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某粮库地基处理质量事故分析
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摘要：本文介绍了某粮库的地基处理事故及补救措施，并从理论和实践角度探讨了措施的可行性，为类似工程事故提供参考。
关键词：搅拌桩 夯扩桩 门式刚架 注浆
1 工程概况
本工程是国家直接投资的的粮库，因此工程的重要性使参与工程建设的各方给予了高度的重视，但是由于种种原因，在建设过程中仍旧出现了一些工程质量问题。（参考《建筑中文网》）
此工程占地面积122500m2,规划建设13栋平房粮库及附属工程，由三家施工单位负责施工。本文主要介绍1M、1F、1E、1J、1B、1A六栋粮仓的地基处理方法及处理过程中发生的一些质量事故和加固措施。
此六栋平房仓位于整个工程的西侧，每栋粮仓由一隔墙分隔为两小间，每个平房仓的面积为1800m2，即60m×30m,总建筑面积为10800m2。场地原为一片农田，地势比较平坦，自然地面标高为4.00m（ 0.000相当于吴淞标高5.50m），此工程的地质条件如下所示：
土层编号 土层名称 状态 平均厚度（m） 承载力标准值f(KPa)
① 耕植土 0.8
② 粉质粘土 可塑～软塑 0.8 80
③ 淤泥质粉粘土 软～流塑 3.3 50
④ 粘土 可塑 1.2 180
⑤ 粘土 可塑～硬塑 3.4 250
⑥ 粉质粘土 可塑 3.65 180
由以上土层情况可看出① ② ③ 层为软土，处于可塑与流塑状态，土层的工程性质很差，而其上又要求堆放10多米高的粮食，因此若仅仅靠天然地基来作为堆粮地基是很难满足上部荷载的要求，必须对地基进行加固处理。根据现场实际条件和多种地基处理方案的技术经济比较，设计院对粮食堆场地基采用了搅拌桩加固，而主体结构承重墙下条形基础采用夯扩灌注桩基础。
此六栋粮仓的上部结构均采用门式刚架作为支撑承重体系，柱子为H型钢，钢梁为I字型钢梁，钢梁与钢柱、钢梁与钢梁的连接均为高强螺栓连接，门式架底部则是与承台基础上的预埋螺栓连接在一起。每一榀门式刚架承台的底部则是用一200mm×300mm的预应力小梁连接起来，形成门式刚架的下弦，这样就可以减小在上部荷载作用下刚架承台基础产生的水平位移，从而可以减少承台下夯扩灌注桩桩顶的水平位移。在钢柱脚上1.5m的范围内则是采用C25细石混凝土对柱脚进行包裹，以防受到其它因素的破坏。平房仓的二个山墙和中间一道墙均为砖砌体承重墙，粮仓的纵向采用预应力空心板围护结构，来承受堆粮产生的巨大水平荷载；同时预应力空心板外侧用彩钢板包裹，以增强其美观。粮仓的屋面采用比较先进的整块无屋脊式彩钢板，这主要是考虑到粮仓的防潮要求比较高，若采用分块有屋脊式屋面，则在屋脊处连接的密封要求很难达到预期的防潮效果，同时也会增加施工的难度。粮仓所有的彩钢板构件均在现场加工成所需的形状。粮仓的地坪采用三毡四油防潮层，同时每栋粮仓地坪上开设有8道横向的通风槽，满足粮仓的通风和防潮要求。
2 工程地基处理与桩基础形式
粮库的平房仓桩基础采用夯扩灌注桩，桩径为426mm，砼强度等级为C25，桩顶标高为-2.15m，有效桩长为5m，施工时桩的入土深度以设计桩长为主，并对应地质情况调整桩长，使桩进入④粘土层不少于1m，夯扩头部位直径为700mm，高度为1m，其中1A栋桩长为4.15m，1M栋桩长为4.15m和4.8m两种。每栋平房仓共计262根桩。
根据设计要求，夯扩桩施工时应该严格按照夯扩次数和夯扩参数进行施工，即一次投料高度为H1＝2.2m，拔管高度为h1＝0.6m，二次投料高度为H2=2.2m,拔管高度为h2＝0.6m。该夯扩桩夯扩头施工顺序为：定位、桩机就位、双管打入至设计深度，灌注砼2.2m高，拔管0.6m、进行第一次夯扩，灌注砼2.2m高砼后,拔管0.8m进行第二次夯扩、然后安放钢筋笼，灌注桩身砼、最后拔出外管进入第二根桩的施工。对于夯扩桩桩身浇注砼时应该保证其充盈系数。按设计要求，本工程夯扩桩的充盈系数根据土层情况不同而不同，对粘性土层及粉土为1.1～1.2，对于淤泥土则宜为1.2～1.3。夯扩桩的单桩极限承载力为700kN。对桩身应该按规范进行单桩静荷载试验和小应变检测以确保桩身的质量和承载力合格。
