[分享]地基工程安全控制措施典型案例剖析

发表于2020-05-17     210人浏览     1人跟帖     总热度:569  


导言
❒ 地基   地基是施工现场十分重要的一部分,如果地基松软则易导致塔吊侧翻、路面塌陷等问题出现,造成人员伤亡,产生不可估量的损失。今天我们总结了桩基础的常见病害与施工要点,一起来看吧。
桩基础是处理软土地基的最有效措施之一,它在提高承载能力的同时减少建筑物的沉降,从而来保证建筑物的安全。
当场地土质很差,不能作为天然地基或上部荷载太大,无法采用天然地基或要严格控制建筑不同部位的沉降时,常用桩基础解决这问题。若考虑桩穿越软弱土层时能加固天然地基,则桩构成人工地基(如灰土、砂石等挤土桩);若考虑通过桩将上部结构荷重传给坚硬土层,则桩为深基础。所以,桩在地基土中的工作机制是非常复杂的。
桩按承载性质分摩擦型桩和端承型桩;按所用材料分混凝土桩、钢桩和组合材料(闭口管内填素混凝土)桩;按成桩方法分挤土桩(如打入预制桩)、非挤土桩(如灌注桩)、部分挤土桩(如打入式敞口桩);按受力条件分竖向抗压桩、竖向抗桩、横向受荷桩、组合受荷桩。
事故案例
(1)河北遵化县西铺村织布厂布机车间倒塌案例。倒塌的主要原因是质量低劣的毛石基础,在承载能力不足的地基上,在上部结构荷载的作用下,首先发生破坏,随之房屋整体倒塌。事后现场检查,毛石基础采用块石和卵石混合砌筑,也无拉结石,又是白灰砂浆,毛石基础的整体性很差,强度也很低,基础上也没有钢筋混凝土圈梁,使荷载不能均匀传递到地基上,发生不均沉降。这样的地基和基础是承受不了上部荷载的。这是一起无证设计、无证施工造成的重大事故。
(2)广东佛山市石湾东兴陶瓷厂球磨车间倒塌案例。倒塌的主要原因是由桩基破坏造成的。在不知桩端以下是何种土质、容许承载力是多少的情况下,盲目设计桩长,造成工程桩承载力不够,产生严重不均匀沉陷,促使房屋整体倒塌。
(3)湖北武汉市桥苑新村住宅楼桩基整体失稳爆破拆除案例。造成这次事故的原因是桩基整体失稳,失稳的原因是大量工程桩偏斜,偏斜的原因是多种因素综合影响的结果。首先,是桩基选型不当,该楼的地基是经过工程勘察的,在勘察报告中建议选用大口径钻孔灌注桩,桩尖持力层可选用埋深40m的砂卵石层。但为节约投资,又改选用夯扩桩,而这种桩易产生偏位。其次,是基坑支护方案不合理。为节约投资,建设单位自行决定在基坑南侧和东南段打5排粉喷桩,在基坑西端打2排粉喷桩,其余坑边采用放坡处理,致使基坑未形成完全封闭。这样基坑开挖后,边坡发生滑移,出现险情,专家们分析认为该支护方案存在严重缺陷,导致大量工程桩倾斜,这是桩基整体失稳的重要原因。
……
易出现病害与防治措施
桩身断裂
现象
桩在沉入过程中,桩身突然倾斜错位,当桩尖处土质条件没有特殊变化,而贯入度逐渐增加或突然增大,同时当桩锤跳起后,桩身随之出现回弹现象,施工被迫停止。
原因分析
(1)一节桩的长细比过大,沉入时,又遇到较硬的土层,或桩入土后遇到大块坚硬障碍物,把桩尖挤向一侧。
(2)桩制作时,桩身弯曲超过规定,桩尖偏离桩的纵轴线较大,沉入时桩身发生倾斜或弯曲。稳桩时不垂直,打入地下一定深度后,再用走桩架的方法校正,使桩身产生弯曲。
(3)采用“植桩法”时,钻孔垂直偏差过大。桩虽然是垂直立稳放入孔中,但在沉桩过程中,桩又慢慢顺钻孔倾斜沉下而产生弯曲。
(4)两节桩或多节桩施工时,相接的两节桩不在同一轴线上,产生了曲折,或接桩方法不当(一般多为焊接,个别地区使用硫磺胶泥锚接)。
治理方法
当施工中出现断桩时,应及时会同设计人员研究处理方法,据工程地质条件、上部荷载及桩所处的结构部位,可以采取补桩的方法。条基补1根桩时,可在轴线内、外补;补两根桩时,可在断桩的两侧补。柱基群桩时,补桩可在承台外对称补或承台内补桩。
沉桩达不到设计要求
现象
桩设计时是以贯人度和最终标高作为施工的最终控制。一般情况下,以一种控制标准为主,以另一种控制标准为参考。有时沉桩达不到设计的最终控制要求。个别工程设计人员要求双控,更增加了困难。
原因分析
(1)一方面,勘探点不够或勘探资料粗略,对工程地质情况不明,尤其是持力层的起伏标高不明,致使设计考虑持力层或选择桩尖标高有误,也有时因为设计要求过严,超过施工机械能力或桩身混凝土强度。另一方面,勘探工作是以点带面,对局部硬夹层或软夹层的透镜体不可能全部了解清楚,尤其在复杂的工程地质条件下,还有地下障碍物,如大块石头、混凝土块等。打桩施工遇到这种情况,就很难达到设计要求的施工控制标准。
