振动沉管砼灌注桩质量事故的处理方法探讨

【关键词】振动沉管桩；处理方法；静力补压桩；技术经济分析 

　　某小区三期工程为经济适用房，七层砖混结构，开工时间为2000年8月1日，竣工时间为2001年6月30日，桩基础为C20，426振动沉管砼灌注桩，单打桩极限承载力为45T，复打桩极限承载力为60T，桩基施工于2000年8月20日结束，同年9月下旬对振动沉管砼灌注桩进行静载试验，由设计院任意随机抽样3根沉管桩，观察数据显示其中2根单打桩达到设计值要求的2倍（即90T）时，累计下沉量是43mm和48mm，不能满足设计要求，另1根复打桩合格，按规定当即又加抽单打桩两根，通过静载试验下沉量为42mm和46mm，仍不合格，因此判定该振动沉管砼灌注桩为质量事故。 

　　为了更进一步阐明问题，将本工程地质状况简介于下：隶属于长江漫滩地貌单元，主要分布一套第四系松散冲淤积物，场区原为水塘及菜地，后经人工清淤及多次堆积，根据勘察报告看，第一层为杂填土层，厚2.30m～4.40m，第二层为淤泥土层，厚0～0.9m，第三层为粉质粘土，厚0.3m～1.1m，第四层为粉质粘土夹粉土层，厚1.1m～4.2m，第五层淤泥质粉质粘土层，厚6m～13m，第六层粉质粘土层，厚12.8m～15.4m。 

　　本工程水文特征：地下水丰富，由上部孔隙潜水与深部微承压水混合组成，主要受大气降水补给（场地北200米为长江），设计采用直径为426振动砼灌注桩，桩端持力层在第六层粉质粘土层。 

　　问题发生后，业主牵头及时召集监理、设计院、桩基施工单位召开联席会议，分析事故原因，首先在不合格桩周围布置了三个钻孔，重新钻探，分析地质构造情况，然后又用小应变对每根桩进行检测，绝大部分是A类桩，少部分为B类桩，桩长与施工记录、监理旁站记录相符合，通过新老地质报告对比分析，发现该地区地质复杂，持力层起伏变化幅度大，打桩过程中部分桩尖未进入持力层，造成工程桩承载力达不到设计要求。为确保工程安全，与会者一致认为本工程单打桩必须全部进行处理。 

　　1. 开发公司先后多次组织专家研讨协商，对诸多方案进行技术经济对比，如下： 

　　1.1 压密注浆处理方法。外地不乏以此方法处理质量事故的先例，参照类似工程有关数据，约需要注浆用水泥300T左右，费用约8万元，压浆设备进退场和施工费用7万元，条形基础加宽和上部一层由原来的预制板改为现浇板，费用约20万元，共计投资费用35万元，注浆工期为20天，养护期和试验时间约40天，影响总工期近60天，同时此方案要求，定期跟踪沉降观测。 

　　1.2 桩筏基础方案。将原条形基础改为整板基础，利用整板下地基土与工程桩共同承载，以此弥补工程桩承载力不足的问题。如按此方案处理，增加土方开挖量和土方外运量，钢筋用量和砼用量，需要增加费用25万元，延长工期20天。同时，此方案理论根据不成熟，对于整板基础而言，在上部荷载作用下，桩与筏板各自承担外力的分配比例如何合理的确定，目前尚无权威定论。据说南方某些地区曾有过短桩与条基（或筏基）相结合的复合基础，但在设计中，其相互间承载力的分配数量理论依据是不充分的，因为地质条件等外界因素对其影响极大。 

　　1.3 补桩方案。假定补原设计单打桩数30%，约50根，如果桩长按20米，增加沉管灌注桩费用为5.8万元，钢筋费用为4.77万元，桩机进退场费用为2.4万元，同时根据设计规范要求，必须使桩中心距≥3.5倍桩径，这样就要部分桩要打在轴线延长线外侧，须增大梁截面和外延伸梁长，这样又要增加土方开挖量和梁钢筋砼量，约增加费用15万元。补打砼振动灌注桩打桩时间需要8天，但还要等强度达到后再做静载试验，累计需要40天，再加上增大基础增加工期5天，共计影响总工期45天，增加投资约28万元，如选其他桩型的桩，要先做试桩，然后才能打桩，更加延误时间，更不经济合理。 

