某糧庫地基處理質量事故分析

論文類別:工學論文 > 工程建築論文
論文作者: 高靜
上傳時間:2006/3/21 9:43:00

摘要:本文介紹了某糧庫的地基處理事故及補救措施,並從理論和實踐角度探討了措施的可行性,為類似工程事故提供參考。

關鍵詞:攪拌樁 夯擴樁 門式剛架 註漿

1 工程概況

本工程是國家直接投資的的糧库,因此工程的重要性使參與工程建設的各方給予了高度的重視,但是由於種種原因,在建設過程中仍舊出現了一些工程質量問題。

此工程占地面積122500m2,規劃建設13栋平房糧庫及附屬工程,由三家施工单位負責施工。本文主要介紹1M、1F、1E、1J、1B、1A六棟糧倉的地基處理方法及處理過程中發生的一些質量事故和加固措施。

此六棟平房倉位于整個工程的西側,每棟糧倉由一隔墻分隔為兩小间,每個平房倉的面積為1800m2,即60m×30m,總建築面積為10800m2。場地原為一片農田,地勢比較平坦,自然地面標高為4.00m( 0.000相當于吳淞標高5.50m),此工程的地質條件如下所示:

土層编號  土層名稱   狀態   平均厚度(m)  承載力標準值f(KPa)

     耕植土         0.8      

     粉質粘土   可塑~軟塑 0.8         80

     淤泥質粉粘土 軟~流塑 3.3         50

    粘土     可塑   1.2        180

      粘土     可塑~硬塑 3.4        250

⑥     粉質粘土    可塑 3.65       180

由以上土層情況可看出① ② ③ 層為軟土,处於可塑與流塑狀態,土層的工程性质很差,而其上又要求堆放10多米高的糧食,因此若僅僅靠天然地基來作為堆糧地基是很難滿足上部荷載的要求,必須對地基進行加固處理。根據現场實際條件和多種地基處理方案的技術經濟比較,設計院對粮食堆場地基采用了攪拌樁加固,而主體結構承重墻下條形基礎采用夯扩灌註樁基礎。

此六棟糧倉的上部結構均采用門式剛架作為支撐承重體系,柱子為H型鋼,钢梁為I字型鋼梁,钢梁與鋼柱、鋼梁與鋼梁的連接均为高強螺栓連接,門式架底部則是與承臺基礎上的预埋螺栓連接在一起。每一榀門式剛架承臺的底部則是用一200mm×300mm的預應力小梁連接起來,形成門式剛架的下弦,這樣就可以減小在上部荷載作用下刚架承臺基礎產生的水平位移,從而可以減少承臺下夯擴灌注樁樁頂的水平位移。在鋼柱腳上1.5m的範圍內则是采用C25細石混凝土對柱腳進行包裹,以防受到其它因素的破壞。平房倉的二个山墻和中間一道墻均为磚砌體承重墻,糧倉的縱向采用預應力空心板圍護結構,来承受堆糧產生的巨大水平荷载;同時預應力空心板外側用彩鋼板包裹,以增強其美觀。糧倉的屋面采用比較先進的整塊無屋脊式彩鋼板,這主要是考虑到糧倉的防潮要求比較高,若采用分塊有屋脊式屋面,則在屋脊處連接的密封要求很難達到預期的防潮效果,同時也會增加施工的难度。糧倉所有的彩鋼板構件均在現場加工成所需的形狀。糧倉的地坪采用三氈四油防潮層,同時每棟糧仓地坪上開設有8道橫向的通風槽,滿足糧倉的通風和防潮要求。

2 工程地基處理與樁基礎形式

糧庫的平房倉樁基礎采用夯擴灌註樁,樁徑為426mm,砼強度等級為C25,樁頂標高為-2.15m,有效樁長為5m,施工時樁的入土深度以設計桩長為主,並對應地質情況調整樁長,使樁進入④粘土層不少於1m,夯擴頭部位直徑為700mm,高度為1m,其中1A棟樁長為4.15m,1M棟樁長為4.15m和4.8m兩種。每棟平房仓共計262根樁。

