关于预应力管桩质量问题成因及其危害性的探讨

　　内容提要：本文是笔者于1994年11月15日在番禺市召开的中国水泥制品工业协会预制混凝土桩专业委员会九四年度年会上的发言稿。文章比较详细地论述了预应力管桩在制作和应用两大方面所曾经出现过的质量问题，并且指出产生这些质量问题的主要原因及其危害性，供制作厂家和使用单位的工程技术人员作参考借鉴之用。

　　预应力管桩的质量应包括产品质量（严格来说应为商品质量）和工程质量两大方面，而工程质量又有勘察设计质量和施工质量之分；就施工质量来说，也不单指打桩质量，还包括吊装、运输、堆放及打桩后的开挖土方、修筑承台时的质量问题。

　　衡量管桩产品质量最终最直观的尺度是它的耐打性；评价管桩工程质量最主要的指标是桩的承载力，检查桩体的完整性、桩的偏位值和斜倾率就是为了保证桩的承载力。本文将根据我国尤其是广东地区近十年来生产和应用上千万米预应力管桩的过程中所曾出现过的产品质量和工程质量问题逐一加以列举，并指出产生原因及危害性。“前事不忘，后事之师”，尽管有些产品质量问题是个别现象且现已不复存在，但作为教训，对制造厂家尤其是新近投产的厂家可能有所帮助；至于工程质量问题，更应引起各设计、建设和施工单位的重视；作为制造厂家，熟悉工程质量问题，对加强管桩质量、合理使用管桩等方面也都是有益的。

　　下面就管桩的质量问题发表一些粗浅的看法：

一、管桩的产品质量问题

　　为叙述方便，将管桩在吊装、运输、堆放中出现的问题归入产品质量之中，同时也将桩尖质量问题一并列出：

　　（1）端头板的设计宽度小于管桩设计壁厚。如曾有Ф550—100管桩，端板实用宽度只有70mm。

　　原因：设计错误，偷工减料。

　　危害：无端板处的混凝土高出端板2—3mm，很难接驳，若要接驳，只能将高出部分的混凝土敲掉，不仅费时费工，而且往往将内壁混凝土敲掉桩壁变薄，使桩的传力性能减弱。

　　（2）端板四周的坡口不按设计要求加工，误差大，坡口尺寸偏小。

　　原因：加工设备和工艺落后；加工质量差；未认真检查验收；有些甚至是施工单位提出的加工要求。

　　危害：焊缝厚度得不到保证；有的坡口甚至塞不进焊条，接头质量差。

　　（3）端头板焊接性能差。

　　原因：不用A3或AY3钢板，而用一些如旧船板等可焊性差的钢板作端头板。

　　危害：焊接质量难以保证；接头极易开裂。

　　（4）端头板翘曲不平。

　　原因：加工不平整；加工好后被压弯而仍然使用。

　　危害：桩头处易打碎；桩身无法接长或接头质量很差。

　　（5）端头板微凹成盆碟状。

　　原因：主筋位于设计壁厚的中间或稍偏里，张拉时端板受力不匀，外侧小内侧大；施加预应力时桩身横截面受力不匀，内侧压缩量大于外侧压缩量，从而使端板内侧微凹成盆碟状；端板厚度不符合规范要求。

　　危害：对接不平，传力性能差；打桩时桩顶混凝土应力集中易破碎。

　　（6）端头板与桩身轴线不垂直，即端部倾斜。

　　原因：预应力钢筋长短不一；张拉力偏心；桩模端部倾斜。

　　危害：打桩时桩头受力不匀，应力集中易破碎；桩身接长后不是一直线而是折线状。

　　（7）镦头凹出端板面。

　　原因：端板上的镦头孔太浅；镦头形状不规则或异型。

　　危害：桩头接长时端面不能吻合；打桩时应力集中，桩头或桩接头很快破碎。

　　（8）端头板上手镦头孔底被拉脱。

　　原因：镦头孔钻得太深，或端板太薄，以至孔底厚度太薄，张拉时镦头将孔底拉脱穿孔而出。

　　危害：无法张拉，成不了预应力管桩。

　　（9）钢套箍凹陷。

　　原因：钢套箍加工质量差；成型后尚未入模时受外力撞磕而变形。

　　危害：桩头处易跑浆，外观难看。

　　（10）钢套箍与端头板连结质量差。

　　原因：焊接马虎，焊缝质量差；有的厂家采用先将钢筋穿入端板孔然后再镦头的落后工艺，于是，钢套箍与端板的连结不能在内侧连续焊接而只能在外侧用点焊连结，不仅连结力不足，而且将薄板烧坏。

