某教学楼桩基工程质量问题及处理案例

1.工程概况某教学楼工程，五层框架结构，建筑面积约6500平方米，基础采用PTC-500（60）预应力混凝土管桩承台、地梁拉接基础，管桩混凝土强度等级为C60，设计桩长37米，设计桩顶标高2.80m（黄海高程），单桩承载力设计值000KN，总桩数201根。2.地质概况土层土层名称层顶标高（黄海高程：米）层厚（米）①粘土3.45～3.731.3～1.5②-1淤泥2.00～2.4313.0～13.20②-2淤泥-10.70～-11.006.40～10.7③淤泥质粘土-17.86～-21.610～4.3④粘土-17.40～-20.563.4～5.2⑤淤泥质粘土-22.3～-24.458.5～11.3⑥砾石-32.95～-35.002.95～6.6⑥-a淤泥质粘土位于⑨号砾石层内0.40～0.6⑦粉质粘土-37.31～-38.60.5～7.05表1某教学楼工程地质概况表3.桩基施工本工程桩基选择的持力层是⑥号砾石层。由于⑥号持力层层顶标高起伏较大，且在部分探孔位置的⑥号砾石层中存在0.4-0.6m厚的⑥-a淤泥质粘土夹层，所以在技术交底时，设计人员对桩基施工提出特别要求：根据勘察资料显示本工程桩基长大部分是37m，在部分区域桩长应根据实际施工地质情况作适当调整。本工程桩基采用锺击法沉桩，施工机械选用J250型桩架、D40柴油锤。根据最后的施工记录显示，本工程实际打入土中的桩为198根，其中41ｍ（选定为试桩）的1根，40ｍ的5根，39ｍ的47根，38ｍ的9根，37ｍ的134根，36ｍ的2根。在施工期间施工单位没有反映过地质情况与勘察报告不符的情况。桩基施工控制依据：（1）最后贯入度控制在5~8击/10cm（D40柴油锤）。对桩顶已经达到设计标高但锤击数达不到上述要求的,可继续超送，但超送深度一般不超过50cm。若超送深度已经达到50cm而锤击数仍达不到要求的，需报请设计人员处理。（2）桩端进入⑥号持力层不少于70cm；若持力层有软夹层，桩端必须穿过软夹层，且桩端进入下面持力层不少于10cm；但应注意不要进入过多，以免穿透持力层。（3）施工过程中若遇到地质情况与勘察报告差异明显时，应及时向有关单位反映，施工单位不得擅自处理。4.桩基静载荷试验在桩基施工完成后，进入桩基静载荷试验阶段。根据有关规定本工程静载荷试验采用堆载平台反力装置，按慢速维持荷载法进行试验，单桩竖向极限承载力值取设计值的2倍即2000KN。由于在试验过程中发现试桩存在异常情况，故又加测了部分工程桩，前后共试验了5根桩。桩的基静载荷试验大致共分为三个阶段。4.1正常桩基静载荷试验测试阶段本教学楼选择6#（桩长41m）工程桩为单桩静载荷试验的试桩（与另外两幢楼的两根工程桩组成一组试桩）。试验结果显示其它两幢楼的两根试桩均满足设计及规范要求，但本教学楼的6#试桩在试验过程中出现异常情况：在400KN~800KN的试验加载时，表现为沉降均匀沉降速度较小的特点，但在1000KN的荷载作用下，本级沉降为16.11mm,是前级沉降的4.68倍(未超过5倍),共计沉降为23.70mm（未超过50mm）。6#桩静载载曲线4.2加测试验阶阶段从6#工程桩的试试验结果来来看，其承承载力未达达到设计要要求。为了了探明这到到底是个别别现象还是是普遍现象象，设计单单位要求每每幢楼再加加测1根工程桩。。因此,本本教学楼选选择了77#(39m)工程桩为测测试桩。其其他两幢楼楼也各选择择了一根桩桩加测。经过测试，，其它两幢幢楼的工程程桩均满足足设计要求，，但77#桩出现了比比6#试桩更加严严重的问题。77＃试桩报告：：77＃试桩在1400KN的荷载作作用下，，本级沉沉降为11.50mm，是前级级沉降的的2.43倍（未超超过5倍），累累计沉降降为23.93mm（未超过过50mm）；在试试验荷载载1700kN作用下，，累计沉沉降为38.77mm。当试验验荷载加加到1800kN时，沉降降急剧加加快，桩桩顶的最最大沉降降量为109.44rm。随后试试验加载载停止。。卸载后后，回弹弹观测中中桩身回回弹较小小，最大大回弹量量为15.21mm，回弹率率为13.90%，沉降残残余量为为94.23mm。