根據設計要求,夯擴樁施工時應該嚴格按照夯擴次數和夯擴參數进行施工,即一次投料高度為H1=2.2m,拔管高度為h1=0.6m,二次投料高度為H2=2.2m,拔管高度为h2=0.6m。該夯擴桩夯擴頭施工順序為:定位、樁機就位、雙管打入至设計深度,灌註砼2.2m高,拔管0.6m、進行第一次夯擴,灌註砼2.2m高砼後,拔管0.8m進行第二次夯擴、然後安放鋼筋笼,灌註樁身砼、最後拔出外管進入第二根樁的施工。對於夯擴桩樁身澆註砼時應該保證其充盈系數。按設計要求,本工程夯擴樁的充盈系數根據土层情況不同而不同,對粘性土層及粉土為1.1~1.2,對於淤泥土則宜為1.2~1.3。夯擴樁的單樁極限承载力為700kN。對樁身應該按规範進行單樁靜荷載试驗和小應變檢測以確保樁身的质量和承載力合格。

對平房倉糧食堆場則是采用滿堂攪拌樁來加固。攪拌樁的設計直徑为500mm,有效樁長為6m,呈梅花形布置,樁距為1.0m,每棟平房倉總樁數为1066根。六棟平房倉的總量約為38000延米,水泥摻入量为12%,全長采用二噴二攪,加固後的地基承载力為大於80kPa。攪拌樁的施工關鍵是水泥與土攪拌均勻程度,在施工過程中,控制漿液的註入压力和攪拌頭提升速度是控制質量的关鍵。

3 施工過程中出現的問題

3.1 攪拌樁的施工事故

條基下夯擴樁與攪拌樁的施工完成後立即進行了条形基礎的土方開挖,人工開挖的土方堆放在基槽兩側的場地上。當開挖的深度逐漸加大時,其兩側的堆载也逐漸的加大。由於施工管理過程中未能將這些堆土及時運走,而且施工時又適逢江南每年一次的梅雨季節,因此大量的雨水浸泡這些堆土和其下的地基。這些因素終於導致條形基坑兩側大量的土方坍塌,同時又將靠近基坑的一排攪拌樁推斷。另外,在施工場地內用推土机進行平整場地時,推土司機未能小心駕駛推土機,從而使推土機推鏟碰到大量的攪拌樁,有的甚至將攪拌樁頭推斷,因此也造成了攪拌樁內部有大量的斷裂裂縫。

3.2 夯扩樁的質量事故

在夯擴樁施工完畢後,對其進行了小應變動測和單樁豎向靜荷載試驗。結果發現在1M、1A、1J三棟平房倉的条形基礎下夯擴樁中,有部分樁的樁身與夯擴頭交接處出現樁身砼被拉斷現象。為了查明斷樁所占比例和分布的情況,設計方根據現場實际施工情況制定了如下的檢查方案:(1)在上述三棟基础中各選一條條基,對其下的66根夯擴樁進行小應變普测,而其它條基仍舊按照規範規定的比例各測15根,對獨立基礎共測8根小應變。(2)對於1M、1A、1J三棟平房倉的抽檢條形基础或其它幾棟平房倉的條形基礎,如出現抽檢的15根樁中,斷樁(D類樁)比例超過10%時,則要加倍檢测。如果加倍檢測的比例仍舊超過10%時,應該每根都要檢測。

根據上述檢測方案對六棟平房仓的條形基礎下夯擴樁進行了一次小应變的普測。結果發現在抽檢的15根樁中,未發現断樁超過10%的情況,因此就沒有必要對余下的樁基進行加倍檢測。

4 事故處理的施工方案

根據上述的小應變檢測結果表明,此工程出現裂縫的攪拌桩和夯擴樁必須要進行加固處理。经過建設單位、監理、檢测單位、土建總承包單位的多次協商最後制定了如下的施工加固處理方案,由施工單位負責编寫並要報經設計院認可。

