论文部分内容阅读
摘要：本文以某高层建筑物工程为例；介绍了高层建筑结构特征、原基础设计、场地地质状况及施工时出现的桩基事故，分析了产生事故的原因，重点说明了该工程地基加固处理的方法，对软弱土地基处理施工应注意的问题提出了建议。
关键词：深基坑，桩坑施工，桩基础，加固设计
1.原设计情况
某高层建筑主体结构原设计为地上l8层、地下1层的钢筋混凝土框架一剪力墙结构，地下室地面标高为-4.8m。场地土的情况为：自然地面下有大约18m厚的软弱土层，在软弱土层下为l8m～20m厚的砂层，其下有0.4 m～2m厚的砾、卵石层，45m以下为中等风化岩层。原基础设计采用800mm的钻孔灌注桩，桩端位于砾卵石层面，有效桩长为30.6m，采用桩端后注浆工艺以提高单桩承载力。单桩承载力设计值5000kN，基桩总数为149根，采用柱下独立承台和墙下局部筏片承台。承台上设置1层500mm防水底板作地下室地面。
2 事故现象及发生原因
该工程在进行深基坑的开挖过程中，发现大量基桩产生了不同程度的偏位和倾斜，基桩桩顶最大偏位值达1240mm，经过底应变动力检测，发现许多桩为、Ⅲ 类桩，其中Ⅲ类桩有6根：桩群中，偏位及倾斜的分布情况为：基坑周边桩偏值较大，偏位方向基本向坑内倾、偏，基坑中部桩偏位相对较小。根据基桩偏位情况，施工现场观察及对施工人员的了解分析削断,认为形成桩基偏位和倾斜的原因主要有以下几点：
1)基坑支护体系存在问题，工程支护采用格构式粉喷桩，桩长为10m，整个桩身均置于软弱土层中，桩端没有得到嵌固。基坑开挖时，坑周软弱土层产生侧向土压力使基桩向坑内方向产生倾斜。
2)基坑范围内软弱土层没有采取适当的处理措施，根据JGJ94-94建筑樁基技术规范的规定：“当承台周围为可液化土或极限承载力小于80kPa的软土时，宜将承台外一定范围的土进行加固”：由于该工程没有进行软土加固处理，使得基桩在较厚软土层中的抗侧约束力不足，在侧压力作用下，容易造成桩身倾斜、偏位。
3)基坑开挖顺序不妥，坑周有少量堆载。根据JGJ94-94 建筑桩基技术规范规定在特殊场地土中的桩基，其深基坑开挖时,应按顺序分层开挖，并在每层土开挖过程中坚持对坑壁和基桩进行观测，做到发现问题及时处理：坑周不仅不能堆载，还应根据情况尽量卸载。
4)工期过紧，基础施工工期较短，且基坑开挖后未能及时进行后续工程施工。
3.加固设计
以保证安全，尽量减少事故处理费用为原则，采取加固设计的处理措施，即尽量利用已有桩的承载力，而不是全部弃之不用。加固设计的主要内容包括补桩，在适当位置补一定数量的桩；将原来柱(墙)下独立的承台改为整板式承台；软土固化。
3.1 补桩
3.1.1 补桩桩型的确定
将补桩确定为与原设计桩径、配筋均相同的钻孔灌注嵌岩桩。
3.1.2 补桩位置和数量的确定
要合理地补桩就必须查明原有桩的实际承载力，具体如下：
1)偏位值不超过150mm的桩，单桩承载力设计值取5000kN;2)偏位值在151mm～4O0mm的桩，单桩承载力设计值取4000kN；3)偏位值在401mm/1～600mm的桩，单桩承载力设计值取3600kN;4)偏位值超过600mm的桩，单桩承载力设计值取2000kN;5)原坑内试桩(试验非破坏性)单桩承载力取5000kN。
加固设计还遵循了以下补桩桩位确定原则：1)周边为补桩重点区域，因为周边桩桩身偏位比较严重，同时将其作为抗倾覆和保证整体稳定性的配备手段；2)各柱(墙)下局部范围桩承载力不足之处，在柱周边附近区域适当增补桩，并使之对称、协调；3) 类桩附近增补“替桩”。
实际补直径800mm的钻孔灌注桩42根，嵌岩1m，同时,遵照专家建议，另补直径377mm、长20 m的锚杆静压桩21根:
3.1.3 补桩后桩基安全性评价
对桩基安全性进行了正、逆两种方法的评价。评价使用的桩基的设计荷载包括：原设计单位提供的柱脚内力值；地下室局部架空层及设备荷载，地下室外墙、水箱侧墙及水重量、地下室外承台上覆土重量，承台重量，总计设计值5为710000kN。正过程评价：在总设计荷载的作用下，考虑桩与承台共同工作?计算结果表明：承载力取值5000kN的桩实际受荷为44O0kN～49OOkN；承载力取值3600kN桩实际受荷3300kN～3600kN；承载力取值2000kN的桩实际受荷不足2000kN。逆过程评价：各类桩承载力的总和为834000kN>1.1×710000：781000kN：