　　危害：钢套箍起不了围护混凝土的作用；打桩时钢套箍会整个脱落；烧焊时散热作用差，易烧坏桩身混凝土。

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　　（11）镦头被拉脱。

　　原因：钢筋材质差；镦头形状不规则，尺寸偏小；镦头工艺差，强度损失大。

　　危害：脱头钢筋无法张拉，其余钢筋超张拉，易发生断筋；预应力不匀，桩身耐打性差。

　　（12）断筋。

　　危害：未断钢筋超张拉；预应力不匀；桩身易成香蕉形；桩身耐打性差。

　　（13）内外表面露筋（包括主筋和箍筋）。

　　原因：钢筋骨架成型时质量差；混凝土拌和物质差；桩身混凝土坍落。

　　危害：打桩时桩身易破裂；桩基耐久性差。

　　（14）预应力钢筋内移。

　　原因：手工绑扎的钢笼直径偏小；滚焊机中的定位块上的孔特别是铜圈磨损大而不及时修补或更换，故成型的骨架直径偏小。

　　危害：预应力分布不匀；桩身抗弯强度减少。

　　（15）桩身粘皮。

　　原因：桩模未涂脱模剂，或涂得不均匀，或脱模剂质量不良，或脱模剂来不及成脱就灌混凝土；蒸养制度不合理。

　　危害：外观难看；深度大或面积大的粘皮有损桩身质量。

　　（16）桩身麻面。

　　原因：桩模内侧不平，存在麻点、起鳞、锈蚀等缺陷；混凝土流动性能差，离心工艺制度不合理，表面出现成片水泡。

　　危害：外观难看。

　　（17）桩身合缝漏浆。

　　原因：桩模合口间隙太大；桩模合模时螺栓上得不紧；缝合处止浆措施不良。

　　危害：外观难看；漏浆太多，桩身出现一条无浆的碎石沟，桩身耐打性差。

　　（18）钢套箍与桩身结合处漏浆。

　　原因：止浆措施不良；钢套箍变形。

　　危害：外观难看；漏浆多时只露出石子，桩头混凝土松散，极易破碎。

　　（19）桩头内部有空洞和蜂窝。

　　原因：钢套箍漏浆严重；桩头内有空气，离心时空气跑不出以至混凝土无法充满桩头空间；桩头构造筋太密，混凝土扩散困难；混凝土太干或时间太长流动性差，成型困难；混凝土中石子太大。