　　1.4 静力补压桩方案。 

　　（1）本工程绝大部分为A类桩，桩身完整，桩头基本平地表面，只要把桩头上浮桩及松动砼剔除，钢筋割掉，再用硫磺胶泥将桩头找平，冷却凝固后即实施了补压，静力压桩机（压力120T）进退场费（25Km以内）14625元，台班费用1872元/台班，预计8个台班，台班总费用14976元，总投资费用为3.2万元，静力压桩工期为5天，摩擦力恢复期最短为5天，抽检试验3根桩，时间为6天，影响总工期只有16天。 

　　（2）通过对比，不难看出静力压桩在工期费用，质量及外界影响等方面均优于其他方案，特别是静压桩直观，施工时可根据实际压力表读数，及时准确的决定压不压，桩身深度是否达到设计要求。因此最终专家会议上一致决定采用此方案，要求原打桩桩基公司组织实施，监理严格监督管理。 

　　（3）根据静力补压方案要求，施工队进场型号为JZ120静力压桩机，测量仪器等，并编制施工方案，报监理工程师审批，并要求施工单位项目经理和现场技术负责人在补桩施工期间坚持现场指挥。 

　　2. 监理首先编制静力补压桩监理细则，细则强调内容 

　　2.1 监理工作流程。驻现场监理组熟悉施工现场和现场地质情况，建设方、设计方意图，审查施工方案，技术组织措施，质量保证体系，参加技术交底会，检查开工前施工准备工作，实施该分部工程监理工作，配合桩检测，组织该子分部工程初验，组织各责任主体对桩基子分部工程验收。 

　　2.2 监理工作控制目标及控制要点，目标为保证工程补压桩合格，控制要求：控制补压桩顺序，控制送压器与原桩位对中和垂直度，并遇到压桩力剧变，桩身突然发生倾斜、移位、下沉或严重回弹、桩顶或桩身出现严重裂缝或破碎，压桩过程的监控。 

　　2.3 监理工作方法及措施，做好开工前准备工作，施工过程中按照旁站方案要求做好旁站工作，做好文明施工，采取相应安全措施。 

　　（1）项目监理人员认真学习监理细则，检查施工企业现场人员到岗，特殊工种人员持证上岗，以及施工机械准备情况。现场监督静力补压整个工艺过程和操作情况，并做好记录，确保内容真实、准确、及时。补压桩流程为静压桩机移至原振动管桩位置，将桩顶凿平，将桩顶钢筋割断，再用硫磺胶泥将桩头找平，把送桩杆中心对准振动管桩中心，用经纬仪观测送桩器垂直度，垂直度控制在0～5%之间，压桩过程中，注意观察油压表，下沉位移读数，施工过程中每道工序检查，上道工序不合格不规范不得进行下道工序，并实事求是的地记录好压桩时间及压力表读数。（监理工程师做好旁站监理旁站记录。） 

　　（2）通过监理记录数据分析，单打桩173根采用90T荷载静压，下沉量≥40mm的38根，占总数22%，下沉量<40mm的135根，占总数78%，其中最大下沉量为300mm，最小下沉量为5mm，按照静力桩试验检测要求补做三根静载试验桩，下沉量为5mm、8mm、6mm，符合设计要求，实际发生费用为3.3万元，实际影响工期15天，实践证明了原定方案是合理的。通过上部施工单位采取有效缩短工期措施，确保工期如期完工，工程竣工后，通过近五年对工程主体沉降观测，最大下沉量36mm，最小下沉量12mm，回访目测，房屋无裂缝，达到了预想效果。实践证明，此压力补压桩处理方法，可以用于桩身质量合格，部分桩尖未进入持力层振动管砼灌注桩质量事故的处理。