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【摘要】基于采用钻芯法得到的工程桩断裂特征，分析了在深厚淤泥质软土地质条件下基桩施工出现质量事故的主要原因，为类似工程质量事故的检测鉴定提供借鉴。
【关键词】 钻孔灌注桩；软弱淤泥层；质量事故；鉴定
1. 引言
桩基础属于地下隐蔽工程，施工技术要求高，施工难度大，较易出现质量问题。在表面覆有深厚软弱土的软弱地基中，桩施工过程中的挤土效应、重型施工机械的行走碾压和基坑开挖不当等原因，可能使桩出现倾斜甚至断裂的情况。此类质量问题轻则延误工期、增加工程造价，重则会引起重大工程事故。本文以某大厦钻孔灌注桩断裂事故的检测鉴定为例，简要分析其断桩的原因，以期在与同行们的交流中得到指正和帮助。
2. 工程概况
拟建某大厦位于佛山市某区，为框剪结构的商住楼，地下室1层，地面以上22层；基础采用钻孔灌注桩，桩径800～1400mm，桩长15～20米，设计桩身混凝土强度等级为C25，持力层为中风化粉砂岩，总桩数133根。
2.1工程地质情况。该场地位于西江边沿地带，地貌上属于珠三角冲淤积平原，勘探揭示出来的岩土层厚度自上而下分布为：
①素填土层，层厚0.3～1.9m；
②淤泥、淤泥质土层，饱和，软塑，层厚5.1～15.5m，N=0.8～5.0击；
③粉质粘土层，硬塑，层厚2.3～7.8m，N=15.7～37.4击；
④强风化粉砂泥岩，半岩半土状，层厚3.4～19.3m；
⑤中风化粉砂泥岩，层厚0.5m以上。
地下水位在0.4～1.6m之间。
2.2桩基的检测情况。在桩身混凝土达到龄期后进行静载试验，静载试验结果均为合格。静载试验后进行基坑开挖，开挖完毕后进行桩基低应变检测，发现有部分桩存在桩身缺陷，其中Ⅲ类桩40根（占总桩数30.1%），Ⅳ类桩29根（占总桩数21.8%）。经当地质监站对所有的Ⅲ、Ⅳ类桩进行钻孔抽芯检测，发现有49根桩（占总桩数36.8%）在不同深度处断裂。
3. 断桩桩身质量抽检情况
为分析桩基断裂质量事故原因，理清质量事故所涉及的各方责任，在当地质监站的《基桩钻孔抽芯检测报告》的基础上，用基桩钻芯法随机抽检9根断裂基桩，每桩各钻一孔，钻孔深度不小于断桩截面以下1米，以了解桩身质量和断桩截面处的情况。各检测桩号及观察到各断桩的特征见表1。
表1抽检基桩芯样特征汇总表桩号#1断桩截面位置（m）1芯样特征4-531无1在6.25m处局部夹泥。其余部分芯样连续、完整，砼胶结良好，粗细骨料分布均匀4-10214.731断口吻合较差，局部见少量蜂窝，断口截面倾角较大。其余部分芯样连续、完整，砼胶结良好，粗细骨料分布均匀4-1218.051断口不吻合，断口截面呈水平，4.30m～6.50m局部见少量蜂窝。其余部分芯样连续、完整，砼胶结良好，粗细骨料分布均匀4-13315.834-11015.754-9113.501断口吻合较差，断口截面呈水平。其余部分芯样连续、完整，砼胶结良好，粗细骨料分布均匀4-2014.574-6414.604-11912.601断口吻合较好，缺损程度小，断口截面呈水平。其余部分芯样连续、完整，砼胶结良好，粗细骨料分布均匀注：各抽检基桩的桩顶相对标高为-3.75～-5.2m。
4. 事故原因分析
因各方对当地质监站的《基桩钻孔抽芯检测报告》中的基桩混凝土强度没有异议，与委托单位商定一致后，本次检测不再对桩身混凝土强度取样试验。从《基桩钻孔抽芯检测报告》可知，检测基桩的混凝土强度为25.2MPa～40.4MPa，均符合设计图纸C25的要求，排除了因桩身混凝土强度不足而导致断桩的可能性。除53号桩在桩顶下6.25米处局部夹泥块，没有发现断桩外，其他8根桩在不同深度存在断桩。观察各断桩处芯样的断口特征发现：
4.1除102号桩在断口位置有中度蜂窝、断口截面倾角较大外（见图1），其他7根桩在断口位置芯样连续、完整、混凝土胶结良好、粗细骨料分布均匀，且断口截面均呈水平，具有相同特征。由此可知，除小部分桩的桩身存在局部蜂窝和夹泥现象外，抽检的大部分桩在断口处混凝土浇捣质量良好，桩身混凝土浇捣质量的好坏与是否断桩没有直接关系，但不排除部分桩因桩身质量差而加大发生断桩的可能。
