某电厂钢筋混凝土预制桩工程质量事故分析

摘要：桩基础工程应用于建筑、交通、道路、桥梁等工程中。近几年来国内桩工机械与新的工法有很大的发展，设计理论也有了很大的进步。桩基础具有承载力高、稳定性好、变形量小、沉降收敛快等特性。近年来，随着建筑施工技术水平的提高，对桩的承载力、地基变形、桩基施工质量提出了更高的要求。文章从理论上阐述了桩基工程中，钢筋混凝土预制桩产生质量事故的常见原因，并通过具体的工程实例，提出了防治措施。

关键词：桩基工程；钢筋混凝土预制桩；工程质量事故

中图分类号：TU753文献标识码：A文章编号：1009－2374(2009)12－0114－02

桩基工程的施工是一项技术性十分强的施工技术，又是属于隐蔽工程，在施工过程中，如处理不当，就会发生工程质量故事。但由于目前尚无可靠快速的检测方法及时掌握并了解成桩过程中的质量，桩基础施工发生的质量问题，往往是多方面原因造成的。

一、普通钢筋混凝土预制桩质量事故分析

普通钢筋混凝土预制桩用量很大，桩的断面多为ZH250×250～ZH250×500(mm)等。钢筋混凝土预制桩一般采用锤击打入或压桩施工。常见的质量事故有断桩、桩顶碎裂、桩倾斜过大、桩顶位移过大、单桩承载力低于设计要求等。

(一)桩身倾斜过大

桩身垂直偏差过大的主要原因：

1预制桩质量差，其中桩顶面倾斜和桩尖位置不正或变形，最易造成桩倾斜。

2桩锤桩质量差，其中桩顶面倾斜和桩尖位置不正或变形，最易造成桩倾斜。

3桩锤、桩帽、桩身的中心线不重合，产生锤击偏心。

4桩机倾斜。

5桩过密，打桩顺序不当产生较强烈的挤压效应。

(二)断桩

桩在沉入过程中，桩身突然倾斜错位(如图1所示)。当桩尖处土质条件没有特殊变化，而贯入度逐渐增加或突然增大，同时，当桩锤跳起后，桩身随之出现回弹现象。产生桩向断裂主要原因有：

1桩堆放、起吊、运输的支点、吊点不当，或制作质量差。

2沉桩过程中，桩身弯曲过大而断裂。如桩身制作质量差造成的弯曲，或桩身细长又遇到较硬的土屋时，锤击产生过大的弯曲，当桩身不能承受抗弯强度时，即产生断裂。

3桩身倾斜过大。在锤击荷载作用，桩身反复受到拉压应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，桩身某处即产生横向裂缝，表面混凝土剥落，如拉应力过大，钢筋超过极限，桩即断裂。

(三)桩顶碎裂

在沉桩施工中，在锤击作用下，桩顶出现混凝土掉角、碎裂、坍塌，甚至桩顶钢筋全部外露等现象，如图2所示：

产生桩顶碎裂的主要原因：

1桩顶强度不足。如混凝土地养护时间不够或养护措施不当；桩顶混凝土配合比不当，振捣不密实等；混凝土标号低，桩顶加密钢筋位置、数量不正确等均会引起桩顶强度不足。

2桩顶凹凸不平，桩顶平面与桩轴线不垂直，桩顶保护层厚。

3桩锤选择不合理。桩锤过大，冲击能量大，桩顶混凝土承受不了过大的冲击能量而碎裂；桩锤小，要使桩沉入到设计标高，桩顶受打击次数过多，桩顶混凝土同样会因疲劳破坏被打碎。

4桩顶与桩帽接触面不平，桩沉入土中不垂直使桩顶面倾斜；造成桩顶局部受集中力作用而破碎。

(四)桩顶位移偏差

桩身产生水平位移或桩身上升的主要原因：

1测量放线误差。

2桩位放得不准，偏差过大；施工中定桩标志丢失或挤压偏高，造成错位。

3桩数过多，桩间距小，在沉桩时，土被挤到极限密实度而隆起，相邻桩一起被涌起。

4在软土地基中较密的群桩，由于沉桩引导起的空隙压力把相邻的桩推向一侧或涌起。

(五)单桩承载力低于设计要求

1桩沉入深度不足。

2桩端未进入规定的持力层，但桩深已达设计值。

3最终贯入度太多。

4桩倾斜过大、断裂等原因引起的承载力降低。

二、工程实例

(一)背景资料

某厂热电车间包括主厂房、主控楼、排渣泵房、柴油贮运和栈桥中转站，主厂房建筑面积11415.39m²,平面布置图略。

该厂位于北部湾附近，地势低，海拔高度在1.6～2.8m之间，由平坦的苇泊和由苇沟分割的稻田组成，场地地需烈度为8°，场地为II类土。

汽机房安装1.2×104KW机组和6×103KW机组各一台，锅炉房安装了自重为1300KN的锅炉三台，锅炉房仅预打桩而不浇基础以留扩建用。

整个车间钻探点较大，主厂房仅有7个点，进入第④层只有4个点。现以135号钻孔来说明该区域工程地质情况。

该厂区为软土地基，地面以下2.0m左右即为饱和黏土，厚度13～15.0m。地基土压缩性高，承载力只有80～90KPa。

根据工程地质资料和厂房的重要性，选用桩基方案，分别以第③层作为桩的持力层，设计了20m和28m两种桩长，长20m的桩承载力偏低，热电车间主厂房的主要部位均用28m长桩，主厂房打桩长，主厂房打桩1150根，其中28m桩708根。