　　危害：打桩时桩头易破碎。

　　（20）内表面混凝土坍落。

　　原因：混凝土搅拌不匀；桩模跳动；离心制度不当。

　　危害：桩身薄弱易打断。

　　（21）桩壁太薄。

　　原因：混凝土量不足；浮浆太多。

　　危害：桩的耐打性差。

　　（22）桩身混凝土分层离析，外侧石子、内侧浮浆层次十分清晰。

　　原因：混凝土配比不当；水灰比太大，离心制度不合理；离心时桩模跳动。

　　危害：桩身强度内外差别大、强度低。

　　（23）桩身混凝土脆性大、强度低。

　　原因：静养时间短；蒸气养护时升温太快、太高，降温太快；掺合料不合理。

　　危害：桩身经不起锤击，容易脆裂或爆裂。

　　（24）桩身浮浆多而又残留在桩孔内，有的甚至占据一半内孔。

　　原因：水灰比太大；浮浆多而不倒掉。

　　危害：桩身强度降低；桩重；外观不雅；安放承台插筋时很难插入。

　　（25）桩身纵向弯曲大，呈香蕉形状。

　　原因：预应力钢筋长度误差大；有少量断筋；偏心张拉造成应力不匀；长细比太大，脱模强度低，Ф300桩尤为多见。

　　危害：接驳不直；打桩时易打断，易烂桩头；受力不良。

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　　（26）同规格的管桩外长误差大。

　　原因：桩模直径误差大，尤其是不同厂家的管模混用，生产出来的管桩直径有大有小。

　　危害：如果直径大一些的桩在下一节，上一节直径小一些，桩的摩擦力损失大；上下节桩接头质量差。

　　（27）桩身有冷却裂缝。

　　原因：压蒸工艺制度不合理，高压蒸养出釜时，温差太大，外界温度太冷而又没有保温措施，或淋上雨水。

　　危害：桩身不耐打，耐久性差。

　　（28）桩身局部磕损。

　　原因：吊装过程中发生碰撞；运输时有菱角的铁件上震荡摩擦。

　　危害：严重损坏时不能应用。

　　（29）桩身出现纵横裂缝。

　　原因：吊装、堆放、运输过程中管桩发生强烈碰撞或掉地摔坏；堆放为不合理、上下支点不在同一垂线上。

危害：管桩报废不能用。

　　（30）桩身混凝土强度达不到设计要求。

　　原因：水泥、砂、石质量有问题；水灰比太大；离心制度或蒸养制度不合理；管理混乱。

　　危害：产品质量不合格，或降级使用。

　　（31）用普通钢筋代替高强进口钢筋。

　　原因：偷工减料，经营作风不正。

　　危害：产品不符设计要求；损害厂家信誉。

　　（32）用PC管桩冒充PHC管桩。

　　原因：经营作风不正，以次充好，以低顶高。

　　危害：破损率高，损害厂家信誉。

　　（33）不经压蒸养护的管桩混杂在压蒸养护的管桩中。

　　原因：产品供不应求时经营作风不正。

　　危害：破损率高，损害厂家信誉。

　　（34）十字桩尖底座板不是整块盖住管桩截面，仅仅盖住内孔口，十字刃直接焊在端板上。

　　原因：桩尖设计错误，偷工减料。

　　危害：应力集中，易打烂桩端部。

　　（35）桩尖十字刃宽度超过桩直径。

　　原因：下料不准，没有扣除焊缝的增量；制作粗糙。

　　危害：桩尖大桩身细，桩侧摩阻力大大减少。

　　（36）桩尖十字中心或圆锥形尖尖端不在桩中心轴线上。

　　原因：制作粗糙。

　　危害：打桩时桩身易倾斜。

　　（37）外观难看：例如止浆棉纱在桩头随风飘；钢套箍上混凝土薄片残留……

　　原因：堆场前未加清理；管理不善。

　　危害：有损管桩外观，有损厂家水准。

　　（38）桩尖焊在桩身上的焊缝质量差。

　　原因：焊接不认真。

　　危害：管桩内渗水，若持力层为强风化泥岩、页岩等软质岩，遇水变软，承载力达不到要求。

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二、管桩的工程质量问题

　　管桩的工程质量问题不外乎：桩位及桩身倾斜率超过规范要求；桩头打碎，桩身（包括桩破损，接头开裂）断裂；沉桩达不到设计的控制要求；单桩承载力达不到设计要求。至于环境质量方面的问题不在此叙述。