对平房仓粮食堆场则是采用满堂搅拌桩来加固。搅拌桩的设计直径为500mm，有效桩长为6m，呈梅花形布置，桩距为1.0m，每栋平房仓总桩数为1066根。六栋平房仓的总量约为38000延米，水泥掺入量为12%，全长采用二喷二搅，加固后的地基承载力为大于80kPa。搅拌桩的施工关键是水泥与土搅拌均匀程度，在施工过程中，控制浆液的注入压力和搅拌头提升速度是控制质量的关键。
3 施工过程中出现的问题
3.1 搅拌桩的施工事故
条基下夯扩桩与搅拌桩的施工完成后立即进行了条形基础的土方开挖，人工开挖的土方堆放在基槽两侧的场地上。当开挖的深度逐渐加大时，其两侧的堆载也逐渐的加大。由于施工管理过程中未能将这些堆土及时运走，而且施工时又适逢江南每年一次的梅雨季节，因此大量的雨水浸泡这些堆土和其下的地基。这些因素终于导致条形基坑两侧大量的土方坍塌，同时又将靠近基坑的一排搅拌桩推断。另外，在施工场地内用推土机进行平整场地时，推土司机未能小心驾驶推土机，从而使推土机推铲碰到大量的搅拌桩，有的甚至将搅拌桩头推断，因此也造成了搅拌桩内部有大量的断裂裂缝。
3.2 夯扩桩的质量事故
在夯扩桩施工完毕后，对其进行了小应变动测和单桩竖向静荷载试验。结果发现在1M、1A、1J三栋平房仓的条形基础下夯扩桩中，有部分桩的桩身与夯扩头交接处出现桩身砼被拉断现象。为了查明断桩所占比例和分布的情况，设计方根据现场实际施工情况制定了如下的检查方案：（1）在上述三栋基础中各选一条条基，对其下的66根夯扩桩进行小应变普测，而其它条基仍旧按照规范规定的比例各测15根，对独立基础共测8根小应变。（2）对于1M、1A、1J三栋平房仓的抽检条形基础或其它几栋平房仓的条形基础，如出现抽检的15根桩中，断桩（D类桩）比例超过10%时，则要加倍检测。如果加倍检测的比例仍旧超过10%时，应该每根都要检测。
根据上述检测方案对六栋平房仓的条形基础下夯扩桩进行了一次小应变的普测。结果发现在抽检的15根桩中，未发现断桩超过10%的情况，因此就没有必要对余下的桩基进行加倍检测。
4 事故处理的施工方案
根据上述的小应变检测结果表明，此工程出现裂缝的搅拌桩和夯扩桩必须要进行加固处理。经过建设单位、监理、检测单位、土建总承包单位的多次协商最后制定了如下的施工加固处理方案，由施工单位负责编写并要报经设计院认可。
（1）在1M栋①轴线条形基础下，经普测发现西南角的65＃～88＃桩位段，夯扩桩断桩事故严重，C、D类桩的比例占72.7%。对此部分的桩，起初的处理意见为：先采用重锤锤击断桩使桩身与扩大头间隙闭合，以充分发挥扩大头在竖向荷载下的支撑作用，同时对此段范围内的桩间土进行压密注浆加固处理，处理深度为设计桩顶下3.0m～5.0m,使土体上拱引起桩间土松动的部位得到注浆加密，并填塞土体与土体、土体与桩体间的空隙以提高桩体抵抗水平荷载的能力。
（2） 对于零星分布的夯扩桩断桩裂缝，均采取与以上相同的措施对桩身进行加固。
在呈报上述方案后，设计方认为此种做法有所不妥，其理由如下：若采用上述方案，则当粮仓内堆满粮食后，地坪土体压缩变形、空隙排水会侧向挤压桩体，若将桩间土加固后会阻隔一定的侧向排水通道，从而会增加桩体的侧向挤压力，使桩基所受的水平力大大增加，从而可能使桩体弯曲断裂。因此设计方提出了如下的改进意见：对1M栋平房仓①轴条基下检测后有问题的断桩，应该对桩身打孔进行压力注入高强浆液，并在桩身周围（四处）钻孔注浆。注浆深度范围以包裹住开裂处为原则，且应先选择某个桩进行加固试验，加固后检测并开挖检查确保加固有效后再对其它产生质量事故的桩进行加固，以便使桩体本身能够承受足够的水平荷载，确保工程质量。
施工单位根据设计院以上有关断桩事故的处理方案精神，对现场进行了一次实测，并结合现场实测的结果综合考虑施工条件，确定了如下的具有可操作性的施工方案：
对现场的每一根断桩均采用压密注浆加固处理，注浆孔沿断桩四周均匀布置四个，深度为桩顶以下4m，即扩大头与桩身断裂处。
加固方案的施工步骤如下：
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200603/4035.htm
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