图4断桩位置与土层关系示意图图54.220号、64号及119号桩断桩处芯样的断口吻合较好，缺损程度小，可看到混凝土中的石子裂断且断痕新（见图2、3）；其他5根桩的断口因本次钻芯过程中磨损造成不同程度缺损，无法判断断口位置混凝土中的石子有无裂断。从20号、64号及119号桩断口处混凝土中的石子裂断分析，断桩应是发生在混凝土到达设计强度之后，为外力所致。
（1）从钻孔桩施工方案分析，该方案桩机施工路线安排合理，没有影响断桩的因素。且桩机施工时间在混凝土到达设计强度之前，与桩断裂时间不符，基本排除了因桩机施工不当而导致断桩的可能性。
图3（2）从《基坑开挖支护方案》了解到，基坑开挖采用2台反铲挖掘机配合人工进行，基坑底承台、地梁模以人工铲进行开挖修整。该方案中无开挖时对工程桩的保护措施，没有对分层开挖的厚度进行控制。据现场监理人员反映，运输土方的重型运输车辆没有按照安排的行走路线行驶，挖掘机进行基坑开挖土方作业时经常以桩身为支点进行移位，不符合《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）第8.2.6条“机械挖土必须确保基坑内的桩体不受损坏”的规定。在饱和的淤泥土层中采用挖掘机进行基坑开挖土方作业，施工机具稍不注意就会对桩身造成挤压、碰撞，使桩出现倾斜甚至断裂。
（3）依据《岩土工程勘察报告》和本次钻孔抽芯结果，绘制出接近地质钻孔的3根桩断桩位置与钻孔土层关系图（见图4）。
（4）由图4可知，20号、64号和110号桩的断桩位置均在软弱的淤泥质土层与较硬的粉质粘土层的交界面以下不到1米处。该场地地表以下7～8米均为高压缩性的淤泥质软土层，桩周上半部分的软土层对桩侧向约束较弱，而下半部分较硬的粉质粘土层对桩侧向约束较强，因施工机具的碰撞、挤压，基桩在桩顶位置受到水平外力作用而产生位移，工程桩的受力模拟简图如图5。水平外力导致桩身产生挠曲和弯矩，当弯矩大于桩身的受弯承载能力时，桩身就在软弱的淤泥质土层与较硬的粉质粘土层的交界面附近开裂甚至折断。
5. 鉴定结论
（1）由上述分析可知，发生断桩的时间是在混凝土到达设计强度之后，为外力所致。断桩原因是在饱和的淤泥土层进行基坑开挖土方作业，施工机具在施工过程中对桩体挤压、碰撞造成的。开挖基坑的施工单位应对本工程的断桩事故负有主要责任。
【关键词】 钻孔灌注桩；软弱淤泥层；质量事故；鉴定
1. 引言
桩基础属于地下隐蔽工程，施工技术要求高，施工难度大，较易出现质量问题。在表面覆有深厚软弱土的软弱地基中，桩施工过程中的挤土效应、重型施工机械的行走碾压和基坑开挖不当等原因，可能使桩出现倾斜甚至断裂的情况。此类质量问题轻则延误工期、增加工程造价，重则会引起重大工程事故。本文以某大厦钻孔灌注桩断裂事故的检测鉴定为例，简要分析其断桩的原因，以期在与同行们的交流中得到指正和帮助。
2. 工程概况
拟建某大厦位于佛山市某区，为框剪结构的商住楼，地下室1层，地面以上22层；基础采用钻孔灌注桩，桩径800～1400mm，桩长15～20米，设计桩身混凝土强度等级为C25，持力层为中风化粉砂岩，总桩数133根。
2.1工程地质情况。该场地位于西江边沿地带，地貌上属于珠三角冲淤积平原，勘探揭示出来的岩土层厚度自上而下分布为：
①素填土层，层厚0.3～1.9m；
②淤泥、淤泥质土层，饱和，软塑，层厚5.1～15.5m，N=0.8～5.0击；
③粉质粘土层，硬塑，层厚2.3～7.8m，N=15.7～37.4击；
④强风化粉砂泥岩，半岩半土状，层厚3.4～19.3m；
⑤中风化粉砂泥岩，层厚0.5m以上。
地下水位在0.4～1.6m之间。
2.2桩基的检测情况。在桩身混凝土达到龄期后进行静载试验，静载试验结果均为合格。静载试验后进行基坑开挖，开挖完毕后进行桩基低应变检测，发现有部分桩存在桩身缺陷，其中Ⅲ类桩40根（占总桩数30.1%），Ⅳ类桩29根（占总桩数21.8%）。经当地质监站对所有的Ⅲ、Ⅳ类桩进行钻孔抽芯检测，发现有49根桩（占总桩数36.8%）在不同深度处断裂。
3. 断桩桩身质量抽检情况
为分析桩基断裂质量事故原因，理清质量事故所涉及的各方责任，在当地质监站的《基桩钻孔抽芯检测报告》的基础上，用基桩钻芯法随机抽检9根断裂基桩，每桩各钻一孔，钻孔深度不小于断桩截面以下1米，以了解桩身质量和断桩截面处的情况。各检测桩号及观察到各断桩的特征见表1。
