某電廠鋼筋混凝土預制樁工程質(zhì)量事故分析

摘要：樁基礎(chǔ)工程應用于建筑、交通、道路、橋梁等工程中。近幾年來國內(nèi)樁工機械與新的工法有很大的發(fā)展，設(shè)計理論也有了很大的進步。樁基礎(chǔ)具有承載力高、穩(wěn)定性好、變形量小、沉降收斂快等特性。近年來，隨著建筑施工技術(shù)水平的提高，對樁的承載力、地基變形、樁基施工質(zhì)量提出了更高的要求。文章從理論上闡述了樁基工程中，鋼筋混凝土預制樁產(chǎn)生質(zhì)量事故的常見原因，并通過具體的工程實例，提出了防治措施。

關(guān)鍵詞：樁基工程；鋼筋混凝土預制樁；工程質(zhì)量事故

中圖分類號：TU753文獻標識碼：A文章編號：1009－2374(2009)12－0114－02

樁基工程的施工是一項技術(shù)性十分強的施工技術(shù)，又是屬于隱蔽工程，在施工過程中，如處理不當，就會發(fā)生工程質(zhì)量故事。但由于目前尚無可靠快速的檢測方法及時掌握并了解成樁過程中的質(zhì)量，樁基礎(chǔ)施工發(fā)生的質(zhì)量問題，往往是多方面原因造成的。

一、普通鋼筋混凝土預制樁質(zhì)量事故分析

普通鋼筋混凝土預制樁用量很大，樁的斷面多為ZH250×250～ZH250×500(mm)等。鋼筋混凝土預制樁一般采用錘擊打入或壓樁施工。常見的質(zhì)量事故有斷樁、樁頂碎裂、樁傾斜過大、樁頂位移過大、單樁承載力低于設(shè)計要求等。

(一)樁身傾斜過大

樁身垂直偏差過大的主要原因：

1預制樁質(zhì)量差，其中樁頂面傾斜和樁尖位置不正或變形，最易造成樁傾斜。

2樁錘樁質(zhì)量差，其中樁頂面傾斜和樁尖位置不正或變形，最易造成樁傾斜。

3樁錘、樁帽、樁身的中心線不重合，產(chǎn)生錘擊偏心。

4樁機傾斜。

5樁過密，打樁順序不當產(chǎn)生較強烈的擠壓效應。

(二)斷樁

樁在沉入過程中，樁身突然傾斜錯位(如圖1所示)。當樁尖處土質(zhì)條件沒有特殊變化，而貫入度逐漸增加或突然增大，同時，當樁錘跳起后，樁身隨之出現(xiàn)回彈現(xiàn)象。產(chǎn)生樁向斷裂主要原因有：

1樁堆放、起吊、運輸?shù)闹c、吊點不當，或制作質(zhì)量差。

2沉樁過程中，樁身彎曲過大而斷裂。如樁身制作質(zhì)量差造成的彎曲，或樁身細長又遇到較硬的土屋時，錘擊產(chǎn)生過大的彎曲，當樁身不能承受抗彎強度時，即產(chǎn)生斷裂。

3樁身傾斜過大。在錘擊荷載作用，樁身反復受到拉壓應力，當拉應力超過混凝土的抗拉強度時，樁身某處即產(chǎn)生橫向裂縫，表面混凝土剝落，如拉應力過大，鋼筋超過極限，樁即斷裂。

(三)樁頂碎裂

在沉樁施工中，在錘擊作用下，樁頂出現(xiàn)混凝土掉角、碎裂、坍塌，甚至樁頂鋼筋全部外露等現(xiàn)象，如圖2所示：

產(chǎn)生樁頂碎裂的主要原因：

1樁頂強度不足。如混凝土地養(yǎng)護時間不夠或養(yǎng)護措施不當；樁頂混凝土配合比不當，振搗不密實等；混凝土標號低，樁頂加密鋼筋位置、數(shù)量不正確等均會引起樁頂強度不足。