由上可知，无论正过程，还是逆过程分析均表明处理岳该桩基承载力满足要求，其安全胜得到保障
3.1.4 补桩后沉降计算
依据地质勘察报告提供的各土层的物理力学性质，经过沉降计算得到承台各点的沉降量在28mm～34mm，最大沉降差为6mm,说明桩基变形满足要求。
3.2 将原独立小承台改为整板刚性承台
整体刚性承台采用2.5m厚的C30混凝土，并在承台内柱网下设纵横暗梁，其跨高比不超过3.5，可视为刚性构件：当产牛沉降时，设计中可视补桩与原基桩协调一致．共同受力 此次加固设计采用刚性整板式承台是很有必要的，主要体现在：1)符合GBJ11-89建筑抗震设计规程3.3.10条和GBJ7-89建筑地基基础设计规范7.4.2条的相应规定；2)有较强的调整不均匀沉降的能力，加强了整体稳定性和抗倾覆能力；3)可协调各单桩的受荷，保证全部单桩均有效参与工作，在各种荷载组合下，根据各桩的荷载一沉降关系之不同能合理分配其受荷大小，并与基坑内的群桩组成空间受力体系；4)原工程桩倾斜与偏位的不规则而产生的水平分力可以通过整体承台来调节平衡，这样避免了独立承台下各斜桩能出现的全部或部分水平分力使基础本身不能承担上部结构造成的不利影响；5)采用整板式承台．以利于承台底板下部经固化处理的地基土发挥承载作用，有利于减小单桩受荷．同时取消了原设计的500mm厚防水底板，既节省，效果也更好。
3.3 将承台底下一定深度的软土固化处理
为保证补桩的成桩质量和补桩后基坑再次开挖时基坑的稳定，应对软土进行加固。对承台底板以下6m深的全基坑范围内的软土采用水泥一水玻璃注浆进行加固处理，并要求软土处理后>100kPa，EI>5.0MPa。
4、结束语
桩基工程是隐蔽工程，影响因素很多，稍有不慎就有可能给工程留下隐患。大量工程实践表明，整个建筑物工程的成败，在很大程度上取决于桩基工程的质量和水平，建筑物事故的发生，很多与桩基上程问题有关，由此可见，桩基上程设计与施上质量的优劣，直接关系到建筑物的安危。本文通过对软土地区的相关桩基础加固设计方法，尤其是地基模型和沉降模型相关理论分析，以期为桩基问题在实际工程中的应用有积极作用。
参考文献：
[1] 卓捷, 厦门西客站工程桩基设计优化[J]. 岩土工程界,2008,09
[2] 高进科. 桩基设计应注意的几个问题[J]. 交通世界(建养.机械), 2008，
关键词：深基坑，桩坑施工，桩基础，加固设计
1.原设计情况
某高层建筑主体结构原设计为地上l8层、地下1层的钢筋混凝土框架一剪力墙结构，地下室地面标高为-4.8m。场地土的情况为：自然地面下有大约18m厚的软弱土层，在软弱土层下为l8m～20m厚的砂层，其下有0.4 m～2m厚的砾、卵石层，45m以下为中等风化岩层。原基础设计采用800mm的钻孔灌注桩，桩端位于砾卵石层面，有效桩长为30.6m，采用桩端后注浆工艺以提高单桩承载力。单桩承载力设计值5000kN，基桩总数为149根，采用柱下独立承台和墙下局部筏片承台。承台上设置1层500mm防水底板作地下室地面。
2 事故现象及发生原因
该工程在进行深基坑的开挖过程中，发现大量基桩产生了不同程度的偏位和倾斜，基桩桩顶最大偏位值达1240mm，经过底应变动力检测，发现许多桩为、Ⅲ 类桩，其中Ⅲ类桩有6根：桩群中，偏位及倾斜的分布情况为：基坑周边桩偏值较大，偏位方向基本向坑内倾、偏，基坑中部桩偏位相对较小。根据基桩偏位情况，施工现场观察及对施工人员的了解分析削断,认为形成桩基偏位和倾斜的原因主要有以下几点：
1)基坑支护体系存在问题，工程支护采用格构式粉喷桩，桩长为10m，整个桩身均置于软弱土层中，桩端没有得到嵌固。基坑开挖时，坑周软弱土层产生侧向土压力使基桩向坑内方向产生倾斜。
2)基坑范围内软弱土层没有采取适当的处理措施，根据JGJ94-94建筑樁基技术规范的规定：“当承台周围为可液化土或极限承载力小于80kPa的软土时，宜将承台外一定范围的土进行加固”：由于该工程没有进行软土加固处理，使得基桩在较厚软土层中的抗侧约束力不足，在侧压力作用下，容易造成桩身倾斜、偏位。
3)基坑开挖顺序不妥，坑周有少量堆载。根据JGJ94-94 建筑桩基技术规范规定在特殊场地土中的桩基，其深基坑开挖时,应按顺序分层开挖，并在每层土开挖过程中坚持对坑壁和基桩进行观测，做到发现问题及时处理：坑周不仅不能堆载，还应根据情况尽量卸载。
4)工期过紧，基础施工工期较短，且基坑开挖后未能及时进行后续工程施工。
