摘要：本文对这一桩基事故进行分析研究，得出了此次桩基质量事故产生的原因，分析了事故对桩基承载力的影响，提出了解决的办法，希望给以后在桩基工程事故处理方面提供参考。
关键词：桩基；事故处理；补桩；软土固化
1 工程概况
1.1工程基本情况
恒天商业楼是一栋22层的钢筋混凝土框架-剪力墙结构的商业大楼，并在主楼下有一层地下室。建筑总面积达28664m2。建筑总高度为83.6m，柱网尺寸为7.2×8.4m和8.4×8.4m两种，占地面积为1800m2。底层平面为近似四分之一圆形的扇形，其主楼的平面为对称的V字形，剪力墙的布置集中在V字的两肢以及两端的楼梯间与V字两肢相交汇的电梯间的侧墙处，V字两肢的中部与裙楼均采用框架结构，主楼下面的地下室分为水池以及设备用房，裙楼下面不设地下室，设计单位给出的柱脚的最大轴力的设计值在12000-27000kN之间。
该工程的基础选用的是泥浆护壁钻孔灌注桩基础，直径是800mm，有效的桩长为36.6m，桩身使用c30混凝土，桩身布置了14Ф16的纵筋，其中7Ф16作为通长筋布置，另外7Ф16的布置在桩身的上部，长度21m，桩的端部位于砾、卵石层。桩端使用压力注浆方法用来提高单桩的承载力，单桩承载力的设计值为5000kN。
1.2事故情况概述
实际基坑的开挖并没有按原施工单位定制的开挖方案实施，而是一次性开挖土方到承台底的标高。在基坑开挖的过程中，基本上是开挖到哪里，哪里的支护结构就会发生破坏以及边坡变形。第一天晚西路侧的轴间支护桩的位移为40mm，压顶板的裂缝达80-100mm，基坑侧壁的土体下沉。第三天在土方开挖过程中，基坑的底部发生隆起现象，新浇的垫层被破坏，粉喷桩出现了横向裂缝；第四天土方开挖过程中西侧的粉喷桩全部破坏。而在之后的塔吊附近基坑开挖过程当中，粉喷桩支护结构出现了长达4m的纵向裂缝以及多根断桩，两侧面的土体下沉，最大下沉达到20mm，锁口梁和压顶板外侧的土体出现了较大裂缝。这时东侧部分的粉喷桩已出现明显的向坑内偏移，跟锁口梁之间形成的裂缝宽达300-400mm，锁口梁被破坏。支护体系的破坏表现形式为水泥土挡墙大面积的下陷，钢筋混凝土锁口梁板的断裂，水泥土挡墙的上端向基坑内部倾斜，整体挡墙向基坑内部滑移。
2 事故原因分析
2.1设计方面的原因
2.1.1部分基桩超载较多
由原设计单位给出的柱脚内力值与原设计文件中柱下的单独承台基桩布置综合分析可知，有一部分承台下的基桩布置数量不足且不合理，这就使得较多桩的受荷载设计值大于承载力的设计值，也没有将基桩的重要性系数反映出来，这将对竣工之后的建筑物产生严重的安全隐患。
2.1.2没有执行规范的规定
由《建筑桩基技术规范》可知，该工程再设计是没有遵循该规范相关条例首先，原设计文件中并没有考虑基坑挖土顺序，坑边土体侧移对桩的也没有考虑。其次，恒天商业楼的桩基就位于极限承载力小于80kPa的这种深厚的软土之中，而原设计文件中没有提出要加固软土的要求，也没有给出加固软土的措施。这种在设计文件中没有执行规范的规定不但给施工的过程带来危险的因素，并且对于竣工之后的建筑物更会产生严重的安全隐患。
2.2施工方面的原因
2.2.1施工的质量与要求不符
该工程的水泥土挡墙和粉喷桩在施工时，水泥的用量不足。还有部分没有进行复拌与复喷，水泥土挡墙没有完全穿过软土，暗撑与周边墙连接不牢，所以达到支撑墙体的目的。从而致使墙体下沉，这又是引发坑底隆起的一个因素。
2.2.2基坑开挖的时间过早
在开挖该基坑之时，粉喷桩平均龄期仅为10天，还没有达到其强度设计要求，而水泥土挡墙的龄期也没有达到28天，基坑就开始开挖。因此，在开挖基抗的时间上没有按规定要求执行是引发此次事故的原因之一。
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2.3桩基监测问题
2.3.1部分监测方法存在着严重缺陷
