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分析塌孔埋笼质量事故的技术处理

时间:2012-10-24 来源:www.szroadway.com 点击:7169 编辑:数据导入

                   深圳高速工程顾问有限公司工程师 /刘超

摘要:工程建设过程中往往容易忽视经济指标而一味强调保守的技术方案,本文通过对桩基塌孔处理的经济技术分析,介绍了解决工程问题时经济指标影响技术方案的过程,并在工程实践中得到成功运用,对桩基施工塌孔问题的解决具有一定的参考价值。

关键词:桩基塌孔、经济技术、方案比选

深圳港西部港区疏港道路工程是深圳市重点工程,地处深圳西部沿海。该项目8标离海最近,基础工程大部分为填海区。

0 8Z5-2桩基基本情况简介

0-1设计情况

主线桥左幅5号墩,该墩设“王”字形承台、3个方形墩柱及墩顶系梁,每个墩柱下方左右对称布置一根桩基,共有桩基6根。桩基为柱桩,设计桩径150cm,桩长57.8m(桩顶及桩底标高分别为2.398m-55.552m),采用C45水下混凝土,如图1示。

             

1  主桥Z5墩平面布置图

该处为填海堤坝与水塘交接部位,自上而下的主要地层包括人工填土及填石、淤泥、粘土、粗砂砾、全风化~微风化混合花岗岩,不良地质为流动性较大的深达78m的淤泥层。

0-2施工情况

该墩前期已完成Z5-3Z5-8Z5-9共三根桩基施工,后来施工Z5-2桩时出现意外。Z5-22010711开孔,730日终孔,孔底标高-66.138m,孔深70.5m,成孔过程基本正常。清孔后,82日晚上1930开始灌注桩基混凝土,2046完成第五车、共44m3混凝土灌注,此时测得孔顶到混凝土面深度为47m,但拆除一节导管(约7分钟)后,量测孔深只有9m,钢筋笼也出现变形,显然,桩孔在9m深处出现涌淤或塌孔。因此,施工人员拔除导管,中断混凝土灌注,该桩报废。

1、断桩原因分析

从图2Z5-2桩剖面图)可以看出,从标高-8.91m0.51m的范围为淤泥层,人工混填土石厚度仅0.51m。结合地质条件可以分析出出现塌孔的原因主要有以下三点:1、原桩基施工方案中钢护筒的埋 置深度仅2m,没有考虑穿越淤泥层设置钢护筒;2、桩基施工期间周边特殊路基已完成强夯和抛石处理,导致淤泥层内孔隙水压增大,形成较大承压淤泥;3、常规冲孔施工时的泥浆比重较大,它所产生的侧压力基本能抵抗周边高压孔隙水和承压淤泥,暂时的避免了缩孔、涌淤等现象的发生。    2  Z5-2桩剖面图

但在浇筑砼前进行的清孔施工,大大减小了泥浆比重,泥浆护壁能力降低。最终在浇筑砼时机械设备的振动及地面车辆的压力等共同作用下造成了塌孔。

2、处理方案经济技术对比

针对该废桩问题,主要存在两个处理思路:一种思路,在原桩位重新施工,将埋入的钢筋笼及混凝土冲碎;另一种思路,在Z5-2桩基两侧各设一根桩径120cm的桩形成扁担桩替代,并调整承台形式。

2-1原桩位重新冲孔方案

2-1-1 施工方法

1)开挖割笼

采用挖掘机将Z5-2桩位处的填石层挖除,挖除深度约为4.0m,然后将漏出的钢筋笼切除。

2)、填石冲孔

Z5-2残留桩孔内回填片石,回填片石级配应良好,保证回填基本密实。然后埋设2.2 m直径护筒,采用1.9m直径冲锤冲孔。

在冲进过程中需不间断在孔内回填片石,以使钢筋笼不会变形成团,容易被冲断,并且需不间断用磁铁在孔内吸取已冲碎的钢筋。

当采用1.9m直径冲锤进尺穿过淤泥层后,在孔内下长钢护筒,然后1.5m直径冲锤冲孔,冲进方法同上。当冲至已浇筑砼面时,停止在孔内回填片石,直至冲到原终孔标高。

2-1-2 存在的风险

残留桩孔直接冲孔时,因缺少约束,多数钢筋只会变形而不断裂,变形到一定程度时,变形钢筋不但以弹性变形吸收冲锤能量,使冲孔无法进尺,而且将破坏桩孔,使桩孔周边坍塌。即使缓慢冲孔,降低进尺速度,锤击面很容易出现杂乱无章的钢筋团,这些钢筋有可能缠抱冲锤使其无法提锤,一旦如此,不但冲锤报废,桩孔也需报废。

2-1-3存在的优点

该处理方案由于在原桩位冲孔,不存在该变设计,只需增设钢护筒约9米左右,水下混凝土方量及钢筋用量保持原设计,还可回收部分废钢筋。总共多增加措施费约3.5万元。

2-2扁担桩方案

2-2-1施工方法

采用在Z5-2#桩基左右两侧各设一根桩径120cm的桩基形成扁担桩替代,并调整承台形式,如图3示。

        

3  Z5-2#桩基变更为2Φ120桩基示意图

2-2-2 存在的不足

采用2Ф120桩基替代时,需增加钢筋7T、水下砼30m3、承台砼40m3、桩检测及预埋检测钢管等费用约30万元

另外,在施工Ф120桩基时,同样存在需要穿过淤泥层,即使桩径相对小,但仍存在塌孔的风险。

2-2-3 存在的优点

采用扁担桩方案,由于是新开孔桩位,冲孔相对容易、进尺进展快,基本不存在埋桩锤、废孔的可能。

3、原位冲孔施工及处理过程

综合考虑原位冲孔施工方案与扁担桩施工方案,先大开挖至4m深,切割原桩位的外露钢筋,然后在Z5-2桩基的周围设置5m×5m,深9m的钢板桩围堰。为了避免周边已完成的桩基受损,该3m深基坑的开挖范围扩大至该墩其它桩基外24m

打好钢板桩并用型钢支撑好后,开挖围堰里边的淤泥约4m深左右。之后,回填部分片石及水泥粘土,水泥参量约为3%左右,平整完成回填的基坑底面,复测Z5-2桩位,打设10m长钢护筒(直径1.8m,壁厚1cm),桩机就位后先用1.8m的大锤冲孔,待过了淤泥层后,改用1.5m的小锤Z5-2冲孔施工。在冲孔过程中,每隔2小时左右,对护筒的垂直度需进行实时监测,一旦发现偏位,立即进行纠偏处理。

经过以上处理后,部分钢筋笼得以冲断并用磁铁吸到地面,吸取地面的钢筋量约占总量的60%左右,说明部分钢筋冲到桩两侧当中。但在此过程中发生过轻微的卡锤现象,经有效拔动后,最终成功完成冲孔。

4、总结及建议

1)尽管桩基础缺陷处理方案的确定有很多因素约束,但类似的桩基塌孔问题,原位冲孔方案不失为一种技术可行、风险可控、经济合理的方法。

2)本实例中塌方部位正处在桩基顶部,如处在桩基底部发生塌孔则可以无需对上部开孔部位进行加固,直接下钢护筒、抛填片石、或浇筑低标号的混凝土等方式,重新冲孔即可。

3)在桩基施工过程中应提前对地勘资料进行认真分析,提前做好护壁工作,以免出现下完钢筋笼后塌孔。

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