某水廠組合池樁基事故處理方案分析

【摘要】本文以某水廠組合池樁基事故為例，通過分析對局部區(qū)域采取提高底板剛度，并對大面積III類及IV類樁提出預應力混凝土方樁及灌注樁兩種補樁方案并進行技術及經(jīng)濟比較，確定采用預應力混凝土方樁方案。同時分析了樁基事故產(chǎn)生的原因，提出了在軟土地區(qū)樁基及基坑施工注意事項。

【關鍵詞】樁基事故；補樁；基坑開挖

1、工程概況

某水廠深度處理組合池，平面尺寸約100mx50m，主要由活性炭濾池、管廊一、管廊二、后臭氧接觸池、中間提升泵房、變電所等部分組成。其中活性炭濾池基礎埋深約3.6m，管廊一及管廊二基礎埋深約4.4m，后臭氧接觸池基礎埋深約3.6m，中間提升泵房基礎埋深約6.7m，變電所基礎埋置約2m。活性炭濾池、中間提升泵房、后臭氧接觸池采用樁筏基礎，中間管廊及變電所采用柱下承臺樁基礎，設計樁型采用KFZ-A400（240）先張法預應力混凝土空心方樁，樁長23m～26m，設計單樁豎向承載力特征值不小于800kN。

樁基施工完畢后對預應力樁進行檢測，檢測發(fā)現(xiàn)III、IV類樁數(shù)137根，I、II類樁數(shù)441根（I、II類樁樁位偏差數(shù)為122根），其中III、IV類樁主要分布在除中間提升泵房和變電所外部位。根據(jù)《建筑基樁檢測技術規(guī)范》（JGJ 106-2014）要求，III類樁為樁身有明顯缺陷影響樁基承載力，IV類樁為樁有嚴重缺陷，必須對樁基礎進行加固處理。

2、地質(zhì)資料

根據(jù)地質(zhì)勘探資料描述，該廠區(qū)土層共分8個土層，具體描述如下：

第1層雜填土：主要成份為粉質(zhì)粘土，色雜，稍濕，松散，含大量碎磚及大塊混凝土等建筑垃圾，土質(zhì)不均勻。場區(qū)普遍分布，約0.8m厚。

第2層粉質(zhì)粘土：灰黃色，飽和，可塑～軟塑，含鐵錳質(zhì)浸染斑點，切面稍有光澤，無搖震反應，中等干強度，中等韌性，土質(zhì)較均勻。場區(qū)普遍分布，約0.9m厚。

第3層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰色，飽和，流塑，切面稍有光澤，無搖震反應，中等干強度，中等韌性，局部夾少量粉土團塊，土質(zhì)較均勻。場區(qū)普遍分布，厚約13m。

第4層粉砂：灰黃色，飽和，中密，礦物組成以石英為主，含云母碎片，顆粒級配不良，粘粒含量低，土質(zhì)欠均勻。場區(qū)普遍分布，厚約2m。

第5層砂質(zhì)粉土：灰色，濕，稍～中密，無光澤反應，搖震反應迅速，低干強度，低韌性，局部夾粉砂團塊，土質(zhì)不均勻。場區(qū)普遍分布，厚約4m。

第7層粘質(zhì)粉土：灰色，濕，稍密，無光澤反應，搖震反應中等，低干強度，低韌性，局部夾粉砂薄層（單層厚3～10cm），土質(zhì)不均勻。場區(qū)普遍分布，厚約5.4m。

第8層粉質(zhì)粘土：灰黃色，飽和，可塑，切面稍有光澤，無搖震反應，高干強度，高韌性，局部夾粉土團塊，土質(zhì)較均勻。場區(qū)普遍分布。該層未穿透，一般超過10m厚。

由以上描述可知，該廠區(qū)場區(qū)存在較厚軟弱土層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，深度處理組合池底板位于第3層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，基樁需穿越約13m厚軟弱土層，樁端持力層為8層粉質(zhì)粘土，該層土樁端阻力極限值為2200kpa。

3、樁基處理方案

考慮現(xiàn)場各區(qū)域樁基損壞情況、施工條件、補樁質(zhì)量、施工進度要求等多方面因素，并結合工程地質(zhì)勘探資料確定合理的方案以保證樁基礎結構安全。

根據(jù)樁基檢測結果，中間提升泵房及管廊部分無III、IV類樁，樁基質(zhì)量相對較好，具備底板施工條件，該部分區(qū)格可先期進行底板澆筑。活性炭濾池及后臭氧接觸池部分區(qū)格中僅有1～3根III類或IV類樁，通過計算，現(xiàn)有樁基滿足承載力要求，對此類情況，不進行補樁，可通過增加底板剛度加強基礎安全，具體為增加活性炭濾池及后臭氧接觸池底板厚度及其配筋，施工時按修改后底板結構圖先行底板澆筑。

針對活性炭濾池及后臭氧接觸池等存在大面積III類和IV類損壞基樁區(qū)域擬采用補樁，根據(jù)建筑樁基規(guī)范要求，結合現(xiàn)場情況結合現(xiàn)場實際情況，補樁樁型可選用預制空心方樁、鉆孔灌注樁兩種方案。兩種方案介紹如下：