该厂的场地为软土地基，地需烈度为8°，这些情况在桩的设计中给予了充分的考虑，适当加大桩距；尽量不接桩或少接桩。对于28m长桩，原设计为两节14m，一个接头，由于现场运输工具难以解决，将两节14m改为10m、10m和8m三节，变一个接头为两个接头。同时，考虑到桩要承受因振动所产生的弯矩的作用，因此对桩身和接头采取了加强措施。

桩在施打过程中，同一区域出现了一部分桩施打不下去的情况，28m桩入土深度仅有15.0～18.0m；而另一部分桩施打又特别容易，最后贯入度仍相当大，达200～300mm，是工程试桩最后贯入度的1～6倍。为查清原因，一方面补探地层情况，另一方面补做部分单桩荷载试验。

在煤仓间和A锅炉区进行补勘，查明该区第③层中有厚4.0m的粉细砂层，静力触探锥尖阻力为24MPa，而且该层由东向西逐渐减薄而消失，这是东端比西端沉桩困难的原因。

单桩荷载试验在具有代表性的三处6根桩上进行，试桩中发现D锅炉2根桩和煤仓根1根桩出现异常现象，即D6号、D47号和257号3根桩在初始茶载150～600KN出现较大幅度的沉降，加载卸荷2～3次，各桩总沉降量分别为212.19mm、254.56mm和230.44mm，然后沉降趋于零，桩的承载力又得以恢复，单桩容许承载力为1200～1500KN。另3根桩荷载试验无异常现象，单桩容许承载力为1250～1600KN。

该区域桩为摩擦桩，桩的承载能力主要靠桩身四周表面与各层土之间的摩擦力来承担。试以135号钻孔资料分析，桩人土位置，桩顶绝对标高0.05m，桩尖标高-27.95m，桩断面为450×450mm，由地基规范公式计算得到单桩容许承载力为

1660KN，其中桩的承载力80％以上靠摩擦力分担，仅摩擦力这一项容许值便在1336.1KN以上，极限值高达2672KN。因此要用150～600KN的力将28m长桩轻易压入土中212.19～144.56mm是不可能的，唯有断桩才有这种可能性。从荷载试验得知，初始沉降消除后，桩的承载力恢复，说明经过加载后断桩的上下两节又碰到一处，因此，能恢复承受一定的垂直荷载。为了验证上述分析是否正确，对D6和D47号2根桩进行挖桩检查。为防止桩间土塌方，在D6和D47号两桩之间压人φ400钢管，边挖边压边沉，当进入10m处挖出桩接头，发现D6和D47号在接头处上下两节桩中间均有20mm空隙，填充的是压实黏土。由于在荷载试验中消除了初始沉降，拉开的上下两节靠在一起，这时承载力恢复并接近原值，因此桩间空隙中的未被挤出的土被压实；D6和D47号两上下节均错位15～20mm；两桩的上部接头全部焊缝均已剪断，且有15—20mm空隙，手指在其中可上下活动，尤其是D6号桩竟有一连接角钢脱落在土中，从取出的角钢看只有少数点焊。

为此，采用全面复打检查断桩情况，并使断桩复位。消除初始沉降。复打采用冷锤轻击法(冷锤指不加油无爆击力的自由落体，且落距较低)。

通过全面复打共找出217根断桩，占已施打桩的33.2％。D锅炉共用28m桩52根，查出断桩36根，占69.2％；C锅炉查出断桩36根，占69.2％；煤仓间查出断桩130根，占37.1％。这三处为断桩密集区。

(二)原因分析

施工中不执行规范和设计要求，施焊不认真，焊缝不合格，如桩接头焊缝厚度太薄或焊缝长度太短甚至点焊，桩头不平整，施焊前未按设计要求用楔板垫平再施焊，桩头之间有空隙。而桩的上部接头正好落在第②层饱和黏土上，在打桩振动荷载作用下，桩周土孔隙水压力急聚升高，无法在四周消散，只能向上造成土体隆起，加上土的挤压使上节桩上浮，下节桩因为进入较密实的第③层，而起了嵌固作用，因此当焊缝被剪坏后，上下两节桩便拉开形成断桩。

三、结语

桩基工程，一定要从设计计算、施工机械、施工工艺、验桩检测等方面严格把关，才能避免或减少质量事故的发生。

参考文献

[1]建筑基基础工程施工质量验收规范(GB50205-2002)[s]1002

作者简介：陈伯洪，男，广东省湛江市粤西建筑工程公司工程师，研究方向：工程现场施工技术管理。