0.工程概况

 

　　某住宅小区由12幢高层住宅组成，总建筑面积112433ｍ2；其中地下室为1层、地下建筑面积11000ｍ2，地下室上部由5幢18～24层高层住宅楼组成（见图1）。桩基础采用PHC锤击管桩，桩型Φ500－125－Ａ，桩长40～50ｍ，设计桩端持力层第⑦层中砂，单桩竖向抗压承载力设计值4400ｋＮ，基坑挖深－3.8～－5.0ｍ左右；根据岩土工程勘察报告，基坑支护影响深度范围内各土层主要物理力学性质指标如表1所示。

 

　　表1土层主要物理力学性质指标

 

　　图１地下室平面布置图

 

　　1.事故情况

 

　　1.1施工单位采取在基坑内布置塔吊方式，于2011年3月桩基施工完成后，先行安排挖掘机械开挖位于3＃楼西侧3ｍ处的塔吊基础基坑土方。同时，制定了塔吊基坑土方开挖及临时支护方案，方案要求采取放坡开挖和木桩支护相结合（见图2）。在基坑开挖后当晚，四周土体向塔吊基坑蠕动滑移即发生基坑四周土方向基坑中心塌方。

 

　　图2塔吊基坑开挖示意图

 

　　1.22011年3月底，在3＃楼地下室基坑土方开挖后，桩基经低应变检测，发现部分基桩桩身质量存在明显缺陷，其检测结果Ⅲ类桩11根、Ⅳ类桩9根，大部分桩缺陷深度在距桩顶7～11ｍ处分布，个别分布在3～5ｍ处，且处在第③层淤泥层中；部分基桩经桩偏位和倾斜度实测超过设计允许范围。

 

　　2.事故原因分析

 

　　2.1塔吊基坑土方的塌方

 

　　因为塔吊基坑土方的塌方造成邻近的土体（淤泥）受压力差的影响产生水平位移，过大的水平力超过了基桩的抗侧能力，从而引起桩身弯曲、倾斜甚至位移（折断）。

 

　　2.2施工工序不合理

 

　　根据基坑土方开挖方案设计要求，基坑应分层、分段开挖，但现场实际没有按设计方案制定的分层开挖，实际一次开挖深度超过1ｍ，局部甚至一次性开挖到基坑底面标高；使基坑受力工况与方案设计时的差异较大。

 

　　2.3开挖机械操作不当

 

　　2.3.1开挖机械运走时没有按照确定的开挖路线、顺序行走，没有有效保护工程桩，产生碰桩，且因挖土过快、超挖和高差过大，使桩身受到的侧压力增大。

 

　　2.3.2开挖消防电梯井、集水井时未待其边坡加固处理就行开挖，也易造成边坡失稳。

 

　　2.3.3堆土区距边坡过近，且盘运时周边堆土没有及时运走；由于机械挖土、运输机械行走的振动也易造成土体扰动、边坡失稳。

 

　　2.4排水措施设置不规范

 

　　在土方开挖期间遇到雨天，由于排水措施未按方案要求设置，上层滞水未能及时排出，基坑地基浸水，造成淤泥层抗剪强度降低。

 

　　2.5施工节奏安排不科学

 

　　现场在锤击打桩完毕后紧接着就开挖基坑，而基坑开挖范围和深度内的土体为第③淤泥层，属于高压缩性软弱土层，极易引起桩身位移或倾斜。在锤击法打桩的挤土和动力波的作用下，原本处于静平衡状态的地基土遭到破坏，其抗剪强度明显降低，再加上开挖时的应力释放和挖土高差、形成侧向推力，土体产生一定的水平位移，也会造成桩的位移和倾斜。

 

　　3.事故补强技术措施

 

　　根据3＃楼PHC管桩的缺陷均位于第③层淤泥层且离散性较大，有浅部缺陷、有深部缺陷。经设计单位认真结合实际情况，对低应变检测结果为Ⅲ类、Ⅳ类及斜率大于1％的桩，分别采取补桩法与填芯法相结合的处理方案。

 

　　3.1对于Ⅳ类桩及倾斜度过大的采取锤击补桩方式（见图3）。针对局部出现异常偏位及倾斜的桩进行补桩，共补桩22根，桩尖持力层为⑤中砂，桩长25～27ｍ，最后连续锤击3阵，每阵10击平均贯入度小于50ｍｍ。

 

　　3.2对于Ⅲ类桩则采取桩芯增设钢筋混凝土并注浆加固。

 

　　图33＃桩基（局部）补强图

 

　　3.2.1沿桩身扫孔孔深范围内高压灌浆填芯，桩身内埋设注浆管，然后填细粒径碎石，高压注浆后将管桩空心部分填实，混凝土强度达到Ｃ35以上。

 

　　3.2.2加设6Φ18主筋、8＠150钢筋笼；钢筋笼应伸至桩身缺陷或管桩最下一个接头位置下5ｍ，且不小于35ｍ，向上应伸至桩顶上700ｍｍ，桩顶与承台的连接仍同原设计；同时预埋二根ＤＮ15注浆管。

 

　　3.3加强检测验证

 

　　3.3.1要求对于注浆加固补强、补桩的基桩应全部进行桩身完整性检测，检测结果应达到Ⅱ类桩以上要求。3.3.2同时经注浆补强的基桩应选取3根桩做高应变法检测以判定基桩竖向抗压极限承载力。

 

　　3.4在后期的主体施工过程中应进行沉降和倾斜观测，尤其注意倾斜观测，倾斜观测点的设置很关键，要选取稳定的参照点。

 

　　4.补桩和补强后的检测结果

 

　　4.1补桩加强的工程桩和经过填芯注浆补强的桩，于补强28ｄ后对其进行低应变法检测，其检测结果为桩身质量完整性全部达到Ⅰ、Ⅱ类桩要求；其中Ⅰ类桩达82.5％，Ⅱ类桩达17.5％。

 

　　4.2选取经过填芯注浆补强的３根桩基进行高应变法检测，其实测结果表明经过补强后的基桩单桩竖向抗压极限承载力均满足设计单桩竖向抗压极限承载力取值且桩身完整。

 

　　4.3在后期的主体施工过程中进行沉降和倾斜观测，观测结果均符合设计及规范要求，无异常情况。说明本工程对出现的异常桩采用的补桩法与填芯法相结合的方案是有效的。

 

　　5.结束语

 

　　本工程出现异常桩后，施工现场指挥到位，迅速采取了科学有效的技术措施、工艺调整。防止扩大桩的位移和断桩的产生，及时有效的避免了事故扩大，将风险损失控制在最小范围内。

 

　　【参考文献】

 

　　［１］杜强．PHC管桩施工工艺[J].山西建筑．2010(1)．

 

　　［２］姚小波，丁雷.PHC管桩在某大型基坑工程中的应用[J].福建建材.2010(1)．