關于預應力管樁質(zhì)量問題成因及其危害性的探討

　　內(nèi)容提要：本文是筆者于1994年11月15日在番禺市召開的中國水泥制品工業(yè)協(xié)會預制混凝土樁專業(yè)委員會九四年度年會上的發(fā)言稿。文章比較詳細地論述了預應力管樁在制作和應用兩大方面所曾經(jīng)出現(xiàn)過的質(zhì)量問題，并且指出產(chǎn)生這些質(zhì)量問題的主要原因及其危害性，供制作廠家和使用單位的工程技術人員作參考借鑒之用。

　　預應力管樁的質(zhì)量應包括產(chǎn)品質(zhì)量（嚴格來說應為商品質(zhì)量）和工程質(zhì)量兩大方面，而工程質(zhì)量又有勘察設計質(zhì)量和施工質(zhì)量之分；就施工質(zhì)量來說，也不單指打樁質(zhì)量，還包括吊裝、運輸、堆放及打樁后的開挖土方、修筑承臺時的質(zhì)量問題。

　　衡量管樁產(chǎn)品質(zhì)量最終最直觀的尺度是它的耐打性；評價管樁工程質(zhì)量最主要的指標是樁的承載力，檢查樁體的完整性、樁的偏位值和斜傾率就是為了保證樁的承載力。本文將根據(jù)我國尤其是廣東地區(qū)近十年來生產(chǎn)和應用上千萬米預應力管樁的過程中所曾出現(xiàn)過的產(chǎn)品質(zhì)量和工程質(zhì)量問題逐一加以列舉，并指出產(chǎn)生原因及危害性?！扒笆虏煌笫轮畮煛?，盡管有些產(chǎn)品質(zhì)量問題是個別現(xiàn)象且現(xiàn)已不復存在，但作為教訓，對制造廠家尤其是新近投產(chǎn)的廠家可能有所幫助；至于工程質(zhì)量問題，更應引起各設計、建設和施工單位的重視；作為制造廠家，熟悉工程質(zhì)量問題，對加強管樁質(zhì)量、合理使用管樁等方面也都是有益的。

　　下面就管樁的質(zhì)量問題發(fā)表一些粗淺的看法：

一、管樁的產(chǎn)品質(zhì)量問題

　　為敘述方便，將管樁在吊裝、運輸、堆放中出現(xiàn)的問題歸入產(chǎn)品質(zhì)量之中，同時也將樁尖質(zhì)量問題一并列出：

　　（1）端頭板的設計寬度小于管樁設計壁厚。如曾有Ф550—100管樁，端板實用寬度只有70mm。

　　原因：設計錯誤，偷工減料。

　　危害：無端板處的混凝土高出端板2—3mm，很難接駁，若要接駁，只能將高出部分的混凝土敲掉，不僅費時費工，而且往往將內(nèi)壁混凝土敲掉樁壁變薄，使樁的傳力性能減弱。

　?。?）端板四周的坡口不按設計要求加工，誤差大，坡口尺寸偏小。

　　原因：加工設備和工藝落后；加工質(zhì)量差；未認真檢查驗收；有些甚至是施工單位提出的加工要求。

　　危害：焊縫厚度得不到保證；有的坡口甚至塞不進焊條，接頭質(zhì)量差。

　?。?）端頭板焊接性能差。

　　原因：不用A3或AY3鋼板，而用一些如舊船板等可焊性差的鋼板作端頭板。

　　危害：焊接質(zhì)量難以保證；接頭極易開裂。

　?。?）端頭板翹曲不平。

　　原因：加工不平整；加工好后被壓彎而仍然使用。

　　危害：樁頭處易打碎；樁身無法接長或接頭質(zhì)量很差。

　?。?）端頭板微凹成盆碟狀。

　　原因：主筋位于設計壁厚的中間或稍偏里，張拉時端板受力不勻，外側小內(nèi)側大；施加預應力時樁身橫截面受力不勻，內(nèi)側壓縮量大于外側壓縮量，從而使端板內(nèi)側微凹成盆碟狀；端板厚度不符合規(guī)范要求。