3.加固设计
以保证安全，尽量减少事故处理费用为原则，采取加固设计的处理措施，即尽量利用已有桩的承载力，而不是全部弃之不用。加固设计的主要内容包括补桩，在适当位置补一定数量的桩；将原来柱(墙)下独立的承台改为整板式承台；软土固化。
3.1 补桩
3.1.1 补桩桩型的确定
将补桩确定为与原设计桩径、配筋均相同的钻孔灌注嵌岩桩。
3.1.2 补桩位置和数量的确定
要合理地补桩就必须查明原有桩的实际承载力，具体如下：
1)偏位值不超过150mm的桩，单桩承载力设计值取5000kN;2)偏位值在151mm～4O0mm的桩，单桩承载力设计值取4000kN；3)偏位值在401mm/1～600mm的桩，单桩承载力设计值取3600kN;4)偏位值超过600mm的桩，单桩承载力设计值取2000kN;5)原坑内试桩(试验非破坏性)单桩承载力取5000kN。
加固设计还遵循了以下补桩桩位确定原则：1)周边为补桩重点区域，因为周边桩桩身偏位比较严重，同时将其作为抗倾覆和保证整体稳定性的配备手段；2)各柱(墙)下局部范围桩承载力不足之处，在柱周边附近区域适当增补桩，并使之对称、协调；3) 类桩附近增补“替桩”。
实际补直径800mm的钻孔灌注桩42根，嵌岩1m，同时,遵照专家建议，另补直径377mm、长20 m的锚杆静压桩21根:
3.1.3 补桩后桩基安全性评价
对桩基安全性进行了正、逆两种方法的评价。评价使用的桩基的设计荷载包括：原设计单位提供的柱脚内力值；地下室局部架空层及设备荷载，地下室外墙、水箱侧墙及水重量、地下室外承台上覆土重量，承台重量，总计设计值5为710000kN。正过程评价：在总设计荷载的作用下，考虑桩与承台共同工作?计算结果表明：承载力取值5000kN的桩实际受荷为44O0kN～49OOkN；承载力取值3600kN桩实际受荷3300kN～3600kN；承载力取值2000kN的桩实际受荷不足2000kN。逆过程评价：各类桩承载力的总和为834000kN>1.1×710000：781000kN：
由上可知，无论正过程，还是逆过程分析均表明处理岳该桩基承载力满足要求，其安全胜得到保障
3.1.4 补桩后沉降计算
依据地质勘察报告提供的各土层的物理力学性质，经过沉降计算得到承台各点的沉降量在28mm～34mm，最大沉降差为6mm,说明桩基变形满足要求。
3.2 将原独立小承台改为整板刚性承台
整体刚性承台采用2.5m厚的C30混凝土，并在承台内柱网下设纵横暗梁，其跨高比不超过3.5，可视为刚性构件：当产牛沉降时，设计中可视补桩与原基桩协调一致．共同受力 此次加固设计采用刚性整板式承台是很有必要的，主要体现在：1)符合GBJ11-89建筑抗震设计规程3.3.10条和GBJ7-89建筑地基基础设计规范7.4.2条的相应规定；2)有较强的调整不均匀沉降的能力，加强了整体稳定性和抗倾覆能力；3)可协调各单桩的受荷，保证全部单桩均有效参与工作，在各种荷载组合下，根据各桩的荷载一沉降关系之不同能合理分配其受荷大小，并与基坑内的群桩组成空间受力体系；4)原工程桩倾斜与偏位的不规则而产生的水平分力可以通过整体承台来调节平衡，这样避免了独立承台下各斜桩能出现的全部或部分水平分力使基础本身不能承担上部结构造成的不利影响；5)采用整板式承台．以利于承台底板下部经固化处理的地基土发挥承载作用，有利于减小单桩受荷．同时取消了原设计的500mm厚防水底板，既节省，效果也更好。
3.3 将承台底下一定深度的软土固化处理
为保证补桩的成桩质量和补桩后基坑再次开挖时基坑的稳定，应对软土进行加固。对承台底板以下6m深的全基坑范围内的软土采用水泥一水玻璃注浆进行加固处理，并要求软土处理后>100kPa，EI>5.0MPa。
4、结束语
桩基工程是隐蔽工程，影响因素很多，稍有不慎就有可能给工程留下隐患。大量工程实践表明，整个建筑物工程的成败，在很大程度上取决于桩基工程的质量和水平，建筑物事故的发生，很多与桩基上程问题有关，由此可见，桩基上程设计与施上质量的优劣，直接关系到建筑物的安危。本文通过对软土地区的相关桩基础加固设计方法，尤其是地基模型和沉降模型相关理论分析，以期为桩基问题在实际工程中的应用有积极作用。
参考文献：
[1] 卓捷, 厦门西客站工程桩基设计优化[J]. 岩土工程界,2008,09
[2] 高进科. 桩基设计应注意的几个问题[J]. 交通世界(建养.机械), 2008，