2樁頂凹凸不平，樁頂平面與樁軸線不垂直，樁頂保護層厚。

3樁錘選擇不合理。樁錘過大，沖擊能量大，樁頂混凝土承受不了過大的沖擊能量而碎裂；樁錘小，要使樁沉入到設(shè)計標高，樁頂受打擊次數(shù)過多，樁頂混凝土同樣會因疲勞破壞被打碎。

4樁頂與樁帽接觸面不平，樁沉入土中不垂直使樁頂面傾斜；造成樁頂局部受集中力作用而破碎。

(四)樁頂位移偏差

樁身產(chǎn)生水平位移或樁身上升的主要原因：

1測量放線誤差。

2樁位放得不準，偏差過大；施工中定樁標志丟失或擠壓偏高，造成錯位。

3樁數(shù)過多，樁間距小，在沉樁時，土被擠到極限密實度而隆起，相鄰樁一起被涌起。

4在軟土地基中較密的群樁，由于沉樁引導起的空隙壓力把相鄰的樁推向一側(cè)或涌起。

(五)單樁承載力低于設(shè)計要求

1樁沉入深度不足。

2樁端未進入規(guī)定的持力層，但樁深已達設(shè)計值。

3最終貫入度太多。

4樁傾斜過大、斷裂等原因引起的承載力降低。

二、工程實例

(一)背景資料

某廠熱電車間包括主廠房、主控樓、排渣泵房、柴油貯運和棧橋中轉(zhuǎn)站，主廠房建筑面積11415.39m²,平面布置圖略。

該廠位于北部灣附近，地勢低，海拔高度在1.6～2.8m之間，由平坦的葦泊和由葦溝分割的稻田組成，場地地需烈度為8°，場地為II類土。

汽機房安裝1.2×104KW機組和6×103KW機組各一臺，鍋爐房安裝了自重為1300KN的鍋爐三臺，鍋爐房僅預打樁而不澆基礎(chǔ)以留擴建用。

整個車間鉆探點較大，主廠房僅有7個點，進入第④層只有4個點?，F(xiàn)以135號鉆孔來說明該區(qū)域工程地質(zhì)情況。

該廠區(qū)為軟土地基，地面以下2.0m左右即為飽和黏土，厚度13～15.0m。地基土壓縮性高，承載力只有80～90KPa。

根據(jù)工程地質(zhì)資料和廠房的重要性，選用樁基方案，分別以第③層作為樁的持力層，設(shè)計了20m和28m兩種樁長，長20m的樁承載力偏低，熱電車間主廠房的主要部位均用28m長樁，主廠房打樁長，主廠房打樁1150根，其中28m樁708根。

該廠的場地為軟土地基，地需烈度為8°，這些情況在樁的設(shè)計中給予了充分的考慮，適當加大樁距；盡量不接樁或少接樁。對于28m長樁，原設(shè)計為兩節(jié)14m，一個接頭，由于現(xiàn)場運輸工具難以解決，將兩節(jié)14m改為10m、10m和8m三節(jié)，變一個接頭為兩個接頭。同時，考慮到樁要承受因振動所產(chǎn)生的彎矩的作用，因此對樁身和接頭采取了加強措施。

樁在施打過程中，同一區(qū)域出現(xiàn)了一部分樁施打不下去的情況，28m樁入土深度僅有15.0～18.0m；而另一部分樁施打又特別容易，最后貫入度仍相當大，達200～300mm，是工程試樁最后貫入度的1～6倍。為查清原因，一方面補探地層情況，另一方面補做部分單樁荷載試驗。

在煤倉間和A鍋爐區(qū)進行補勘，查明該區(qū)第③層中有厚4.0m的粉細砂層，靜力觸探錐尖阻力為24MPa，而且該層由東向西逐漸減薄而消失，這是東端比西端沉樁困難的原因。