　　危害：對接不平，傳力性能差；打樁時樁頂混凝土應力集中易破碎。

　　（6）端頭板與樁身軸線不垂直，即端部傾斜。

　　原因：預應力鋼筋長短不一；張拉力偏心；樁模端部傾斜。

　　危害：打樁時樁頭受力不勻，應力集中易破碎；樁身接長后不是一直線而是折線狀。

　?。?）鐓頭凹出端板面。

　　原因：端板上的鐓頭孔太淺；鐓頭形狀不規(guī)則或異型。

　　危害：樁頭接長時端面不能吻合；打樁時應力集中，樁頭或樁接頭很快破碎。

　　（8）端頭板上手鐓頭孔底被拉脫。

　　原因：鐓頭孔鉆得太深，或端板太薄，以至孔底厚度太薄，張拉時鐓頭將孔底拉脫穿孔而出。

　　危害：無法張拉，成不了預應力管樁。

　?。?）鋼套箍凹陷。

　　原因：鋼套箍加工質(zhì)量差；成型后尚未入模時受外力撞磕而變形。

　　危害：樁頭處易跑漿，外觀難看。

　?。?0）鋼套箍與端頭板連結質(zhì)量差。

　　原因：焊接馬虎，焊縫質(zhì)量差；有的廠家采用先將鋼筋穿入端板孔然后再鐓頭的落后工藝，于是，鋼套箍與端板的連結不能在內(nèi)側連續(xù)焊接而只能在外側用點焊連結，不僅連結力不足，而且將薄板燒壞。

　　危害：鋼套箍起不了圍護混凝土的作用；打樁時鋼套箍會整個脫落；燒焊時散熱作用差，易燒壞樁身混凝土。

[Page]

　　（11）鐓頭被拉脫。

　　原因：鋼筋材質(zhì)差；鐓頭形狀不規(guī)則，尺寸偏?。荤咁^工藝差，強度損失大。

　　危害：脫頭鋼筋無法張拉，其余鋼筋超張拉，易發(fā)生斷筋；預應力不勻，樁身耐打性差。

　?。?2）斷筋。

　　危害：未斷鋼筋超張拉；預應力不勻；樁身易成香蕉形；樁身耐打性差。

　?。?3）內(nèi)外表面露筋（包括主筋和箍筋）。

　　原因：鋼筋骨架成型時質(zhì)量差；混凝土拌和物質(zhì)差；樁身混凝土坍落。

　　危害：打樁時樁身易破裂；樁基耐久性差。

　　（14）預應力鋼筋內(nèi)移。

　　原因：手工綁扎的鋼籠直徑偏小；滾焊機中的定位塊上的孔特別是銅圈磨損大而不及時修補或更換，故成型的骨架直徑偏小。

　　危害：預應力分布不勻；樁身抗彎強度減少。

　?。?5）樁身粘皮。

　　原因：樁模未涂脫模劑，或涂得不均勻，或脫模劑質(zhì)量不良，或脫模劑來不及成脫就灌混凝土；蒸養(yǎng)制度不合理。

　　危害：外觀難看；深度大或面積大的粘皮有損樁身質(zhì)量。

　?。?6）樁身麻面。

　　原因：樁模內(nèi)側不平，存在麻點、起鱗、銹蝕等缺陷；混凝土流動性能差，離心工藝制度不合理，表面出現(xiàn)成片水泡。

　　危害：外觀難看。

　?。?7）樁身合縫漏漿。

　　原因：樁模合口間隙太大；樁模合模時螺栓上得不緊；縫合處止?jié){措施不良。

　　危害：外觀難看；漏漿太多，樁身出現(xiàn)一條無漿的碎石溝，樁身耐打性差。

　?。?8）鋼套箍與樁身結合處漏漿。

　　原因：止?jié){措施不良；鋼套箍變形。

　　危害：外觀難看；漏漿多時只露出石子，樁頭混凝土松散，極易破碎。

　?。?9）樁頭內(nèi)部有空洞和蜂窩。

　　原因：鋼套箍漏漿嚴重；樁頭內(nèi)有空氣，離心時空氣跑不出以至混凝土無法充滿樁頭空間；樁頭構造筋太密，混凝土擴散困難；混凝土太干或時間太長流動性差，成型困難；混凝土中石子太大。

