某深基坑事故分析及加固处理措施

某深基坑事故分析及加固处理措施侍尧锋(江苏前龙建筑工程有限公司,江苏金湖211600)摘　要:对施工问题引起的深基坑工程事故进行技术分析,并详细介绍了基坑工程事故采用的主要处理措施。

分析了事故的原因,为类似工程提供可借鉴的方法。

关键词:贯穿裂缝桩;倾斜桩;缩颈桩;偏位桩;断裂桩中图分类号:TV551　文献标识码:B　文章编号:1004—5716(2008)04—0190—041　概述近年来,随着高层建筑迅速发展,深基坑开挖日益频繁,而建筑场地日趋复杂,深基坑支护结构的设计与施工越来越重要。

目前各地对深基坑的开挖虽有一些经验,但在施工中仍然出了不少问题。

深基坑支护结构的设计施工涉及到几门学科的综合技术,是近年来地基基础工程中的热点和难点。

建筑基坑工程中,人们往往把主要精力集中在支护结构的形式选择及计算设计上,然后分别对支护结构稳定入土深度、基坑底抗隆起稳定性、基坑底渗流稳定性及基坑整体稳定性作验算,而对挖土的方案和止水帷幕方案则缺乏足够的重视。

在实际基坑工程中,如果挖土不当、实际施工时任意改动原设计方案、或因对地下复杂情况认识不足、考虑不周等,均会造成止水帷幕失败,常常会引起坑壁、坑底涌水和管涌、流砂现象,而诱发坑内外土体滑动破坏,对相邻建(构)筑物的安全使用造成影响,甚至会危及主体工程地基及桩基的安全。

随着基坑工程的增多,由于基坑工程设计、施工不当而引发的工程事故屡有发生,尤其是在具有软弱土层的工程场地。

在上海、南京、苏州等沿海软土较发育的地区都发生过深基坑支护工程事故。

事故的发生影响了建设投资,有的还要赔偿,而且拖延了工期,造成很大的经济损失。

分析了某深基坑多种类型质量事故产生的原因及加固处理补救措施。

2　施工情况及存在的问题某政府办公大厦,其主楼为23层框剪结构,主楼基础为桩箱基础,裙楼为桩基础。

主楼地下室底板标高为-13.5m,裙楼地下室底板标高为-6.5m,裙楼与主楼之间设有后浇带。

建设场地原为一水塘,后经回填而成。

自然地面下2m为杂填土,2m以下均为淤泥土,属于典型的软土。

大厦基础采用灌注桩基础,桩径为426mm,桩长为22m、20m。

施工时主楼裙楼土方一起开挖,当挖至后浇带下层土方时,挖土机进入裙楼基坑,致使部分轴线上32根桩断裂,随即停止机械挖土,采用人工挖土。

同时对挖好土方的桩进行低应变动测,结果表明:贯穿裂缝桩有25根,106根缩颈桩,74根桩完好。

裙楼后浇带22根桩除东、西集水井有4根完好外,其余18根因其倾斜太大,无法测试,后予以挖土接桩和补桩处理。

同时对全部桩进行现场实测检测,发现该批桩还存在其它一些质量问题,如断面尺寸不够、桩顶沉入标高低与设计标高、桩沉入位置与设计位置偏差较大、桩体外部露筋严重等问题。

由此可见本工程桩基质量问题的特点是种类多、数量多,甚至于一根桩体上交错有几种质量问题。

因此必须根据现场实际情况对每一根桩体调查勘测,然后根据实际的调查情况采取不同的具体措施。

3　施工质量事故的原因分析3.1　施工准备仓促本工程中标时已接近年底且工期紧,因此中标后只进行了简单的施工准备就仓促开始土方开挖,边施工边进行临时设施的搭设,没有一份正式的土方开挖施工方案,没有认真针对土层进行土方开挖施工方案的可行性研究。

因此施工具有很大的盲目性,出现问题也是必然的。

3.2　挖土卸载导致桩体倾斜裙楼后浇带处有18根桩发生了倾斜,并且倾斜角度超过了10°,根据文献[2]知:对于倾斜超过了10°的桩,其承载性能比较差,应采取局部加固措施,但是对产生侧移的桩一方面应当找出产生这种侧移的直接原因,并予以克服,另一方面应当观察桩是否能因自身的弹性变形而恢复原状,不宜过早地匆忙加固处理,应让其稳定一段时间。