　　（一）      桩顶偏位超过规范要求（一般要求≤10cm）。

　　原因：

　　（1）测量放线有误；

　　（2）现场放样桩受外界影响变位而未纠正；

　　（3）插桩对中马虎；

　　（4）在软土地基或桩密集处，先施工的桩易被挤压而偏位；

　　（5）打桩顺序不当能引起桩顶大偏位；

　　（6）大承台处若桩间距太小易使桩偏位；

　　（7）孤石和其他的障碍物可将桩尖和桩身挤向一旁；

　　（8）桩尖沿裸露岩石倾斜面滑移而使桩尖偏位；

　　（9）接桩不直，桩中心线成折线状；

　　（10）桩身倾斜率太大都可使桩顶偏位较大；

　　（11）边打桩边开挖基坑；

　　（12）开挖基坑时桩周土体高差悬殊。

　　危害：桩基受力不良；有些偏位太大的桩，桩身可能断裂；承台尺寸变化，给施工带来困难。

　　（二）      桩身倾斜超过规范要求（一般要求不大于1%）。

　　原因：

　　（1）打桩机导杆不直；

　　（2）施工场地不平，地耐力不足引起打桩机前倾后仰；

　　（3）插桩马虎，第一支桩倾斜过大；

　　（4）桩身本身是香蕉形；

　　（5）桩端面与桩轴线不垂直，倾斜太大；

　　（6）开始打桩时桩身未稳定就猛烈撞击，易使桩身倾斜；

　　（7）在淤泥软土层中开始打桩，一锤击就沉下去几米甚至十几米，此时桩身最容易倾斜；

　　（8）施打时，桩锤、桩帽、桩身中心线不在同一直线上，偏心受力；

　　（9）桩垫或锤垫不平，锤击时会使桩顶面倾斜而造成桩身倾斜；

　　（10）桩帽太大，引起锤击偏心而使桩身倾斜；

　　（11）多节桩连接后成曲折线；

　　（12）遇到孤石和障碍物，使桩尖跑位桩身倾斜；

　　（13）桩尖沿裸露岩石倾斜面滑移，石灰岩地区多见；

　　（14）先打的桩被后打的桩挤斜，尤其是打桩顺序不当时更显得严重；

　　（15）先打的桩送桩太深，附近后打的桩会往送桩孔的方向倾斜；

　　（16）锥形桩尖尖端或十字桩尖交叉点偏点；

　　（17）“钻孔埋桩法”施工时，钻孔本身倾斜而引起管桩倾斜；

　　（18）送桩器套筒太大或送桩器倾斜也会引起管桩倾斜；

　　（19）边打桩边开挖基坑易使桩倾斜；

　　（20）开挖基坑时桩周土体高差悬殊。

　　危害：桩基偏心受压，承载力减少，倾斜太大桩身会折断。

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　　（三）      桩头碎裂。

　　原因：

　　（1）桩头结构设计不合理，或制作时不按设计要求进行；

　　（2）桩头严重跑浆，形成空洞；

　　（3）蒸养制度不当引起混凝土脆性破坏；

　　（4）PC桩混凝土龄期不足二十八天；

（5）桩顶面不平整或翘曲；

　　（6）预应力主筋镦头高出桩端面；

　　（7）桩顶面与桩轴线不垂直；

　　（8）桩身弯曲度太大；

　　（9）搬运、吊装、堆放过程中桩头严重损伤；

　　（10）柴油打桩锤选用不当，过轻、过重；

　　（11）自由落锤落距太大，一般超过1.5m易将桩头击碎;