　　危害：打樁時樁頭易破碎。

　　（20）內(nèi)表面混凝土坍落。

　　原因：混凝土攪拌不勻；樁模跳動；離心制度不當。

　　危害：樁身薄弱易打斷。

　?。?1）樁壁太薄。

　　原因：混凝土量不足；浮漿太多。

　　危害：樁的耐打性差。

　?。?2）樁身混凝土分層離析，外側石子、內(nèi)側浮漿層次十分清晰。

　　原因：混凝土配比不當；水灰比太大，離心制度不合理；離心時樁模跳動。

　　危害：樁身強度內(nèi)外差別大、強度低。

　?。?3）樁身混凝土脆性大、強度低。

　　原因：靜養(yǎng)時間短；蒸氣養(yǎng)護時升溫太快、太高，降溫太快；摻合料不合理。

　　危害：樁身經(jīng)不起錘擊，容易脆裂或爆裂。

　?。?4）樁身浮漿多而又殘留在樁孔內(nèi)，有的甚至占據(jù)一半內(nèi)孔。

　　原因：水灰比太大；浮漿多而不倒掉。

　　危害：樁身強度降低；樁重；外觀不雅；安放承臺插筋時很難插入。

　?。?5）樁身縱向彎曲大，呈香蕉形狀。

　　原因：預應力鋼筋長度誤差大；有少量斷筋；偏心張拉造成應力不勻；長細比太大，脫模強度低，Ф300樁尤為多見。

　　危害：接駁不直；打樁時易打斷，易爛樁頭；受力不良。

[Page]