为此对现场倾斜桩进行了调查实测发现其原因为:在裙楼与主楼基坑开挖后,裙楼与主楼基坑面高差达7m 之多,而群楼与主楼交界处的淤泥体未经加固处理,此处的淤泥由于自重作用而流向主楼基坑,流淌的淤泥土对裙楼后浇带处桩产生一种类似于土体中动水力的力,使桩体向主楼基坑倾斜,并且使裙楼后浇带板下土体脱空,具体见图1。

根据上述原因知桩不会因自身的弹性变形而恢复原状,故应当制定加固方案。

同时在开挖裙楼后浇带土方时由于挖土机野蛮开挖,施工队人员为了方便施工,将挖土机直接开到基坑内,致使挖机重量全部压到灌注桩上,桩基因上部荷载过大而造成后浇带处有32根桩断裂。

图1　主裙楼基坑开挖示意图3.3　沉管灌注桩桩位偏移过大,桩顶标高不到位在对现场倾斜桩进行调查实测时发现在裙楼后浇带1/J 处有3个承台9根桩的桩位有偏差,最大达750mm 之多。

同时有多根缩颈桩,经分析后知其原因为:一开始沉管时就有偏差,另外,桩架不稳,沉管不垂直,沉管过程中产生偏差。

再次,预制桩尖不居中,沉管过程中因沉管尖端导向水平偏斜而引起桩位偏位。

由于桩位偏位会引起群桩形心偏移,与结构上部荷载重心不重合,使单桩受力不均匀,承台产生附加弯矩。

这是设计所没有考虑到的,故必须进行处理。

另外,在沉管灌注桩施工过程中,由于沉管上拔速度过快,使沉管上半段混凝土量充盈不足,加之钢筋笼有阻碍粗骨料的架空作用而减少截面尺寸。

同时在沉管过程中因沉管的振动挤压作用,迫使桩周高含水量土体严重液化,土层孔隙水压力骤然升高,以致超过桩体混凝土的自重压力,使孔壁土体回涌,对桩体产生围压,当围压过高时,即造成缩颈,再有,混凝土塌落度大小也会直接影响成桩质量,一般塌落度大小应在80～100mm 。

在基坑开挖后,随即进行凿桩处理,待桩凿完后测量标高时发现已有部分桩标高低于设计标高,后经调查知是由于测量人员在测量放线时失误造成的,对此部分桩也要进行接桩处理。

3.4　施工管理问题在挖土的过程中,施工队人员对有关施工技术要求是不清楚的,在此情况下,施工管理人员就要根据施工规范要求对施工方案作详细的技术交底工作,使施工操作人员做到心中有数,减少施工失误。

另外,在施工过程中,进行技术交底后,施工管理人员还要在现场对施工工作进行跟踪检查监督,实行动态管理,随时发现纠正问题。

因而此次质量事故也暴露出了施工管理中的问题。

4质量事故补救措施4.1　断裂桩的补救措施对于断桩原则上进行接桩处理,但有的裂缝部位很深,挖土难度很大,故只对裂缝在基底标高下4m 以内的桩进行接桩处理,方法为:采用内径1000mm ,2m 长混凝土套管沉入土中取土。

混凝土套管内按图断面要求支模浇灌(图2)。

对裂缝部位很深的桩,采用水泥土搅拌桩加固在裂缝桩的周围,水泥土桩的水泥掺入量为15%,直径为500mm ,桩长视土层情况而定,约为7～11m ,在每根裂缝桩的周围有6～8根水泥土搅拌桩。

具体要求见搅拌桩加固图(图3)。

对断裂桩,根据动测结果,断裂部位在-7.5～-10.62m 处,以下部位桩完好,故处理时,先将断裂桩挖出并截断,用1m 内径混凝土套管作套模,校正,管外回填2m 深砂石1∶1垫层,管内接钢筋浇注混凝土,待混凝土浇注后上部用粘土回填,按规范要求分层夯实,并作土壤密实度试验。