因其达达到试验验终止条条件而终终止试验验。77#桩桩静载曲曲线4.3问题桩范范围探测测阶段根据前面面的六根根桩的测测试结果果，相关关单位进进行初步步分析、、讨论后后基本认认定另外外两幢楼楼桩基的的静载荷荷试验基基本符合合设计要要求，可可以进入入下一道道工序施施工，但但在以后后的施工工和使用用过程中中应加强强沉降观观测。而而本教学学楼桩基基工程存存在质量量问题。。为了进进一步调调查本教教学楼的的桩基质质量问题题的性质质、原因因和范围围。设计计人员根根据地质质勘查报报告和打打桩记录录又在本本教学楼楼的中部部(72#[39m]，72#桩离77#桩只有3m最终桩顶顶标高基基本一样样)和两端（（120#[37m]和8#[37m]）各选择择一根桩桩做静载载荷试验验。72#桩在各级级试验加加载时,沉降基本本均匀，，在最大大试验荷荷载2000kN级加载作作用下，，桩顶最最大沉降降量为30.86mm，沉降量量较小。。卸载后后，回掸掸观测中中桩身回回弹较小小，可以以判定其其承载力力已达到到设计要要求。72#桩静载曲线线120＃试桩在400KN~1600KN试验加载时,沉降均匀、沉降速速度较小。但在最最大试验荷载1800kN的作用下，沉降急急剧加快，本级沉沉降为97.54mm，是前级沉降的17.57倍，累计沉降为118.79mm。试验终止。120#桩静载曲曲线8＃试桩在400kN～1200kN的试验加载时，沉沉降均匀、沉降速速度较小；但最大大试验荷载1400KN的作用下，沉降急急剧加快，本级沉沉降为72.15mm，是前级沉降的18.79倍,累计沉降为83.42mm。试验终止。8#桩静载曲线5.桩基质量量问题分析及判定定根据本工程的五根根工程桩的静载荷荷试验数据，可将将工程桩在试验过过程中的异常沉降降分为以下两种类类型：第一种类型：在不大的试验荷荷载作用下产生生较大沉降，但但沉降量未超过过规范条件。如如6#桩在1000KN试验荷载作作用下的沉降为为16.11mm、77#桩在1400KN试验荷载作作用下的沉降为为11.50mm，都比前一一级沉降大许多多，但又都未超超过规范容许条条件。并且这些些桩在随后的加加载过程中沉降降又都趋于稳定定。￭成因：出现这种现象的的最大的可能是是由于在打桩过过程中打桩过快快产生挤土效应应，使得前面被被打下的桩又被被土“浮起”，，桩端“悬空””（即“浮桩””）现象，这就就使得原先的端端承摩擦桩几乎乎变成了摩擦桩桩。在试验加载载超过了土层摩摩擦力极限值后后，试验桩又被被“压”回持力力层，在试验加加载继续进行时时沉降又趋于稳稳定。￭解决的措施：为了避免这种现现象的出现，应应在施工过程中中：（（1）合理安排排打桩顺序和路路径，特别对那那些桩比较密集集的区域，更要要特别注意。（2）在工程桩桩基本打完后，，再重新复打一一遍，让那些桩桩端“悬空”的的桩再被打回去去。就本工程而而言，由于此种种类型的沉降不不是特别大，最最终未作特别处处理。第二种类型：在较大的试验荷荷载作用下产生生极大沉降，并并达到规范规定定的终止试验的的条件。如77#、、120#桩在1800KN作用下和8#桩在1400KN作用下的沉降都都属于此种情况况。￭成因：出现此种现象的的原因可能有两两个：第一：试桩在试试验过程中被压压坏。这种现象可通过过“基桩低应变变动力检测（简简称动测）”来来判定。经过动动测上面的这三三根桩桩身均完完好（8#桩为Ⅱ类桩，其其它的均为Ⅰ类类桩）。第二：试桩的桩桩端持力层承载载力不够。判定此种情况的的方法就是比较较入土桩长与地地质勘查资料中中所反映的持力力层埋深的关系系，判断桩端有有没有进入持力力层、进入深度度如何、持力层层中有没有软弱弱夹层等情况。。但使用此方法的的前提条件就是是要在试桩边有有详细的勘察资资料且探孔距离离不要太远，否否则会影响判断断的准确性。由于本工程的几几根试桩离原先先的探孔都较远远，同时也为了了后面的桩基处处理需要，决定定在本工程场址址的不同方位布布置八个探孔，，以便探明各土土层的分布情况况。