　?。?6）同規(guī)格的管樁外長誤差大。

　　原因：樁模直徑誤差大，尤其是不同廠家的管模混用，生產(chǎn)出來的管樁直徑有大有小。

　　危害：如果直徑大一些的樁在下一節(jié)，上一節(jié)直徑小一些，樁的摩擦力損失大；上下節(jié)樁接頭質(zhì)量差。

　?。?7）樁身有冷卻裂縫。

　　原因：壓蒸工藝制度不合理，高壓蒸養(yǎng)出釜時，溫差太大，外界溫度太冷而又沒有保溫措施，或淋上雨水。

　　危害：樁身不耐打，耐久性差。

　?。?8）樁身局部磕損。

　　原因：吊裝過程中發(fā)生碰撞；運輸時有菱角的鐵件上震蕩摩擦。

　　危害：嚴重損壞時不能應用。

　　（29）樁身出現(xiàn)縱橫裂縫。

　　原因：吊裝、堆放、運輸過程中管樁發(fā)生強烈碰撞或掉地摔壞；堆放為不合理、上下支點不在同一垂線上。

危害：管樁報廢不能用。

　?。?0）樁身混凝土強度達不到設計要求。

　　原因：水泥、砂、石質(zhì)量有問題；水灰比太大；離心制度或蒸養(yǎng)制度不合理；管理混亂。

　　危害：產(chǎn)品質(zhì)量不合格，或降級使用。

　?。?1）用普通鋼筋代替高強進口鋼筋。

　　原因：偷工減料，經(jīng)營作風不正。

　　危害：產(chǎn)品不符設計要求；損害廠家信譽。

　?。?2）用PC管樁冒充PHC管樁。

　　原因：經(jīng)營作風不正，以次充好，以低頂高。

　　危害：破損率高，損害廠家信譽。

　?。?3）不經(jīng)壓蒸養(yǎng)護的管樁混雜在壓蒸養(yǎng)護的管樁中。

　　原因：產(chǎn)品供不應求時經(jīng)營作風不正。

　　危害：破損率高，損害廠家信譽。

　　（34）十字樁尖底座板不是整塊蓋住管樁截面，僅僅蓋住內(nèi)孔口，十字刃直接焊在端板上。

　　原因：樁尖設計錯誤，偷工減料。

　　危害：應力集中，易打爛樁端部。

　?。?5）樁尖十字刃寬度超過樁直徑。

　　原因：下料不準，沒有扣除焊縫的增量；制作粗糙。

　　危害：樁尖大樁身細，樁側摩阻力大大減少。

　?。?6）樁尖十字中心或圓錐形尖尖端不在樁中心軸線上。

　　原因：制作粗糙。

　　危害：打樁時樁身易傾斜。

　?。?7）外觀難看：例如止?jié){棉紗在樁頭隨風飄；鋼套箍上混凝土薄片殘留……

　　原因：堆場前未加清理；管理不善。

　　危害：有損管樁外觀，有損廠家水準。

　?。?8）樁尖焊在樁身上的焊縫質(zhì)量差。

　　原因：焊接不認真。

　　危害：管樁內(nèi)滲水，若持力層為強風化泥巖、頁巖等軟質(zhì)巖，遇水變軟，承載力達不到要求。

[Page]

二、管樁的工程質(zhì)量問題

　　管樁的工程質(zhì)量問題不外乎：樁位及樁身傾斜率超過規(guī)范要求；樁頭打碎，樁身（包括樁破損，接頭開裂）斷裂；沉樁達不到設計的控制要求；單樁承載力達不到設計要求。至于環(huán)境質(zhì)量方面的問題不在此敘述。

　　（一）      樁頂偏位超過規(guī)范要求（一般要求≤10cm）。

　　原因：

　?。?）測量放線有誤；

　?。?）現(xiàn)場放樣樁受外界影響變位而未糾正；

　?。?）插樁對中馬虎；

　　（4）在軟土地基或樁密集處，先施工的樁易被擠壓而偏位；

　　（5）打樁順序不當能引起樁頂大偏位；

　?。?）大承臺處若樁間距太小易使樁偏位；

　?。?）孤石和其他的障礙物可將樁尖和樁身擠向一旁；

　?。?）樁尖沿裸露巖石傾斜面滑移而使樁尖偏位；

　　（9）接樁不直，樁中心線成折線狀；

　?。?0）樁身傾斜率太大都可使樁頂偏位較大；

　　（11）邊打樁邊開挖基坑；

　?。?2）開挖基坑時樁周土體高差懸殊。

　　危害：樁基受力不良；有些偏位太大的樁，樁身可能斷裂；承臺尺寸變化，給施工帶來困難。

　　（二）      樁身傾斜超過規(guī)范要求（一般要求不大于1%）。

　　原因：

　?。?）打樁機導桿不直；

　?。?）施工場地不平，地耐力不足引起打樁機前傾后仰；

　?。?）插樁馬虎，第一支樁傾斜過大；

　?。?）樁身本身是香蕉形；

　?。?）樁端面與樁軸線不垂直，傾斜太大；

　?。?）開始打樁時樁身未穩(wěn)定就猛烈撞擊，易使樁身傾斜；

　　（7）在淤泥軟土層中開始打樁，一錘擊就沉下去幾米甚至十幾米，此時樁身最容易傾斜；

　　（8）施打時，樁錘、樁帽、樁身中心線不在同一直線上，偏心受力；

　　（9）樁墊或錘墊不平，錘擊時會使樁頂面傾斜而造成樁身傾斜；

　?。?0）樁帽太大，引起錘擊偏心而使樁身傾斜；

　?。?1）多節(jié)樁連接后成曲折線；

　?。?2）遇到孤石和障礙物，使樁尖跑位樁身傾斜；

　?。?3）樁尖沿裸露巖石傾斜面滑移，石灰?guī)r地區(qū)多見；

　?。?4）先打的樁被后打的樁擠斜，尤其是打樁順序不當時更顯得嚴重；

　　（15）先打的樁送樁太深，附近后打的樁會往送樁孔的方向傾斜；

　?。?6）錐形樁尖尖端或十字樁尖交叉點偏點；

　?。?7）“鉆孔埋樁法”施工時，鉆孔本身傾斜而引起管樁傾斜；

　?。?8）送樁器套筒太大或送樁器傾斜也會引起管樁傾斜；

　?。?9）邊打樁邊開挖基坑易使樁傾斜；

　?。?0）開挖基坑時樁周土體高差懸殊。

　　危害：樁基偏心受壓，承載力減少，傾斜太大樁身會折斷。

[Page]