(2)以新近代砂层为持力层时,由于新近代砂层结构不稳定,同一层土的强度差异很大,桩打入该层时,进入持力层较深才能求出贯入度。但群桩施工时,砂层越挤越密,最后就有沉不下去的现象。
(3)桩锤选择太小或太大,使桩沉不到或沉过设计要求的控制标高;桩顶被打碎或桩身被打断,致使桩不能继续打入。特别是柱基群桩,布桩过密互相挤实,施打顺序选择不合理。
治理方法
(1)遇有硬夹层时,可采用植桩法、射水法或气吹法施工。
(2)桩如果打不下去,可更换能量大一些的桩锤打击,并加厚缓冲垫层。选择桩锤应以重锤低击的原则,这样容易贯人,可减少桩的损坏率。
(3)选择合理的打桩顺序,特别是桩基群桩,如若先打中间桩,后打四周桩,则桩会被抬起;相反,若先打四周桩,后打中间桩,则很难打入。为此应选用“之”字形打桩顺序,或从中间分(4)预支桩工程正式施打前,应做工艺试桩,以校核勘探与设计的合理性,重大工程还应做荷载试验桩,确定能否满足设计要求。
接桩处松脱开裂
现象
接桩处经过锤击后,出现松脱开裂等现象。
原因分析
(1)连接处的表面没有清理干净,留有杂质、雨水和油污等。
(2)采用焊接或法兰连接时,连接铁件不平及法兰平面不平,有较大隙,造成焊接不牢或螺栓拧不紧;焊接质量不好,焊缝不连续、不饱满,焊肉中夹有焊渣等杂物;接桩方法有误,受时间效应与冷却时间等因素影响。
(3)采用硫磺胶泥接桩时,硫磺胶泥配合比不合适,没有严格按操作规程熬制,以及温度控制不当等,造成硫磺胶泥达不到设计强度,在锤击作用下产生开裂。
(4)两节桩不在同一直线上,在接桩处产生曲折,锤击时接桩处局部产生集中应力而破坏连接。上下桩对接时,未做严格的双向校正,两桩顶间存在缝隙。
治理方法
(1)接桩前,对连接部位上的杂质、油污等必须清理干净,保证连接部件清洁。检查校正垂直度后,两桩间的缝隙应用薄铁片垫实,必要时要焊牢,焊接应双机对称焊,一气呵成,经焊接检查,稍停片刻冷却后再行施打,以免焊接处变形过多。
(2)检查连接部件是否牢固平整和符合设计要求,如有问题,必须进行修正后才能使用。
(3)接桩时,两节桩应在同一轴线上,法兰或焊接预埋件应平整服帖,焊接或螺栓拧紧后,锤击几下再检查一遍,看有无开焊、螺栓松脱、硫磺胶泥开裂等现象,如有应立即采取补救措施,如补焊、重新拧紧螺栓并把丝扣凿毛或用电焊焊死。
(4)采用硫磺胶泥接桩法时,应严格按照操作规程操作,特别是配合比应经过试验,熬制及施工时的温度应控制好,保证硫磺胶泥达到设计强度。
桩顶碎裂
现象
在沉桩过程中,桩顶出现混凝土掉角、碎裂、坍塌,甚至桩顶钢筋全部外露打坏。
原因分析
(1)桩顶强度不够,有三方面原因:一是设计时没有考虑到工程地质条件、施工机具等因素,混凝土设计强度等级偏低,或者桩顶抗冲击的钢筋网片不足,主筋距桩顶面距离太小等;二是预制桩制作时,混凝土配合比不符合设计要求,施工控制不严,振捣不密实等;二是养护时间短或养护措施不当,未能达到设计强度或虽然试块达到了设计强度,但桩碳化期短,混凝土中水分未充分排出,其后期强度没有充分发挥。因此,钢筋与混凝土在承受冲击荷载时,不能很好地协同工作,桩顶容易发生严重碎裂。碎裂后的桩顶混凝土,一般外表面呈青灰色,钢筋上不粘混凝土。
(2)桩身外形质量不符合规范要求,如桩顶面不平、桩顶平面与桩轴线不垂直、桩顶保护层厚度不符合设计值等。
(3)施工机具选择或使用不当。打桩时原则上要求锤重大于桩重,但须根据断面、单桩承载力和工程地质条件来考虑。桩锤小,桩顶受打击次数过多,桩顶混凝土容易产生疲劳破坏而被打碎。桩锤大,桩顶混凝土承受不了过大的打击力也会发生破碎。
(4)桩顶与桩帽的接触面不平或桩沉入土中时桩身不垂直,使桩顶面倾斜,造成桩顶局部受集中应力破损;沉桩时,桩顶未加缓冲垫或损坏后未及时更换,使桩顶直接承受冲击荷载。
(5)设计要求进入持力层深度过大,施工机械或桩身强度不能满足设计要求。
治理方法
(1)发现桩顶有打碎现象,应及时停止沉桩,更换并加厚桩垫。如有较严重的桩顶破裂,可把桩顶剔平补强,再重新沉桩。
(2)如因桩顶强度不够或桩锤选择不当,应换用养护时间较长的“老桩”或更换合适的桩锤。
来源:建筑技术杂志社
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 发表于2020-05-17   |  只看该作者      

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