太仓某小区1#楼静压砼管桩大面积群桩断裂原因分析及教训
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【摘要】本文根据太仓某工程大面积群桩断裂事故的特征、地质特点，从地基土分层划分、桩型的选用、河塘回填、压桩的方案、顺序及防挤土措施、配桩桩长选用与接桩质量控制、土方开挖等诸多方面分析了事故形成的原因。阐述了从该起事故中应吸取的教训。
【关键词】河塘；淤泥；选桩；配桩；顺序；防挤土；焊缝
1 工程概况
1.1 建筑概况：
本工程位于太仓市浏河镇，由9幢多层砖混住宅和2幢3层商铺组成，其中1#楼位于河塘上。
1.2 地质概况
本工程建设场地原为农田,勘探报告反映该工程地基土层分布①素填土:灰褐色～灰黄色,结构松散,层厚为0.3―2.0米[1#住宅楼部位原为河塘,表层为黑色淤泥]。②淤泥质粉质粘土：灰色，饱和，流塑，属高压缩性土，层厚为2--6米。③粉质粘土：灰绿色～黄褐色，饱和，可塑，层厚为0.2―3米。④粉土、粉质粘土互层，灰褐色～灰黄色，层厚2.5―3米⑤粉质粘土:褐黄色，饱和，硬塑，层厚4―13米。⑥粉质粘土:褐黄色，饱和，硬塑，层厚4―13米。
1.3 桩基工程概况：
1.3.1 桩基设计概况
该工程桩全部采用PHC―A400(90)预应力砼薄壁管桩，静压成桩，商铺和住宅的桩长均为16米[10米（下部）+6米（上部）长桩配桩而成]，设计桩顶标高为-1.500米，原始地面标高为-0.600～-0.800米。
1.3.2 桩基施工概况:
本工程桩基施工时间为最炎热的七、八月份,现场作业人员、管理人员、旁站监理齐全，施工现场为农田（无临建及防雨遮阳措施）。
1.3.3 群桩断裂事故概况：
九月份土方开挖后，对桩位和标高测量发现除1#楼大面积群桩桩顶偏位、桩身倾斜，其他均正常。经抽取1#楼的115根桩 (总共560根)采用低应变检测桩身完整性，断桩总数达46根（其中29根为Ⅳ类桩，17根为Ⅲ类桩），约为抽检数的40% ，断桩都为多桩承台桩。而动测结果反映桩身断裂深度在距桩顶5-6米处。
2 事故原因分析
群桩断裂事故发生后各单位均派遣了资深专家，对事故进行了详细调查、分析了事故成因、提出了处理方案以及应吸取的教训。
2.1 事故发生的理论分析
桩身断裂，是因为在沉桩时或沉桩后桩身受到了很大的水平力，该力超过了桩身某一点（桩身的薄弱位置――如裂纹、焊缝等）的抗剪抗弯强度，桩身即在该处断裂。
2.2 各参建方工作失误导致该工程群桩断裂事故的原因分析。质量事故的发生往往有多方面的原因，调查小组查阅地质勘探报告、设计文件、质量控制资料（施工组织设计、桩基施工方案、沉桩施工记录、土方开挖方案等）、监理资料（重点查阅了施工组织设计与方案的审批文件、监理指令文件和关键工序的旁站记录），找相关人员谈话，最终查明事故发生的原因。
2.2.1 勘察单位的原因
勘察单位进场时，河塘水已抽干、在填土，因河塘内淤泥较厚，部份钻探孔移位施工。地质勘察查明场地内有无暗塘（浜）分布是正确的，仅查明场内明塘分布而不查明淤泥层厚度则是不对的；由勘察报告知，对淤泥这一特殊土未单独划层，无具体描述，划入素填土内则是错误的。填土与淤泥的地质特征相差甚远，一般说来，淤泥比淤泥质土的物理力学性能指标还要差。在评价成桩可能性时，认为拟建场地平坦，适合砼预制静压桩施工，忽视了压桩机对场地负重要求。桩机移动时其长、短船的接地压力均较大，要求场地表层土既要平整又要坚实。
2.2.2 设计单位的原因
众所周知，太仓浅部广泛分布着淤泥质粉质粘土。软土的应变变形很大，成桩对土体的挤压对相临桩影响很大，若桩的抗裂弯矩小，极易导致断桩，故在软土地基中应慎用砼薄壁管桩，可用砼管桩。对存在淤泥的地基中选用砼薄壁管桩更要慎之又慎，虽然同桩径的砼管桩比砼薄壁管桩单价高，但砼管桩易保证质量，且砼薄壁管桩发生质量问题的后期处理费用很高又影响工期还给参建各方造成负面影响。
2.2.3 建设单位(甲方)的原因
建设单位因一味地考虑效益和工程进度，对河塘回土前,未将塘内淤泥清除干净,是造成该起事故的关键因素.
