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高层商住楼工程桩基事故分析与处理工学论文
在较弱地基上进行单桩承载力较大的静压预制管桩施工，桩位偏移和断桩事故时有发生，严重影响工程质量、工程造价和工程进度。虽然这些建筑物及基础各异，但是这些工程的地质条件均为含水量较高软弱地基，均采用高强度预应力管桩，引发事故的主客观因素有相同或类似之处。因此分析此类桩基工程事故的原因，吸取经验教训，避免此类事故再次发生，有其实际意义。
某高层商住楼，长56m，
宽16.6m。建筑高度84m。建筑面积26029㎡，地上28层，地下局部地下室，钢筋砼框架—剪力墙结构，基础埋深5.9m，采用Φ500(壁厚125mm)或Φ400(壁厚95mm)绘高强度预应力管桩基础。设计单桩竖向承载力极限值Φ500(400)≥3700(2900)KN，单桩竖向承载力特征值Ra≥1850(1450)KN，设计有效桩长36m，实际施工38m，桩总数173根。当压桩完成，基槽开挖后，发现大部分管桩向东南侧方向发生不同程度的断裂倾斜。
场区抗震设防烈度6度，基本地震加速度0.05g，抗震设防类别丙类，设计地震分组第一组，场地土类型为中软场地土，Ⅱ类建筑场地。
场区地貌单元属长江冲洪积和
湖相淤积交互沉积形成的长江一级阶地。场地原为菜地和鱼塘，施工期场地地面略有起伏。绝对标高在23.00—24.26m之间，场区整平标高24.00m，场地±0.000设计标高为24.64m，比路面标高高0.3m。
根据勘察报告，拟建场地地层在勘探深度范围内自上而下主要由杂填土，第四系全新统冲洪积和湖相淤积形成的粘性土与砂土，47.2m以下为新生界上第三系中新统泥质砂岩。各岩土层主要物理力学性质指标详见表1：各土层中杂填土及粘性土承载力低，压缩性较高;第⑧层粉砂中等密实，层位稳定，是较为理想的桩基持力层。
桩基施工从2010年9月底开始，到2010年10月底完工，全部管桩30天施工完毕。采用680型静压桩机施工，配重加机身自重4800KN。拟建建筑物东偏北有一鱼塘。
1.工程概况
2.工程地质条件3.桩基施工与检测表1各土层物理力学性质指标表2桩基静载试验成果4.桩机事故原因及处理5.经验与教训4.1基坑开挖工程桩施工完毕后开始基坑开挖工作，建设单位和施工单位从节约资金考虑没作基坑设计与支护，按1：2的坡率放坡开挖。施工采用大型挖机进行土方开挖，为便于场区外围空地回填和塔吊安装，开挖顺序由东南角开始逐步向北西面开挖，开挖土方直接堆在地表。一次性土方堆高6m—7m左右，再用推土机和挖土机二次转运。当开挖至场区北侧时发现大部桩基向东南方向明显倾斜。基槽开挖完后，经检测单位进行底应变检测，共有113根桩为Ⅲ、Ⅳ类桩，占总桩数比例65%，现场测量桩顶偏移120—950mm，为验证小应变准确性，现场抽样开挖至可疑部位，均发现管壁有水平裂缝。
4.2事故原因
根据现场调查与分析，造成该工程桩基倾斜，断裂主要有以下几方面原因：
4.2.1地层条件原因依据勘察报告，场区上部土层大多为高压缩软弱地层。
地基承载力较低，在地表硬化程度达不到规范规定承载力前题下，不应采用大功率桩机设备施工《湖北省预应力混凝土管桩技术规程》(DB42/489—2008)第8.11条第3款规定，表层土承载力特征值不宜小于120KPa，开挖时更不应在地表堆6—7m高的土方。
4.2.2桩机施工原因
桩机施工单位是首次施工这种复杂地质条件下的桩基工程，当桩机单位面积压力超过场地土的容许承载力，桩机移动出现下陷的情况下，没有采取必要的应对措施，明显缺乏相关施工经验。
4.2.3基坑开挖施工原因
(1)基坑底落在③层淤泥质粘土层上，当基坑一侧开挖卸载一侧堆载时，在该土层中间易形成滑移面，对桩产生侧向水平推力。况且基坑开挖时又不是分层逐步开挖，而是一步开挖到基底标高，土层应力释放过快。
(2)由于施工单位对预应管桩的特点及土质性质不了解，基坑开挖过程中挖机和推土机频繁地在开挖管桩一侧来回运行碾压，对桩施加了很大的侧向推力，进一步促使了桩的倾斜和断裂，是此次桩基工程事故的重要原因。
高强预应力管桩的特点是：抗压性能极强，竖向承载力高，抗剪性能差，水平承载力低。本工程预应力管桩在上层土体剪切破坏移动和侧向水平推力的共同作用下发生脆性断裂和倾斜。
4.3桩基处理
4.3.1桩基处理方案选择高强预应力管桩断裂、倾斜的处理是不考虑断桩的承载力，对倾斜在2—3%内的桩进行静载试桩后再承载力折减，考虑是否重新进行补桩。而本项工程Ⅲ、Ⅳ类桩分布面大，数量多，位置较为集中，坑底又是淤泥质粘土，承载力低，静压机械无法重新进入基坑内施工。鉴于以上因素，桩基处理时只能选择轻型机械设备施工方案。
(1)原基础型式不变，选用Φ600的钻孔灌注桩，桩端标高与原管桩一致，但施工周期较长，造价高。
(2)原基础型式不变，还是采用Φ500(Φ400)的高强预应力管桩，桩长与原施工长度一致，则用锤击式桩机施工，但锤击桩机穿越20m中密砂层难度很大。
(3)将管桩减短，有效桩长20—24m，按贯入度控制(单桩承载力特征值Ra≥1100KN)，采用桩筏基础设计。
本项工程经锤击管桩反复试打施工比较，最终选择方案③施工。
4.3.2处理与检测
(1)排干坑底积水，坑底利用建筑垃圾硬化，利用锤击式桩机施工，按贯入度将桩长控制在20—24m之间，经计算，要求每根桩竖向承载力特征值不小于1100KN。
(2)桩施工完毕后，选取了三根桩进行单桩静载试验，其结果满足单桩承载的设计要求，桩身完整性检测也满足要求。
该工程桩基事故发生后，各有关部门都很重视，经过调查分析，查明了原因。桩基发生倾斜断裂的客观原因是场区地质条件较差，但在桩机施工和基坑开挖过程中并未引起相关单位的高度重视。相反，在缺乏对场地条件充分评估的前题下，一味想降低成本，抢工期，而且施工措施不当，最终造成严重后果，其教训是深刻的。
(1)施工单位对现场的地质情况缺乏了解，缺乏复杂地质条件下的施工经验。对该地质条件下基坑开挖对桩的影响未引起重视，导致施工方法及措施存在失误。
(2)预应力管桩的抗剪性能差，因此基坑开挖不应在基坑边缘推土，同时应避免大型机械在管桩附近一侧工作，对桩体造成较大水平推力。
(作者单位：盛传福，洪湖市勘察测绘院;刘之明，湖北教建建设集团有限公司;邹明，麻城市建筑工程质量监督站 )
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