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预应力管桩基础事故的分析和处理

信息来源:hunningtu.biz  时间:2008-07-28  浏览次数:176

  【摘要】预应力混凝土管桩的应用越来越广泛,可由于地质条件、挤土效应、收锤标准控制不当等方面容易引起一系列问题,对这些问题可以通过扩大承台法、改变施工法、修改设计法、复合地基基础法等多种方法来处理,减少工程事故的发生。
  【关键词】预应力管桩;强风化岩层;挤土效应;贯入度
  一、前言
  预应力混凝土管桩由于具有桩身强度高(≧C60),施工速度快,工期短,成桩质量可靠,监理检测方便,综合单位承载力造价较低等优点,因此成为设计人员优先选用的桩基,建设单位也普遍乐于接受。近几年来,该桩型的得到了广泛的应用。
  但在预应力管桩应用中,由于勘察、设计、施工等许多因素,稍有不慎,就可能造成事故或留下安全隐患。本文结合一些工程实践,探讨预应力管桩基础事故中几个重要但容易被忽视的问题,同时提出了对常见事故的一些处理方法。
  二、几个重要问题的探讨
  (一)不宜应用管桩的工程地质条件问题
  预应力管的广泛应用并不代表它能适用于任何场地。它的持力层可选择为强风化岩层,坚硬的粘土层或密实的砂层、碎石层,一般可以打入强风化岩层1~3m,即可打入N=50~60的地层,但不能打入中风化岩和微风化岩。
  某六层宿舍楼地基工程,原设计采用¢300PHC和¢400PHC桩,用D35柴油锤施打。该场区岩基埋深较浅,浅者为12m,深者为20m,在正常的地质条件下采用预应力管桩无可非议。但该工地打桩50根,断桩数为11根,破损率超过20%,有关单位召开事故分析会议,初步认为有三个原因:(1)管桩质量有问题;(2)打桩施工有问题;(3)地质也有问题。最后一致认为管桩质量应该是好的,施工也符号操作规程,打桩破损率高完全是工程地质条件不适所造成的。该钻孔地质资料揭示:岩基埋深较浅,平均为13~14m,不是强风化而是中至微风化岩,基岩上部的强风化层很薄,甚至缺少。在这种“从松软突变到特别坚硬的地层”中施打预应力管桩,其破损率必然很高。原因就是没有“缓冲层”,桩尖一下子碰到中、微风化的硬岩,而桩身四周又都是摩擦力很小的松软层,所以强大的打桩冲击力会全部传向桩尖并由桩尖处岩面再以压力波反射回来,使桩身混凝土受压破坏。最后设计改变桩型,根据该区中风化岩基埋藏较浅的有利条件,采用了钻孔灌注桩,得到了良好的技术经济效益。
  某六层宿舍楼地处山脚坡地上,设计采用¢500预应力管桩,用50型柴油锤施打。在施打过程中发现管桩打到石面时,多根桩尖沿岩面滑移,桩身突然倾斜而折断,有的虽无滑移,但桩身突然下沉,据判断此桩可能破碎。据工程地质报告显示,该场区没有反映出有障碍的存在,但应该是一山坡地段,倾斜较大,很可能存在一些未风化的岩块,孤石等,不宜采用预应力管桩。
  (二)挤土效应引起的问题
  预应力管桩属于挤土桩类型,尤其采用封口桩尖时,其挤土效应更明显,引起的问题也屡见不鲜。
  某五层综合楼工程,该工程桩施工完毕1个月,采用小应变检测方式抽检,以确定桩基的完整性。抽检选取50根桩,其结果如下:桩体完整的A类桩为15根,占30%,桩体存在问题的B类桩占25根,占50%。,桩身完整性差,属不合格的C类桩10根,占20%,数据曲线还显示,不少桩接头处脱落,部分桩出现裂缝。造成这工程事故的原因有多方面的,有接头质量的主要原因,但挤土效应也是不容忽视的重要原因。此工程预应力管桩采用十字型桩尖,挤土明显,地理位置在江边,上部分为含水量高的淤泥质土,打桩时会产生孔隙水压力,使扰动的软土抗剪强度降低,产生土体的蚀变和蠕动变形。沉桩入土时,当排挤的土体体积(与桩基体积相同)占沿桩范围土体体积5%以上时,就会产生明显的挤土效应,造成地面土体隆起和侧移,并使先完成的邻桩向上抬起。因为先施工的桩底部支承在坚硬的土层上,接头质量不好,则使上下桩体脱开,有的桩头虽未脱开,但造成上浮,桩的承载力达不到设计要求。
  以上事故是忽视了挤土效应的影响而造成的。我们必须认真合理安排打桩顺序,必要时对其不良影响采用预防措施:1.适当扩大桩的中心距;2.预钻孔沉桩,孔径约比桩径小50~100㎜,施工时应随钻随打;3.设置袋装砂井塑料排水板,消除部分超孔隙水压力,减少挤土现象。对已出现土体上涌现象时应通过检测质量,采取复打工艺及补桩加固等处理。
  (三)对收锤标准控制不当引起的问题
  收锤标准即终此打桩的控制标准,对打桩工程质量起着重要的作用。收锤标准一般应以到达的桩端持力层,最后贯入度或最后1m沉桩锤击数作为控制指标。桩端持力层作为定性控制,最后贯入度或最后1m沉桩锤击数作为定量控制。当然,这些主要指标随工程条件不同而有所不同。
  

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