2.2.4 静压桩基施工单位的原因
（1）静压桩的施工方案存在较大失误
静压桩施工队未认真查阅勘察报告，其编制的施工方案缺乏针对性。施工方案未述及存在淤泥的河塘处如何沉桩，在配桩选用、防止桩机陷入措施、群桩承台桩的沉桩顺序等存在明显缺陷。配桩要参照勘察报告，考虑焊缝这一薄弱点，要避免接桩位置在软硬交界的软土层2米范围内（而本工程桩恰好处于此处），因坚硬土层嵌固作用，软土的流动挤压使桩在软硬交界的软土层2米范围内的弯矩很大，极易达到桩的抗裂弯矩。本工程桩顶土厚度≤1米，且河塘处表层土下存在淤泥（桩机作业与移机时极易形成滑动层），应在表层土上先填40―60的碎砖块或道渣等坚硬土，防止桩机陷入并减小软土的变形，。群桩的沉桩顺序和桩机行走路线不合理，对多桩承台宜自群桩中间向两个方向或四周对称施工，而施工方案载明桩机行进路线为南北往复、由东向西，这样后沉的桩就会对先沉的桩产生往东南、东北方向的侧向挤压力，与该工程桩的倾斜偏位状态一致。
（2）桩基作业过程中存在的几点问题
A．施工队在沉桩时未采取相应的防挤土效应的措施，是酿成该事故不可忽视的原因。专家组经调查得知―桩基施工队在沉桩过程中，特别是在群桩施工时未采取防挤土措施显然是不对的。对存在淤泥处的群桩施工更要采取防挤土效应措施，最有效的措施有①预钻孔沉桩②设置袋装砂井③设地面防挤沟。③合理控制沉桩速度。④合理安排并优化沉桩顺序。
B．施工队在沉桩时，未按操作规程要求控制好接桩焊缝质量，是该起事故发生的主要原因。2.2.5挖土时未采取防管桩断裂措施，使事故后果进一步扩大。因该工程桩顶土很薄,基槽较浅,可采用人工挖土，实际采用挖掘机挖土，且将载重量较大的土方车驶入桩顶挖土区，挖掘机和土方车对桩顶产生屡次冲击，使断桩数量又进一步扩大。
2.2.6 监理单位对施工单位报审的施工方案,未认真审查把关,旁站监理责任心不强(客观上现场酷暑难熬又无遮阳等防暑降温措施)，使得旁站人员不待在现场，未对焊缝质量进行认真检查，仅依据《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202―2002)的要求对焊缝冷却时间控制在1min以上，未按《建筑工程桩基础技术规范》要求控制在8min以上,使焊缝质量未得到有效控制。
3 从该次事故中应吸取的教训
3.1 做厂区、小区规划,建筑物宜避开河塘布置。若无法避开，应在规划图和勘探点平面图中表明河塘位置，地质剖面图、钻孔柱状图都应说明河塘处的地质状况。
3.2 软土地基的处理方法有很多，可用水泥土搅拌桩、砼灌注桩，应慎用砼管桩。中小吨位的压桩机对场地的要求比搅拌桩、灌注桩等设备严一些，而大吨位压桩机对场地要求更高。
3.3 静压桩属挤土桩，在软土层中，先施工的短小桩更易跑位、倾斜。遇河塘表层有淤泥时，应予以彻底清除（勘察报告即明确提出建议与要求）。
3.4 选用桩工机械时，要与设计单桩极限承载力及施工场地表层土质匹配。
3.5 施工单位在进行配桩接长时，一要避免接桩位置在软硬土层交界处2m内的软土层中；二是最上部不能配短桩（桩长≥8m），尽量选长桩，减少焊接接头。
3.6 施工时，对接桩焊缝质量要认真检查，特别在炎热的夏季对焊缝的冷却时间要严格控制，避免焊缝温度骤降产生脆裂。
3.7 机械挖土时，发现有管桩挖断的情况，应立即改用机械挖土至桩顶标高上0.5m处，余用人工完成。若设计桩顶土层厚度≤1m,应优先采用人工挖土而慎用机械挖土。