　　（三）      樁頭碎裂。

　　原因：

　?。?）樁頭結構設計不合理，或制作時不按設計要求進行；

　?。?）樁頭嚴重跑漿，形成空洞；

　?。?）蒸養(yǎng)制度不當引起混凝土脆性破壞；

　?。?）PC樁混凝土齡期不足二十八天；

（5）樁頂面不平整或翹曲；

　?。?）預應力主筋鐓頭高出樁端面；

　?。?）樁頂面與樁軸線不垂直；

　　（8）樁身彎曲度太大；

　　（9）搬運、吊裝、堆放過程中樁頭嚴重損傷；

　　（10）柴油打樁錘選用不當，過輕、過重；

　?。?1）自由落錘落距太大，一般超過1.5m易將樁頭擊碎;

　　（12）樁帽太小、太大、太深，或樁頭尺寸偏差太大；

　　（13）樁帽襯墊太薄或未及時更換；

　?。?4）樁身傾斜，偏心錘擊；

　?。?5）打樁機傾斜，偏心錘擊；

　?。?6）遇到石灰?guī)r等硬巖面時繼續(xù)猛打；

　?。?7）貫入度要求大小，總錘擊數(shù)過多，或每米錘擊數(shù)過多；

　?。?8）貫穿厚度較大的硬隔層進易打擊碎樁頭。

　　危害：樁頭擊碎，不能繼續(xù)錘擊，樁無法打下去，收不了錘，承載力達不到設計要求。這是打樁中常見的事故。在單樁承臺中發(fā)生樁臺破裂，連補樁都困難。

　　（四）樁身裂斷（包括樁尖破損，接頭開裂，樁身出現(xiàn)橫向、豎向、斜向裂紋或斷裂）。

　　原因：

　?。?）在卵石層中打開口管樁，下端樁身有發(fā)生劈裂的可能；

　　（2）樁尖遇裸露的新鮮巖面仍硬打，樁尖易擊碎；

　?。?）十字平頭樁尖一半嵌巖一半入土時也會引起樁尖破裂；

　　（4）樁尖焊接質(zhì)量差易打爛；

　?。?）底板只蓋住樁孔、十字刃直接焊在端板上的樁尖破裂；

　　（6）接樁時接頭焊接質(zhì)量差易引起接頭開裂；

　　（7）端板可焊性差的接頭經(jīng)不起錘擊

　　（8）坡口小的接頭易開裂；

　?。?）鐓頭高出端板的接頭易破碎；

　?。?0）接縫間隙只用少量鋼條填塞的接頭易引起集中傳力而破碎；

　?。?1）焊接時自然冷卻時間太少，焊好后立即施打，焊縫遇水淬火易脆裂；

　?。?2）樁身強度不足，質(zhì)量差，錘擊時易打爛樁身；

　　（13）合縫漏漿嚴重，或內(nèi)壁坍落嚴重的樁身易打斷；

　?。?4）蒸養(yǎng)制度不當，樁身混凝土脆性大，經(jīng)不起重錘敲擊；

　　（15）打樁錘選擇不當，過輕、過重；

　　（16）打樁時未加樁墊或樁墊太薄，或未及時更換；

　　（17）樁身出現(xiàn)斷裂裂縫而未發(fā)現(xiàn)；

　?。?8）在“上軟下硬、軟硬突變”的地質(zhì)條件下打樁易斷樁；

　　（19）樁身斷筋或預應力值不足，不足以抵抗錘擊時出現(xiàn)的拉應力而產(chǎn)生橫向裂縫；

　?。?0）樁身彎曲度過大；

　?。?1）打樁時偏心錘擊；

　?。?2）樁身由于各種原因傾斜過大；

　?。?3）管樁內(nèi)孔充滿水時密封錘擊易使管樁產(chǎn)生縱向裂縫；

　　（24）樁身自由段長細比過大，樁尖處又遇到堅硬土層時，打樁易使樁身顫動而折裂；

　　（25）一根樁總錘擊數(shù)達3000-4000擊，樁身混凝土疲勞破壞；

　?。?6）樁身已入硬土層后再用移動樁架等強行回扳的方法糾偏易將樁身扳斷；

