚 3545m 的淤泥和淤泥质粘土，桩端持力层为淤泥质粘土。3 基桩试验及其结果3.1 静载荷试验基本原理:在试验桩桩顶逐级施加持续荷载,记录荷载、位移与时间的关系，分析、确定单桩承载力2。按规范要求,该工程进行了 3 组静载荷试验，静载荷试验采用压重平台反力装置慢速维持荷载法，油压千斤顶加荷，百分表观测试桩下沉量。经静荷载试验结果表明：3 组试桩的荷载值不能满足设计要求，累积沉降量均超过 80mm，最终沉降量详见表1。表 1 基桩静载试验结果桩号桩长/m静载试验承载力/KN对应沉降量/mm79#29.5500101.2167#29.545099.7246#29.5550120.93.2
4、 低应变动测试验基本原理：通过对桩顶施加激振能量，引起桩身及周围土体的微幅振动，同时用仪表量测和记录桩顶的振动速度和加速度，利用波动理论或机械阻抗理论对记录结果加以分析，从而达到检验桩基施工质量，判断桩身完整性等目的2。在全部基桩完成竣工后，按 30%抽检动测，计 72 根桩。首次抽检后，发现桩身有蜂窝、空洞的基桩达 48.05%。试验评定结果列于表 2。表 2 基桩动测试验结果分类数量检测总数占检测总数（%）评价127715.59桩身完整，混凝土质量较好287736.36桩身基本完整，混凝土质量一般367746.75桩身存在缺陷1771.30桩身存在较大缺陷通过以上测试，综合评定结论为：“类
5、桩，裂缝在桩身中部约 11.5m 左右；类桩，主要表现在桩身中部约 11.5m 左右存在缩径和地表下 2.5m 左右存在离析等缺陷，基桩沉降量过大,单桩承载力达不到设计要求” 。通过对现场的检查，该工程基桩偏移严重，最大桩位偏移达 200mm，部分基桩桩顶冒水现象严重。按设计和工程质量监测部门意见，采用补桩和片筏基础对基础进行处理。4 事故原因分析综合分析基桩检测、施工资料以及现场基桩表观情况，分析造成严重工程质量事故的主要因素有以下几个方面：（1）管速度过快：基桩施工资料中平均拔管速度为 1.5m/min，而建筑施工手册中规定：在软弱土层中，拔管速度宜控制在 0.6-0.8m/min。拔管速
6、度过快导致混凝土的充盈系数太小,造成充填混凝土不到位或不密实，减少了混凝土对桩周土的侧压力，同时土体受强烈扰动和挤压产生很高的孔隙水压力作用到新浇筑的混凝土桩上，从而在钢筋笼末端产生缩径 3 。（2）工程桩中心距在小于 4d 的情况下没有施行跳打，挤土严重，桩密集区地面最大隆起达 65cm。桩距小，邻桩施工时，土体受到沉管挤压，产生隆起上拔力和水平横向推力。上拔力使桩体上拉，未凝固时，基桩会产生缩颈，初凝时会产生断桩。由于钢筋笼端部上下传递水平力大小不同，横向推力对桩产生剪应力，形成断桩4-5。（3）在吊脚桩，所谓吊脚桩是桩端混凝土隔空，或桩的底部混入泥土等杂质形成软弱的桩尖，从而消弱桩的承载
7、力5。基桩施工沉管过程中，由于桩尖密封不严，桩周土层或地下水在高压作用下渗入桩管内，导致桩端无混凝土或混凝土离析而吊空，造补桩桩位图水泥搅拌桩断桩水泥搅拌桩成承载力减少，沉降量过大。（4）软弱土层工程性能差，含水量、压缩性和灵敏度均较大，在邻桩沉管振动过程中，饱和土体受到强烈扰动和挤压，土体孔隙水压力迅速增大，刚浇邻桩混凝土还未初凝，压力水则沿着桩身钢筋及四周裂隙等薄弱部位渗流，进而引起冒砂和冒浆，导致离析6。（5）施工中没有安排好桩机行走路线，未及时进行预制桩头桩位复核，基桩施工过程中土体产生水平位移，导致部分边桩偏移较大。5 事故处理：为确保上部建筑物的安全，在进行基桩事故处理前，又在工程
8、桩范围内选出 77 根桩做动测检验，动测质量情况见表 3。表 3 基桩重复动测试验结果分类数量检测总数占检测总数（%）评价117714.29桩身完整，混凝土质量较好317737.66桩身基本完整，混凝土质量一般377748.05桩身存在缺陷基于表 3 所列数据和以前检测结果，对基桩进行了如下处理：（1）断桩两侧各增加 1 根水泥搅拌桩，水泥搅拌桩与断桩中心距为 900mm。水泥搅拌桩规格为 500，桩长 15m, P.032.5 普硅水泥，水泥浆水灰比为 0.45，重复搅拌两次。桩位详见下图 1。（2） 采用厚度为 300mm 的 C20 混凝土筏板基础，四周平面尺寸超过上部结构平面尺寸500
9、mm，受力筋 16150 单层双向。通过加固处理后，目前该工程已交付使用，沉降观测也未发现沉降过大和沉降不均匀现象，结构正常。 6 几点看法：通过该工程振动沉管灌注桩工程事故的实例分析可以看出：（1）动沉管灌注桩存在明显的挤土效应，表现最明显的是桩周土的竖向隆起和水平位移。这两种位移的大小和很多因素有关，如沉桩速度、桩距、桩的尺寸和土性等。（2）振动沉管灌注桩必须严格按照施工规范、规程精心施工，着重控制好施工工艺，特别要注重对工程桩的质量的检测，否则会因各种因素引发重大工程事故。（3）施工时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，因地制宜地选择适宜的施工方法，确定合理的桩机行走路线。参考文献：1 刘金砺主编。桩基工程设计与施工技术M。中国建材出版社，19942 祝龙根，刘利民，耿乃兴编著。地基基础测试新技术M。机械工业出版社，19993 李秀玲。振动沉管灌注桩缩颈原因的分析及预防J。江苏地质。1998.22（1）：50-524 汪坚明，李国庆。软土地区振动沉管桩常见病害及预防措施J。浙江水利水电专科学校学报。2002.125 肖勇毅。振动沉管灌注桩质量事故分析及对策J。福建建筑。1998.26 顾建平。钢筋混凝土振动沉管灌注桩在软弱土层中的冒浆成因及预防措施J。南京建筑工程学院学报。1998.4