表1抽检基桩芯样特征汇总表桩号#1断桩截面位置（m）1芯样特征4-531无1在6.25m处局部夹泥。其余部分芯样连续、完整，砼胶结良好，粗细骨料分布均匀4-10214.731断口吻合较差，局部见少量蜂窝，断口截面倾角较大。其余部分芯样连续、完整，砼胶结良好，粗细骨料分布均匀4-1218.051断口不吻合，断口截面呈水平，4.30m～6.50m局部见少量蜂窝。其余部分芯样连续、完整，砼胶结良好，粗细骨料分布均匀4-13315.834-11015.754-9113.501断口吻合较差，断口截面呈水平。其余部分芯样连续、完整，砼胶结良好，粗细骨料分布均匀4-2014.574-6414.604-11912.601断口吻合较好，缺损程度小，断口截面呈水平。其余部分芯样连续、完整，砼胶结良好，粗细骨料分布均匀注：各抽检基桩的桩顶相对标高为-3.75～-5.2m。
4. 事故原因分析
因各方对当地质监站的《基桩钻孔抽芯检测报告》中的基桩混凝土强度没有异议，与委托单位商定一致后，本次检测不再对桩身混凝土强度取样试验。从《基桩钻孔抽芯检测报告》可知，检测基桩的混凝土强度为25.2MPa～40.4MPa，均符合设计图纸C25的要求，排除了因桩身混凝土强度不足而导致断桩的可能性。除53号桩在桩顶下6.25米处局部夹泥块，没有发现断桩外，其他8根桩在不同深度存在断桩。观察各断桩处芯样的断口特征发现：
4.1除102号桩在断口位置有中度蜂窝、断口截面倾角较大外（见图1），其他7根桩在断口位置芯样连续、完整、混凝土胶结良好、粗细骨料分布均匀，且断口截面均呈水平，具有相同特征。由此可知，除小部分桩的桩身存在局部蜂窝和夹泥现象外，抽检的大部分桩在断口处混凝土浇捣质量良好，桩身混凝土浇捣质量的好坏与是否断桩没有直接关系，但不排除部分桩因桩身质量差而加大发生断桩的可能。
图4断桩位置与土层关系示意图图54.220号、64号及119号桩断桩处芯样的断口吻合较好，缺损程度小，可看到混凝土中的石子裂断且断痕新（见图2、3）；其他5根桩的断口因本次钻芯过程中磨损造成不同程度缺损，无法判断断口位置混凝土中的石子有无裂断。从20号、64号及119号桩断口处混凝土中的石子裂断分析，断桩应是发生在混凝土到达设计强度之后，为外力所致。
（1）从钻孔桩施工方案分析，该方案桩机施工路线安排合理，没有影响断桩的因素。且桩机施工时间在混凝土到达设计强度之前，与桩断裂时间不符，基本排除了因桩机施工不当而导致断桩的可能性。
图3（2）从《基坑开挖支护方案》了解到，基坑开挖采用2台反铲挖掘机配合人工进行，基坑底承台、地梁模以人工铲进行开挖修整。该方案中无开挖时对工程桩的保护措施，没有对分层开挖的厚度进行控制。据现场监理人员反映，运输土方的重型运输车辆没有按照安排的行走路线行驶，挖掘机进行基坑开挖土方作业时经常以桩身为支点进行移位，不符合《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）第8.2.6条“机械挖土必须确保基坑内的桩体不受损坏”的规定。在饱和的淤泥土层中采用挖掘机进行基坑开挖土方作业，施工机具稍不注意就会对桩身造成挤压、碰撞，使桩出现倾斜甚至断裂。
（3）依据《岩土工程勘察报告》和本次钻孔抽芯结果，绘制出接近地质钻孔的3根桩断桩位置与钻孔土层关系图（见图4）。
（4）由图4可知，20号、64号和110号桩的断桩位置均在软弱的淤泥质土层与较硬的粉质粘土层的交界面以下不到1米处。该场地地表以下7～8米均为高压缩性的淤泥质软土层，桩周上半部分的软土层对桩侧向约束较弱，而下半部分较硬的粉质粘土层对桩侧向约束较强，因施工机具的碰撞、挤压，基桩在桩顶位置受到水平外力作用而产生位移，工程桩的受力模拟简图如图5。水平外力导致桩身产生挠曲和弯矩，当弯矩大于桩身的受弯承载能力时，桩身就在软弱的淤泥质土层与较硬的粉质粘土层的交界面附近开裂甚至折断。
5. 鉴定结论
（1）由上述分析可知，发生断桩的时间是在混凝土到达设计强度之后，为外力所致。断桩原因是在饱和的淤泥土层进行基坑开挖土方作业，施工机具在施工过程中对桩体挤压、碰撞造成的。开挖基坑的施工单位应对本工程的断桩事故负有主要责任。