單樁荷載試驗在具有代表性的三處6根樁上進行，試樁中發(fā)現(xiàn)D鍋爐2根樁和煤倉根1根樁出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，即D6號、D47號和257號3根樁在初始茶載150～600KN出現(xiàn)較大幅度的沉降，加載卸荷2～3次，各樁總沉降量分別為212.19mm、254.56mm和230.44mm，然后沉降趨于零，樁的承載力又得以恢復，單樁容許承載力為1200～1500KN。另3根樁荷載試驗無異?，F(xiàn)象，單樁容許承載力為1250～1600KN。

該區(qū)域樁為摩擦樁，樁的承載能力主要靠樁身四周表面與各層土之間的摩擦力來承擔。試以135號鉆孔資料分析，樁人土位置，樁頂絕對標高0.05m，樁尖標高-27.95m，樁斷面為450×450mm，由地基規(guī)范公式計算得到單樁容許承載力為

1660KN，其中樁的承載力80％以上靠摩擦力分擔，僅摩擦力這一項容許值便在1336.1KN以上，極限值高達2672KN。因此要用150～600KN的力將28m長樁輕易壓入土中212.19～144.56mm是不可能的，唯有斷樁才有這種可能性。從荷載試驗得知，初始沉降消除后，樁的承載力恢復，說明經(jīng)過加載后斷樁的上下兩節(jié)又碰到一處，因此，能恢復承受一定的垂直荷載。為了驗證上述分析是否正確，對D6和D47號2根樁進行挖樁檢查。為防止樁間土塌方，在D6和D47號兩樁之間壓人φ400鋼管，邊挖邊壓邊沉，當進入10m處挖出樁接頭，發(fā)現(xiàn)D6和D47號在接頭處上下兩節(jié)樁中間均有20mm空隙，填充的是壓實黏土。由于在荷載試驗中消除了初始沉降，拉開的上下兩節(jié)靠在一起，這時承載力恢復并接近原值，因此樁間空隙中的未被擠出的土被壓實；D6和D47號兩上下節(jié)均錯位15～20mm；兩樁的上部接頭全部焊縫均已剪斷，且有15—20mm空隙，手指在其中可上下活動，尤其是D6號樁竟有一連接角鋼脫落在土中，從取出的角鋼看只有少數(shù)點焊。

為此，采用全面復打檢查斷樁情況，并使斷樁復位。消除初始沉降。復打采用冷錘輕擊法(冷錘指不加油無爆擊力的自由落體，且落距較低)。

通過全面復打共找出217根斷樁，占已施打樁的33.2％。D鍋爐共用28m樁52根，查出斷樁36根，占69.2％；C鍋爐查出斷樁36根，占69.2％；煤倉間查出斷樁130根，占37.1％。這三處為斷樁密集區(qū)。

(二)原因分析

施工中不執(zhí)行規(guī)范和設(shè)計要求，施焊不認真，焊縫不合格，如樁接頭焊縫厚度太薄或焊縫長度太短甚至點焊，樁頭不平整，施焊前未按設(shè)計要求用楔板墊平再施焊，樁頭之間有空隙。而樁的上部接頭正好落在第②層飽和黏土上，在打樁振動荷載作用下，樁周土孔隙水壓力急聚升高，無法在四周消散，只能向上造成土體隆起，加上土的擠壓使上節(jié)樁上浮，下節(jié)樁因為進入較密實的第③層，而起了嵌固作用，因此當焊縫被剪壞后，上下兩節(jié)樁便拉開形成斷樁。

三、結(jié)語

樁基工程，一定要從設(shè)計計算、施工機械、施工工藝、驗樁檢測等方面嚴格把關(guān)，才能避免或減少質(zhì)量事故的發(fā)生。

參考文獻

[1]建筑基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范(GB50205-2002)[s]1002

作者簡介：陳伯洪，男，廣東省湛江市粵西建筑工程公司工程師，研究方向：工程現(xiàn)場施工技術(shù)管理。