　　（12）桩帽太小、太大、太深，或桩头尺寸偏差太大；

　　（13）桩帽衬垫太薄或未及时更换；

　　（14）桩身倾斜，偏心锤击；

　　（15）打桩机倾斜，偏心锤击；

　　（16）遇到石灰岩等硬岩面时继续猛打；

　　（17）贯入度要求大小，总锤击数过多，或每米锤击数过多；

　　（18）贯穿厚度较大的硬隔层进易打击碎桩头。

　　危害：桩头击碎，不能继续锤击，桩无法打下去，收不了锤，承载力达不到设计要求。这是打桩中常见的事故。在单桩承台中发生桩台破裂，连补桩都困难。

　　（四）桩身裂断（包括桩尖破损，接头开裂，桩身出现横向、竖向、斜向裂纹或断裂）。

　　原因：

　　（1）在卵石层中打开口管桩，下端桩身有发生劈裂的可能；

　　（2）桩尖遇裸露的新鲜岩面仍硬打，桩尖易击碎；

　　（3）十字平头桩尖一半嵌岩一半入土时也会引起桩尖破裂；

　　（4）桩尖焊接质量差易打烂；

　　（5）底板只盖住桩孔、十字刃直接焊在端板上的桩尖破裂；

　　（6）接桩时接头焊接质量差易引起接头开裂；

　　（7）端板可焊性差的接头经不起锤击

　　（8）坡口小的接头易开裂；

　　（9）镦头高出端板的接头易破碎；

　　（10）接缝间隙只用少量钢条填塞的接头易引起集中传力而破碎；

　　（11）焊接时自然冷却时间太少，焊好后立即施打，焊缝遇水淬火易脆裂；

　　（12）桩身强度不足，质量差，锤击时易打烂桩身；

　　（13）合缝漏浆严重，或内壁坍落严重的桩身易打断；

　　（14）蒸养制度不当，桩身混凝土脆性大，经不起重锤敲击；

　　（15）打桩锤选择不当，过轻、过重；

　　（16）打桩时未加桩垫或桩垫太薄，或未及时更换；

　　（17）桩身出现断裂裂缝而未发现；

　　（18）在“上软下硬、软硬突变”的地质条件下打桩易断桩；

　　（19）桩身断筋或预应力值不足，不足以抵抗锤击时出现的拉应力而产生横向裂缝；

　　（20）桩身弯曲度过大；

　　（21）打桩时偏心锤击；

　　（22）桩身由于各种原因倾斜过大；

　　（23）管桩内孔充满水时密封锤击易使管桩产生纵向裂缝；

　　（24）桩身自由段长细比过大，桩尖处又遇到坚硬土层时，打桩易使桩身颤动而折裂；

　　（25）一根桩总锤击数达3000-4000击，桩身混凝土疲劳破坏；

　　（26）桩身已入硬土层后再用移动桩架等强行回扳的方法纠偏易将桩身扳断；

　　（27）桩身已改硬土层后再用移动桩架等强行回扳的方法纠偏易将桩身扳断；

　　（27）打桩完毕露出地面部分的桩身，易被施工机械碰撞而断裂；

　　（28）边坡滑移可使成片桩倾倒折断；

　　（29）开挖基抗土方不当引起桩身大倾斜大偏位而使桩身断裂。

　　危害：桩基质量存在严重隐患；承载力达不到设计要求；大多数断桩只可按报废处理。

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　　（五）沉桩达到设计的控制要求（主要指贯入度和持力层）。

　　原因：

　　（1）勘探资料有误码有假；

　　（2）桩头被击碎无法继续施打；

　　（3）桩身被打断，无法再打；

　　（4）设计选择持力层不当，如要求打到中风化微风岩石层是不现实的事；

　　（5）沉桩时遇到地下障碍物或厚度较大的硬隔层；

　　（6）打桩锤选得太小，或柴油锤破旧锤击力不足，跳动不正常；

　　（7）布桩密集或打桩顺序不当，使后打的桩无法达到设计标高，并使先打的桩涌动上升；

　　（8）在厚粘土层中的桩不是一气呵成地打到底面而是间歇时间太长，以至无法再打下去；

　　（9）送桩深度超过设计要求还收不了锤，或配桩长度短而盲目送桩，易造成桩端达不到设计持力层；

　　（10）“一脚踢”的承包方式易出现偷工减料的结果。

　　危害：桩基质量存在较多问题，有的桩承载力达不到要求，有的桩下沉量过大……

　　（六）单桩承载力达不到设计要求。

　　原因：

　　（1）桩身断裂，桩尖破损，接头碎坏，桩头破碎；

　　（2）桩头碎裂无法打至设计的持力层；

　　（3）打桩时弄虚作假，偷工减料，桩长不够；

　　（4）收锤贯入度不是当天测定，而是过了几天以后才测定；

　　（5）送桩太深，收锤贯入度不能真实反映实际；

　　（6）配桩不准，送桩后收不了锤；

　　（7）厚粘土层中的桩不是一气呵成地打进持力层；

　　（8）地质资料有错有假，持力层弄错；

　　（9）工程地质条件太差，如淤泥层太厚，强风化岩层太薄等；

　　（10）先打的桩被后打的桩拱动上涌；

　　（11）锤击过度，收锤贯入度很小而使桩身损伤；

　　（12）设计要求太高，脱离实际，根本达不到这样高的承载力；

　　（13）在“不宜应用预应力管桩的工程地质条件”下应预应力管桩。

　　（14）持力层为软质强风化岩而桩端渗水，使持力层软化、承载力降低。

　　（15）布桩密集，打桩速度过快，超孔隙水压力陡增，日后基桩成片上拱，单桩承载能力下降。

　　危害：单桩承载力达不到设计要求，桩基无法使用，不是补桩就是报废。

　　以上列出管桩产品质量和工程质量方面的诸多问题，并不是说我们的管桩质量不好，应该说我们国家管桩的质量一年比一年提高，有些厂家的产品已达到国家先进水平。笔者希望制造厂家不断加强全面质量管理，降低成本，降低消耗，生产出价廉物美的一流产品；但施工方面的质量也千万不能忽视，要知道，如果施工质量有问题，再高质量的管桩也会被打碎打烂；如果施工技术高超，稍有疵病的管桩也会被好好地打到设计要求，所以，制作和施工是一个问题的两个方面，相辅相成，我们只有同心同德，共同努力，才能将我国的管桩生产和应用提高到一个新的水平。