　?。?7）樁身已改硬土層后再用移動樁架等強行回扳的方法糾偏易將樁身扳斷；

　　（27）打樁完畢露出地面部分的樁身，易被施工機械碰撞而斷裂；

　?。?8）邊坡滑移可使成片樁傾倒折斷；

　?。?9）開挖基抗土方不當引起樁身大傾斜大偏位而使樁身斷裂。

　　危害：樁基質(zhì)量存在嚴重隱患；承載力達不到設計要求；大多數(shù)斷樁只可按報廢處理。

[Page]

　　（五）沉樁達到設計的控制要求（主要指貫入度和持力層）。

　　原因：

　?。?）勘探資料有誤碼有假；

　　（2）樁頭被擊碎無法繼續(xù)施打；

　　（3）樁身被打斷，無法再打；

　　（4）設計選擇持力層不當，如要求打到中風化微風巖石層是不現(xiàn)實的事；

　?。?）沉樁時遇到地下障礙物或厚度較大的硬隔層；

　　（6）打樁錘選得太小，或柴油錘破舊錘擊力不足，跳動不正常；

　?。?）布樁密集或打樁順序不當，使后打的樁無法達到設計標高，并使先打的樁涌動上升；

　?。?）在厚粘土層中的樁不是一氣呵成地打到底面而是間歇時間太長，以至無法再打下去；

　?。?）送樁深度超過設計要求還收不了錘，或配樁長度短而盲目送樁，易造成樁端達不到設計持力層；

　?。?0）“一腳踢”的承包方式易出現(xiàn)偷工減料的結果。

　　危害：樁基質(zhì)量存在較多問題，有的樁承載力達不到要求，有的樁下沉量過大……

　　（六）單樁承載力達不到設計要求。

　　原因：

　?。?）樁身斷裂，樁尖破損，接頭碎壞，樁頭破碎；

　?。?）樁頭碎裂無法打至設計的持力層；

　?。?）打樁時弄虛作假，偷工減料，樁長不夠；

　?。?）收錘貫入度不是當天測定，而是過了幾天以后才測定；

　　（5）送樁太深，收錘貫入度不能真實反映實際；

　?。?）配樁不準，送樁后收不了錘；

　?。?）厚粘土層中的樁不是一氣呵成地打進持力層；

　　（8）地質(zhì)資料有錯有假，持力層弄錯；

　　（9）工程地質(zhì)條件太差，如淤泥層太厚，強風化巖層太薄等；

　?。?0）先打的樁被后打的樁拱動上涌；

　?。?1）錘擊過度，收錘貫入度很小而使樁身損傷；

　?。?2）設計要求太高，脫離實際，根本達不到這樣高的承載力；

　?。?3）在“不宜應用預應力管樁的工程地質(zhì)條件”下應預應力管樁。

　?。?4）持力層為軟質(zhì)強風化巖而樁端滲水，使持力層軟化、承載力降低。

　?。?5）布樁密集，打樁速度過快，超孔隙水壓力陡增，日后基樁成片上拱，單樁承載能力下降。

　　危害：單樁承載力達不到設計要求，樁基無法使用，不是補樁就是報廢。

　　以上列出管樁產(chǎn)品質(zhì)量和工程質(zhì)量方面的諸多問題，并不是說我們的管樁質(zhì)量不好，應該說我們國家管樁的質(zhì)量一年比一年提高，有些廠家的產(chǎn)品已達到國家先進水平。筆者希望制造廠家不斷加強全面質(zhì)量管理，降低成本，降低消耗，生產(chǎn)出價廉物美的一流產(chǎn)品；但施工方面的質(zhì)量也千萬不能忽視，要知道，如果施工質(zhì)量有問題，再高質(zhì)量的管樁也會被打碎打爛；如果施工技術高超，稍有疵病的管樁也會被好好地打到設計要求，所以，制作和施工是一個問題的兩個方面，相輔相成，我們只有同心同德，共同努力，才能將我國的管樁生產(chǎn)和應用提高到一個新的水平。