3.1預應力空心方樁補樁方案

預應力混凝土空心方樁方案描述如下：

（1）擬進行補樁區(qū)格進行表層硬化處理

中間提升泵房及管廊等先行施工底板部分完成施工后，在待處理樁基范圍內(nèi)樁間開挖施工800 mm（寬） x 800 mm（深）格埂式水泥穩(wěn)定碎石層，水泥含量5%，碎石級配符合《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTGD50—2006）附錄D中表D.1要求。具體布置詳見圖1格埂式水泥碎石穩(wěn)定層平面布置圖及圖2格埂式水泥碎石穩(wěn)定層剖面布置圖。水泥穩(wěn)定碎石層養(yǎng)護完成后，在現(xiàn)狀地面上鋪設800mm厚砂石墊層，砂石墊層分層壓實，壓實系數(shù)0.94。

（2）補樁樁基（預應力混凝土空心方樁）施工

針對現(xiàn)場III類和IV類樁采用與原樁同規(guī)格預應力混凝土空心方樁進行補樁，補樁樁長25m，根據(jù)樁基檢測資料，共需補樁127根，具體詳見圖3補樁樁位平面圖。為避免補樁施工過程對現(xiàn)有樁基造成二次破壞，樁基施工宜采用D35或以下錘擊樁機械等施工荷載較小的錘擊樁機械進行壓樁，減小施工荷載，同時應根據(jù)補樁樁位合理安排施工順序，尤其是注意不得對已有樁基造成重復碾壓，減少施工對樁基的影響。

（3）樁基施工完畢后進行砂石墊層挖除外運。

3.2鉆孔灌注樁補樁方案

（1）砂墊層施工

先行施工底板施工完成后，在待處理樁基范圍內(nèi)鋪設600mm厚砂石墊層，砂石墊層應分層壓實，壓實系數(shù)不小于0.94。

（2）鉆孔灌注樁施工

針對現(xiàn)場III類和IV類樁采用直徑800鉆孔灌注樁補樁，補樁樁長約25m，單樁承載力特征值約1100KN，共需補樁約109根。

（3）樁基施工完畢后進行砂石墊層挖除外運。

3.3補樁方案對比

預應力混凝土空心方樁、鉆孔灌注樁均為施工工藝成熟、成樁質(zhì)量可靠的樁型，針對此項目具體情況，兩種方案對比分析結果如表1所示：

經(jīng)過以上比較，綜合考慮兩種方案在結構安全、造價、工期等方面的優(yōu)缺點，推薦采用預應力混凝土空心方樁進行補樁的方案。

4、事故分析及注意事項

根據(jù)檢測結果及施工現(xiàn)場實際情況分析，該工程出現(xiàn)大面積基樁斷裂破壞及基樁偏位的主要原因是施工單位組織基坑開挖施工中，未嚴格按施工規(guī)范標準要求組織基坑開挖及土方外運施工，基坑開挖施工未分層，部分土挖除后在樁頂堆土過厚，施工路線不合理且挖土重型車輛樁頂來回碾壓等原因，導致第3層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層土體滑動，樁基承受過大水平力，出現(xiàn)斷樁樁現(xiàn)象。

補樁施工中，施工單位制定施工方案時應根據(jù)補樁樁位合理制定施工順序、施工路線，減少施工對樁基的影響。樁基范圍內(nèi)禁止大型機械進入，避免因施工荷載較大對樁基產(chǎn)生二次破壞；水泥穩(wěn)定碎石層，砂墊層、土方施工等建議采用人工或輕型機械施工；管廊一底板施工時同時施工上翻壁板；所有底板澆筑完成后禁止機械進入；補樁范圍內(nèi)應設置袋裝砂井或者塑料排水帶，袋裝砂井直徑70mm，間距1.5m，深度10m，塑料排水帶的間距、深度與袋裝砂井相同；樁基施工時，當遇到貫入度劇變，樁身突然發(fā)生傾斜、位移或有嚴重回彈、樁頂或樁身出現(xiàn)嚴重裂縫、破碎等情況時，應暫停打樁，并分析原因，采取相應措施。

結論：

補樁施工完畢后對處理范圍內(nèi)基樁進行樁基承載力及樁身完整性檢測，未發(fā)現(xiàn)III類及IV類樁，承載力亦滿足要求。同時看到該地區(qū)位于東部沿海軟土地區(qū)，淤泥質(zhì)土層較厚，在類似地區(qū)進行基坑開挖施工，如施工單位不嚴格按照施工規(guī)范合理組織施工，極易引起軟土發(fā)生滑移，造成樁位偏移、傾斜甚至斷裂事故，影響結構安全，造成工程浪費。因此樁基及土方開挖前一定要按照有關規(guī)范合理制定施工組織方案并在施工中嚴格執(zhí)行，基坑開挖時應特別注意以下幾點：

（1）挖土宜分層、分區(qū)對稱均勻開挖，且軟土時樁周土體高差不宜大于0.5m。

（2）做好基坑支護措施，確保基坑支護結構或基坑邊坡土層的穩(wěn)定。

（3） 基坑挖土及其它重物不得堆載在基坑頂部邊緣地帶，避免重型施工機械來回碾壓。

（4）嚴禁在同一基坑范圍內(nèi)的施工現(xiàn)場邊沉樁邊開挖基坑。

（5）飽和粘性土、粉土地區(qū)，應在打樁全部結束15d后進行基坑開挖。

（6）機械開挖時應小心操作，不得碰及樁身，挖到距離樁頂標高0.5m以上，宜改用人工挖除樁頂余土，防止破壞樁基，以保證樁的質(zhì)量安全。

參考文獻：

[1]JGJ94-2008，建筑樁基技術規(guī)范[S].

[2]GB50007-2011，建筑地基基礎設計規(guī)范[S].

[3]JGJ106-2014，建筑基樁檢測技術規(guī)范[S].

作者簡介：

陳令才（1986-），男，工程師。