图2　断桩接桩方案图 根据实测,混凝土桩顶不到位的桩普遍低500mm左右,对此类桩全部进行接桩处理(图4),具体做法为:将桩顶挖出约长300mm ,凿出150mm 钢筋,清除松散混凝土,按原设计同等数量配筋,再浇混凝土,混凝土等图3　搅拌桩加固图图4　低于标高桩的接桩方案图级提高一级。

根据文献[1]知:锤击(振动)沉管灌注桩施工的桩径允许偏差为-20mm 。

结合本工程实际,考虑到裙楼桩基存在许多不同程度的质量问题会对群桩的整体承载力有所削弱,故对桩径不足的桩需要进行处理。

由文献[3]知,一般桩径不够的部分都发生在桩身上部混凝土保护层内。

故在承台设计标高下1m 内,将混凝土凿毛,再套模浇注成满足设计要求的混凝土断面。

对缩颈桩,认为此类桩结构完整,直径稍有变化,而且都分布在各个承台内部,对总体承载力影响很小,故可不作处理。

但对目测到的缩颈桩,剥去上部混凝土保护层,在套模浇注混凝土以满足设计断面要求。

4.2　偏位桩的补救措施根据文献[1]知:对群桩中的边桩允许偏差为70mm ;对群桩中的中间桩允许偏差为150mm 。

故对超出允许偏差以外的桩,将该承台相应加宽处理或加宽梁底断面,具体加宽多少根据现场情况进行处理:对承台范围内桩最大偏位小于50mm (含50mm )时不作处理;对承台范围内桩最大偏位为50～150mm (含150mm )时,在偏移方向相应加长,加长的长度为此偏移方向的最大偏位;对承台范围内桩最大偏位为大于150mm 时,在偏移方向相应加长,加长的长度为此偏移方向的最大偏位,并对加长方向的受力钢筋等级提高一级。

4.3　补打预制桩裙楼后浇带处有18根桩发生了倾斜,其中有9根已经卧倒,完全丧失了承载力,拟对这9根桩采用补打预制桩方案,其余9根采用接桩;同时在1—M 轴放线时发现Q -C T4承台有4根桩偏位严重,对其也要补打预制桩,并相应加大承台,原灌注桩作废。

具体处理如下:补打的预制桩选用400×400的预制商品混凝土方桩,混凝土标号为C35,上下节采用焊接。

由于挖土施工时,后浇带土体流失比较多,为满足下一步打桩要求,此处土方必须回填。

在回填至-7.00m 左右时,改用道渣铺设至承台底标高- 6.55m 处。

打桩机采用25kN 锤重的延轨式柴油打桩机,考虑到桩机较重和塔吊底起重量,先将设备分件吊入坑内就近组装,然后按一定顺序施工,完成后就地拆件分别吊出坑外。

防止在打完桩后,桩机从已打好的桩上行走,再次影响预制桩的质量。

打桩时严格按照施工规范施工,塔吊有专人指挥。

打桩采用“双控”,即控制贯入度和标高。

贯入度(最后10击)为20～30mm ;桩进入持力层不小于1.2m 。

4.4　施工过程中对加固补救方案的调整在施工过程中,由于现场的实际情况,对部分桩的处理经设计院、建设单位、监理单位同意在以上处理意见的基础上作了一定的调整:有5根桩采用搅拌桩加固时,搅拌机无法就位,考虑到这些桩在承台中间及桩位准确,故对此类桩不作处理。

搅拌桩加固贯穿裂缝桩时,原方案拟在桩周打入8根搅拌桩,但由于实际施工时,按8根无法实打,后改为7根桩。

Q -12轴的C T9A 根据动测结果该承台有几根4m 以上深度贯穿裂缝桩,需搅拌加固,但考虑此承台其它桩体也存在较大质量问题,决定改为沿承台长向通长打入4排搅拌桩加固地基。

裙楼后浇带1/J 处有3个承台9根桩在处理时发现其桩位偏差多达750mm ,确定此9根桩为废桩,对此9根桩采用补打预制桩方案。

5　结束语根据施工质量问题的处理及调整方案,纠正了部分工程桩的偏位及倾斜率,弥补了外露缩颈及桩顶标高不够的缺陷,加固和修复了桩的裂缝等,使裙楼桩基达到设计的要求,另外接桩混凝土强度经测试达到方案要求的强度。