根据相关的技术规范和桩基受力的原理，该桩基四周支撑轴力的监测应该在施加支撑预应力前先测定初始值，然后按照一定的监测频率来进行检测。这样才可以测量得到支撑轴力的大小，进而判断实际支撑的轴力有没有达到规定的报警值。然而，本工程是在支撑已经受力之后才开始的监测，所以只能测得从测量开始之后轴力的变化范围，测量开始之前支撑的轴力已经难以获得。所以，不能够判断实际的支撑轴力有没有超出控制范围。
2.3.2测点破坏且没有修复
该桩基工程的西侧中间段位置，测斜管被破坏。虽然这一位置支护结构的水平位移没有超过控制值，但由支护结构的变形规律可知，桩顶水平位移会小于桩身中部水平位移。事故发生前，当该桩基工程的西侧地面沉降量突然增大时，因为桩体水平位移监测数据的缺失，不能够全面和准确的判断支护结构的变形形态以及对该工程安全状态产生的影响。该桩基工程的西侧地表沉降50d没有监测。该桩基工程西侧6个地表沉降观测点被土覆盖导致无法观测，事故发生的前3天施工单位将重型车辆和土移走，发现这一位置的地面沉降突然增大，这才开始测量，这之前的50天没有进行沉降测量。
3 事故处理
3.1补桩
3.1.1补桩的原则与数量
桩基补桩方案的指导思想是在确保建筑物长久安全的前提下，充分发挥桩土体系的力学性能，做到桩基础补桩方案既经济合理又便于施工、快速、环保。补桩首先可以满足桩基竖向承载力要求。其次，补桩可以减小桩基不均匀沉降。补桩选用与原设计桩径、配筋均相同的钻孔灌注嵌岩桩。按照上述补桩原则经补桩计算，可知实补42根桩径为800mm的钻孔灌注桩、嵌岩l米。同时，另补锚杆静压桩2l根。其桩径377mm，桩长21米。
3.1.2补桩施工工艺的确定
新补的桩采用泥浆护壁钻孔灌注桩，考虑到地质特点和原工程桩的问题，为避免塌孔，采用反循环。为消除桩底沉渣和桩侧泥皮的影响，对桩进行桩底和桩侧后注浆处理，具体采用两道桩侧后注浆和两个桩端注浆，第一道桩侧注浆距桩顶18m，第二道桩侧注浆距桩顶36.6m。
3.2改原柱下单独承台为整板刚性承台
由于基桩在事故后造成竖直向的和水平向的变位不协调作为基础本身来说已无法克服，而需上部结构来抵御，从而使上部结构因此而引起的附加内力将是危险的，是高层建筑基础设计时所必须禁止的。因此单独承台整板刚性化是非常必要的。为了满足上述要求，要求整板承台相对刚性，设计中取筏板砼强度等级为c30厚度为2.5m，同时在柱网下筏板内设置了纵横交错的暗梁系，暗梁的高度与筏板厚度一致。
3.3地基土固化处理
3.3.1固化处理原则
首先，地基土固化处理能够提高支护体系的整体稳定性。其次，地基土固化处理可以提高基坑抗隆起能力。再次，地基土固化处理可以改善桩周土性状，提高基桩自身稳定和桩基整体稳定。
该工程最终确定用高压注浆法对地基土进行加固处理。高压注浆是用一定压力将水泥浆液或化学浆液通过注浆管压入土体，使之渗透到土粒间，浆液发生水化反应，或与土粒发生化学反应，形成凝胶，并逐渐对土体产生固体作用，从而达到软土固化处理的目。本工程采用的是水泥水玻璃注浆。
3.3.2加固土体范围
首先，本工程加固土体范围为：整体基坑支护的水泥土挡墙所围合的扇形平面范围土体均应注浆加固加固，注浆深度为从承台底面起向下6m处以上土体；其次，本工程注浆浆液配比：Be40。水玻璃：水泥浆1：l。再次，设计要求加固效果：25天值应满足规范及工程要求。
3.4实施效果
以上所提出并采取的加固处理方法补桩、承台整板刚性化外加软土固化处理是一种综合的处理方法，处理效果表明：这一处理措施使恒天商业楼的沉降、沉降差和倾斜率严格控制在规范规定的允许范围内，同时还有效地减少了事故的处理费用和加固处理的施工工期，并弥补了原设计中的缺陷，效果良好。
参考文献
[1]王铁宏.全国重大工程项目地基处理工程实录.北京：中国建筑工业出版社，2008.
[2]赵西安.钢筋混凝土商层建筑结构设计.北京：中国建筑工业出版社，2015.
论文作者:刘茂新
论文发表刊物:《基层建设》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/6
标签：桩基论文; 基坑论文; 工程论文; 挡墙论文; 注浆论文; 承载力论文; 事故论文; 《基层建设》2017年第19期论文;