夯扩沉管灌注桩事故分析及加固处理

夯扩沉管灌注桩事故分析及加固处理
魏明
(江西建辉工程建设监理有限责任公司，江西新余 338001)
[摘要] 桩身混凝土灌注过程中，发现混凝土充盈系数过大，混凝土流失过快，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] 夯扩沉管灌注桩事故分析加固处理旋喷注浆
一前言
夯扩沉管灌注桩因其工效高、造价低廉和端承承载力大的特点，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。

二工程概况
该工程为某房地产公司开发的二栋商品房工程，工程总建筑面积近7350m2，砖混结构七层，基础采用夯扩沉管灌注桩，桩径Ф400mm，扩大头为600mm，有效桩长约7.00m，主筋为7Ф12，箍筋为Ф8@200螺旋箍，钢筋笼长5m，加劲箍Ф14@2000，混凝土强度等级C20，单桩设计承载力600KN，以强风化砂砾岩作为桩端持力层，要求桩端进入持力层不小于0.5米。

三施工异常情况
⑴锤击沉管过程，外管沉入约4-5m左右，每阵十锤的贯入度很小，落锤高度
1.80-
2.0 m，类似于进入强风化持力层，持续锤击外管下沉约400—500㎜后，贯入度加大，沉管速度加快，最终沉管至6.00-7.00m左右测量最后三阵,每阵十锤的贯入度及落锤的高度均满足“试桩”指标。

但仍有部分基桩与周边相邻基桩相对照，桩底标高高于邻桩1—2米，且沉管入持力层时桩管和土层有明显的上下弹跳的异常现象。

⑵扩大头夯扩完毕，桩身混凝土灌注过程，外管内按理论充盈系数灌注完桩身混凝土料，当拔管至4.50—5.50m左右时，明显发现管内混凝土向下塌陷，外管拔出土层后，因混凝土流失过多，桩顶混凝土标高低于地面2m以上。

四事故分析
针对上述异常情况，现场分析，有可能在该工程部分区域强风化砂砾岩中夹杂着工程勘察时未探明的粉质粘土层，且在该层面有溶蚀裂隙与溶蚀孔洞发育，所以沉管至4m左右外管出现难以穿过该层土层，桩身混凝土灌至该区段会出现塌陷的现象。

这样会造成桩身混凝土在该区段不密实，出现蜂窝、夹渣或断桩的质量缺陷，桩顶混凝土低于设计标高而产生接桩的质量问题。

而对于沉管入持力层时桩管和土层有明显的上下弹跳的异常现象，也有可能是桩端所入的持力层不稳定，强风化砂砾岩下部同样有溶蚀裂隙与溶蚀孔洞发育。

如不消除隐患，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。

为确保工程桩施工质量和使用安全除对基桩施工过程加强控制和采取一系列补救措施外，应在工程桩施工完成后对出现异常的区域采取补充勘察，以探明异常区域各土层的详细分布和发育情况。

在随后的《补充勘察报告》结果证明了上述区域的强风化和中风化砂砾岩中夹杂着风化夹层①粉质粘土层（在中风化砂砾岩中呈透镜体状产出，含少量卵砾石，下部不均匀夹强风化。

）和②砾砂层（在中风化砂砾岩中呈透镜体状产出，松散状态，在该层面有溶蚀裂隙与溶蚀孔洞发育），且部分基桩桩端落于石芽或溶洞上。

五加固处理措施
1防止因桩身混凝土塌陷而产生质量缺陷的措施
⑴桩身混凝土投料时，加大混凝土灌注的充盈量；
⑵外管提升拔管时，减小拔管的速度，宜控制在0.3m/min；
⑶可通过内管挤压混凝土及时观测管内混凝土的灌注情况，如发现异常可暂停拔管，在混凝土初凝前重新向管内加灌混凝土料后，再进行拔管。

⑷测量成桩后桩顶混凝土的标高，针对成桩后混凝土标高低于设计标高的或明显发现下部有可能断桩的，可采取局部“复打”或全程“复打”的措施。

2 针对部分基桩桩端落于石芽或溶洞上加固措施
由建设单位召集设计部门、工程质量监督部门、监理单位、桩基质量检测部门和施工单位共同研究后，提出三种方案，并作了技术经济分析比较。

⑴补做人工挖孔桩穿过溶蚀裂隙与溶蚀孔洞，可能会因为地下水量大，降水难度大，仍会出现质量问题，且工期长，费用高，建设单位难以接受。

⑵在异常区域外补沉管灌注桩，基础再做修正处理，因沉管桩单桩承载力太
低，补桩数太多，桩位无法布置，且基坑已开挖，设备无法进场。

⑶采用钻孔高压喷射注浆补强。

投资少，工期短，但隐蔽性强，风险大，如浆液配比不当或灌浆压力太低，有可能出现补强失败。

因第⑴、⑵条方案有困难，最后决定采用Ф100钻孔高压喷射注浆补强，但要求加强灌浆补强后的检测工作。

具体做法如下：
对于部分桩桩端落于石芽或溶洞上，可对该部分桩端持力层采取三重管旋喷注浆方法进行处理，增加夯扩桩的承载值。

处理深度为顶部深入夯扩桩端以上0.50m，底部深入夯扩桩桩端以下3.00m（且穿过溶洞），高压旋喷形成的加固桩在软弱土层直径要求达到Ф800㎜。

旋喷桩按夯扩桩同心圆120度均匀布置三个（见图一、二）。

图一、平面示意图图二、竖向剖面图
2.1 三重管旋喷注浆施工工序及工艺流程
2.2 施工主要技术参数
2.3 三重管旋喷注浆施工控制要点
2.3.1钻控成孔过程中,须准确记录描述各地层的埋藏深度和洞穴、涌水、漏水等情况,为确定高喷注浆段的长度提供准确依据,分层位置误差≤10㎝，孔深深入夯扩桩桩端以下3.00m（且穿过溶洞）。

2.3.2三重管下置位置应符合钻孔描述深度和设计要求，保证误差≤10㎝。

否则就应泵清水并摆（提）动三重管使之到位或重新掏孔。

2.3.3高压喷射注浆,先送高压水(3—5mpa)、送压缩空气（正常压力）、再送水泥浆（正常压力）。

孔口返浆后将高压水压力升至正常压力，摆动三重管，静喷30秒后开始提管；注浆分段提升的搭接长度≥10㎝。

2.3.4随时用比重计检查回浆比重,并做好记录,发现异常及时调整；随时注意机器仪表数据变化，发现突变时，及时采取应对措施。

六结论
该工程基桩通过以上加固措施后，经静载荷试验，试验结果表明：3根试桩加荷载1200KN进行静载试验，沉降量均满足要求；20%抽检低应变动测试验，试验结果表明：均属于Ⅰ类桩（桩身完整，混凝土质量较好）和Ⅱ类桩（桩身基本完整，混凝土质量一般），能满足设计及验收规范要求。

该工程经上述方法处理，主体完成后，实测最大沉降量为11mm，且沉降均匀，工程现已竣工交付使用，效果良好。

参考文献：
⑴、《建筑地基处理技术规范》JGJ79—91，中国计划出版社，1998
⑵、《建筑桩基础技术规范》JGJ94—94，中国建筑工业出版社，1995
⑶、《地基与基础工程施工及验收规范》GBJ202—83，中国计划出版社，2002
作者简介：
魏明，男，1975年生，籍贯（江西、吉安），工民建专业工程师，从事工民建专业监理工作邮箱（529192139@）。