1)在1M棟①軸線條形基礎下,經普測發現西南角的65~88樁位段,夯擴樁斷樁事故嚴重,C、D類樁的比例占72.7%。对此部分的樁,起初的處理意見為:先采用重錘錘擊斷樁使樁身與擴大頭間隙閉合,以充分發挥擴大頭在豎向荷載下的支撐作用,同時對此段範圍內的樁間土進行壓密註漿加固處理,處理深度為設計樁頂下3.0m~5.0m,使土體上拱引起樁間土松動的部位得到註漿加密,并填塞土體與土體、土體與樁體間的空隙以提高樁體抵抗水平荷載的能力。

2) 對於零星分布的夯擴樁斷樁裂縫,均采取與以上相同的措施對樁身進行加固。

在呈報上述方案后,設計方認為此種做法有所不妥,其理由如下:若采用上述方案,則當糧倉內堆滿粮食後,地坪土體壓縮變形、空隙排水會側向擠壓樁體,若将樁間土加固後會阻隔一定的側向排水通道,從而會增加樁體的側向擠壓力,使樁基所受的水平力大大增加,從而可能使樁體彎曲断裂。因此設計方提出了如下的改進意見:對1M棟平房倉①軸条基下檢測後有問題的斷樁,應该對樁身打孔進行壓力註入高強漿液,並在樁身周圍(四處)钻孔註漿。註漿深度範圍以包裹住開裂處為原則,且應先選擇某個樁進行加固試驗,加固後檢測並開挖檢查確保加固有效後再對其它產生質量事故的樁進行加固,以便使樁體本身能夠承受足够的水平荷載,確保工程質量。

施工单位根據設計院以上有關斷樁事故的處理方案精神,對现場進行了一次實測,並結合現场實測的結果綜合考慮施工條件,确定了如下的具有可操作性的施工方案:

對現場的每一根斷樁均采用壓密註漿加固处理,註漿孔沿斷樁四周均勻布置四個,深度為樁頂以下4m,即擴大頭與樁身斷裂處。

加固方案的施工步驟如下:

1) 定孔位:根據樁號在樁周圍定孔位,孔位偏差<10mm;

2) 插管:根據孔位振動插管到設計標高,保證垂直度小於1%,插管過程中如遇障礙物插不到深度,可以適當移位再插管;

3) 漿液配制:采用425#普通矽酸鹽水泥和自來水配制漿液,漿液水灰比為0.5~0.6,保證漿液的均勻性、無結塊、不離析;

4) 壓密註漿:首次註漿需把註漿管上拔100mm~200mm後再進行註漿,註浆壓力為1.5~2Mpa,註漿至孔口周圍鄰近區域或鄰近孔內冒漿,再上拔註漿管300mm,停10~20分鐘後再註漿,如此反復直到全過程拔管結束。最後用細石砼把註漿孔口封堵,移至下一孔口,按同樣施工步驟進行壓密註漿。

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5 加固效果

施工单位對1M、1A、1B、1E、1F、1J六棟平房倉內斷樁均采用了如上的加固處理方法,並且在上部結构的施工過程中嚴格按规範要求埋設有沈降觀测點,定期對每棟平房倉进行沈降觀測,觀測結果表明其整體沈降量與不均匀沈降量均能滿足規範要求。現此六棟平房倉已經正常使用了二年多,說明對平房倉斷樁的加固處理方法是成功有效的。                              

6 结束語

此工程的一些斷桩事故是完全可以避免的,主要由于在施工過程中管理不善造成的,這就要求現場管理人員必須根據具體的各種天氣、地質條件、施工人員素質、施工機械等各種因素預先估計到在施工過程中將会發生的一些問題,並能夠及時采取有效措施,現場跟蹤監督管理,而不是只預先估計到問題,不采取措施,或只是向施工人員簡單交代一下,不進行措施落實的監督,從而導致事故的發生,這都將對企業的社會效益和經濟效益產生巨大的損失。

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