补充勘察数数据显示：8#桩的桩尖离⑥号号砾石层还有约约0.3m的距离，77#、120#桩的桩尖已进入入⑥号砾石层，，但离其中的夹夹层只有约0.5m距离。6#桩长37mBZ8120#桩长37mBZ86.桩基处理方案在对以上试桩的的质量问题原因因查明以后，为为了保证工程质质量，并顺利比比进行下一道工工序施工，决定定对本工程的桩桩基础进行处理理。处理的方式式共分三种：第一种处理方案案：对那些根据补充充堪查资料和入入土深度判定为为桩端未进入⑥⑥号持力层或进进入持力层，但但未穿透软夹层层的工程桩进行行高压注水泥浆浆处理。第一种处理方案案的施工方法：：经过比较分析决决定对不同区域域的共计10个承台的34根桩进行管内钻钻Φ300直径的钻孔至⑥⑥号土层1米（有夹层的需需钻穿），提钻钻后埋入注浆管管至孔底，倒入入5-20mm卵石70%，中粗砂30%，充填至-20米，先注水冲洗洗，直到孔口为为清水为止，再再注浆固结、压压浆泵泵压0.5MPa，水泥选选用32.5级普通硅硅酸盐水水泥，水水灰比均均为0.5，每根桩桩压浆2000kg水泥，在在施工时时要注意意保持原原桩身垂垂直度。。第二种处处理方案案：对部分承承台进行行补水泥泥搅拌桩桩处理，，一方面面是弥补补前一方方案中各各工程桩桩承载力力的不足足，另一一方面也也是为了了提高预预应力管管桩的摩摩擦力，，进一步步达到提提高本承承台桩基基的实际际承载力力的目的的。决定定对上述述十个承承台中的的2桩承台补补2根水泥搅搅拌桩，，3桩承台补补3根水泥搅搅拌桩，，4桩、5桩承台补补4根水泥搅搅拌桩水水泥搅拌拌桩。第二种处处理方案案的施工工方法：：水泥搅拌拌桩位置置基本位位于院有有管桩桩桩之间，，2桩承台中中补桩与与原有管管桩呈菱菱形布置置，搅拌拌桩桩径径Φ500，桩长15米，水泥泥掺入量量为加固固土量的的15%，另掺水水泥用量量0.2%的木质素素磺酸钙钙减水剂剂2%的石膏粉粉，搅拌拌桩施工工严格控控制水灰灰比0.5，控制提提升速度度小于1米/分钟，边边提升、、边压浆浆、边搅搅拌，泵泵送液必必须连续续，并复复搅一次次。除此此以外，，部分承承台尺寸寸及配筋筋也要作作相应变变动（方方案略））。第三种处处理方案案：第三种是是对场地地内补勘勘的8个地质钻钻探孔在在原位进进行水泥泥搅拌桩桩加固，，其深度度为15米，具体体要求同同上。除除此以外外，为了了解决前前面的““浮桩””以及预预应力管管桩和水水泥搅拌拌桩的不不均匀沉沉降问题题，在桩桩顶设置置褥垫层层。桩顶顶褥垫层层厚度为为250mm，其中级级配为20~40mm的人工石石占50%，5mm的人工石石占30%，中砂占占20%，洒水振振动夯实实，且压实系数数≥0.93。7.桩基处处理后的的复测为了检验验本工程程的桩基基础在处处理后的的效果，，又对与与8#桩（由于于已测出出8#桩是Ⅱ类类桩，若若再次进进行测试试有可能能将其压压坏）处处于同一一承台的的9#（37m）桩进行行静载荷荷试验测测试。●实验方法法及结果：：本次的静载载荷试验测测试与前面面测试有所所不同：本本次测试采采用1.5m×1.5m的厚钢板，，压板中心心与9#桩中心重合合，压板覆覆盖4根水泥搅拌拌桩的部分分区域。在在试验中，，沉降均匀匀、沉降速速度较小。。在最大试试验荷载2000kN级加载作用用下，桩顶顶最大沉降降量为15.11mm。卸载后，，回弹观测测中桩身回回弹较大，，最大回弹弹量为11.33mm，回弹率为为74.98%，沉降残余余量为3.78mm。8.本工程桩桩基质量问问题的成因因造成本工程程桩基出质质量问题的的原因有多多方面。第一：由于原规规划方案调调整，使得得本教学楼楼整体后移移8m,但本工程的的岩土工程程详细勘察察是在方案案调整之前前，方案调调整后又未未重新组织织详细勘察察。这就使使得本工程程打桩存在在较大的盲盲目性。第二：施工人员员责任心不不强，在桩桩基施工过过程中遇到到地质情况况与勘察报报告有明显显差异时未未向有关单单位通报、、处理。施施工过程中中的隐蔽资资料未与施施工同步完完成，特别别是打桩过过程中不做做原始记录录，许多记记录是后补补的。例如，补勘勘资料显示示8#桩的桩端未未进入⑥号号砾石层（（即处于⑤⑤号淤泥质质粘土层中中）,静载荷试验验也验证了了这一点