预应力管桩.方桩桩头质量控制要点

管桩（方桩）的桩头制造质量和施工质量

及控制要点探讨

quality of pile(piles) head the manufacturing and quality of construction and control

李全民

(江苏同力建材集团盐城市同力新型建材有限公司) 邮编224014

摘要 桩基施工中桩头的烂桩率已占了70%以上。作者详述了预应力混凝土管桩（方桩）在生产制造过程中所发生的桩头制造质量问题，在桩基基础工程中所发生的桩头破损的施工质量问题，并对引起质量问题的原因进行一一分析，对如何纠正预防及控制要点进行了探讨。

Pile head black pile in pile foundation construction rate has accounted for more than 70%. The author detailed the prestressed concrete pipe pile (piles) that occur during the manufacturing process of pile head manufacturing quality problems, what happened in pile foundation engineering construction quality problems of pile-head breakage and analysis on the causes of quality problems caused by them, prevention and control was discussed on how to correct.

关键词 预应力管桩（方桩）；桩头质量；控制要点；制造质量；施工质量；

Prestressed concrete pipe pile (piles); quality of pile head; control; the manufacturing quality of construction quality;

高强预应力混凝土管桩(PHC桩)、方桩（PHS、HKFZ）具有单桩承载力高、抗弯抗裂性能好、质量稳定可靠、穿透力强、耐久性好、桩身耐锤击性好、施工方便快捷、低噪声、无污染、运输吊装方便、造价便宜等特点，近年来被广泛运用。但是，在桩基施工时出现的质量问题也不能掉以轻心。江苏省盐城市属于沿海地区，其地质构造决定了桩基施工的穿越层大多为负25-33米的夹砂层、砾石层、风化岩等硬土层，桩基施工设计也倾向于设计锤击施工工艺，而施工单位为了片面追求打桩速度今年都加大了柴油锤的吨位，有的锤头竟达16.3-18.3吨,来施打400-500的方桩或400-600的管桩,其中桩头的破损现象占了工程烂桩率的70%以上，因此对锤击桩机的施工质量尤其是桩头的施工质量控制尤为重要。桩基施工行业有句话----“三分桩身七分桩头”就很直接地说明了桩头质量的重要性。本文就高强预应力混凝土管桩、方桩的桩头质量控制要点进行一一分析。详细地论述了预应力管桩（方桩）在制造和施工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控制要点，供生产厂家和施工单位的工程技术人员作参考借鉴之用。

下面就管桩方桩桩头的制造质量和施工质量及控制要点发表我个人一些粗浅的看法和探讨：

1桩头的制造质量问题及控制要点

1.1桩头混凝土强度

1.1.1搅拌楼混凝土制备强度应符合生产工艺和质量控制要求，确保桩头、桩身出厂时能达到桩基施工工程设计的管桩、方桩混凝土强度，一般设计都要求指标≥C60-C80。控制要点：

多做试块，加强跟踪，企业内控强度应高于设计值5MP以上。

1.1.2喂料时应离开桩头1-2米先喂料，再喂桩头，防止喂料斗内沉积的老混凝土喂入桩头影响桩头强度。控制要点：桩头要喂入新鲜、稳定可靠的混凝土。

1.1.3掉落地上、平车上的混凝土不准喂入桩头，可用余浆人工拌合均匀洒落在模具中间。控制要点：地面或平车洒水轻微湿润掉落的混凝土，但不能放入桩头，桩头要喂入新制备的混凝土。

1.1.4因端板、墩头、钢筋拉坏拉脱时，混凝土如扒散地上处理时间应在15-20分钟内完成并进入离心工艺，如料干应均匀适量喷洒余浆，桩头应更换新鲜的混凝土以确保桩头混凝土强度。控制要点：混凝土掉落地上会失去水分，塌落度损失，不能再放入桩头，桩头必须更换新混凝土。

1.1.5混凝土搅拌后40分钟内没有布完料，如停电、设备故障等等，该料禁止用于做桩。时间长混凝土会料干失效、离心难以成型。

1.1.6桩头的合缝、套箍（裙板、围板）不得漏浆甚至穿孔，否则水泥浆流失会导致桩头混凝土强度降低，套箍内空鼓，敲击套箍时有空洞声，桩头破损时表现混凝土分散状、结合力差。解决办法：桩头合模螺丝不能缺少并打紧，检查合模后合缝有无间隙，如有必须加草绳，套箍要整形保证与管模内壁吻合无间隙，如有间隙应整形到位或用草绳包围套箍一圈，以阻隔水泥浆的外流。控制要点：保证桩头混凝土成分不流失。

1.1.7试块脱模或蒸压强度不够：养护时间和温度不受控，试块强度不稳定。控制要点：在蒸养和蒸压工艺要严格把关，严格按工艺制度执行，确保脱模强度和蒸压强度满足国家标准。

1.1.8混凝土不密实：混凝土的密实度不够，离心后用食指嵌压桩头内壁，如果发硬则离心密实，手指能陷入则说明离心工艺和混凝土配方存在问题。控制要点：调整混凝土配合比，调整离心工艺，合理设计离心速度和离心时间。

1.1.9桩头钢筋混凝土含钢量不足：桩头套箍内环筋（箍筋）加密区无环筋或间距太大，形成不了钢筋混凝土的粘结力和强度。控制要点：装配时套箍内箍筋必须扒散到位并均匀50mm分布，箍筋离墩头距离最多50mm，松散时必须绑扎固定。

1.1.10套箍钢板厚度太薄，有的厂家只有0.7-0.8mm,套箍宽度也远远不够，有的厂家只有80-100mm，形成不了桩头的包裹力。

1.2桩头端面倾斜、不平整

桩头端面倾斜、不平整，桩头对接端面不能吻合，会引起桩头在锤击时或桩头对接时局部受力不均至桩头损坏，突出端板平面部分如镦头、混凝土先受力，打桩时应力集中，桩头或桩接头很快破碎。

1.2.1端板倾斜：端板平面与桩的轴线不垂直，板面的倾斜度已超过国家标准0.5%的直径或边长。控制要点：主要从以下几方面保证，张拉时千斤顶中心线与管模中心线应同心;张拉时不得垫螺丝、套筒防止受力不对称引起端板倾斜；装配前要检查端板的螺纹孔是否标准；张拉螺丝的螺纹是否磨损，螺纹外径小于25.8和端部缺省2牙以上的张拉螺丝禁止使用，装配时所有张拉螺丝都要按操作规程对称打紧；张拉螺杆弯曲必须更换。

1.2.2镦头突出：成品桩桩头有PC钢棒镦头突出端板平面。控制要点：装配前检查端板的沉孔深度是否符合要求，沉孔太浅镦头易突出；PC钢棒墩头后的形状是否符合要求，有的镦头机的锤头长期磨损已凹陷，镦头后有柱状突出；装配时检查镦头是否进入沉孔有否卡在滑槽上。成品桩发现镦头突出可进行打磨解决。

1.2.3端板平面有混凝土突出：主要有内孔环状混凝土突出平面2-5mm不等，原因是锚固板内孔小于端板内孔，张拉板、锚固板环状平面变形内陷装配后与端板平面有间隙；镦头孔、螺纹孔处混凝土点状突出，原因是张拉板、锚固板上加工了双排孔有两孔重叠处。控制要点：

前者处理方法是张拉板、锚固板应设计与端板内孔配合的环状凸台并倒角6*45°，装配时应及时清理张拉板、锚固板内平面的残留水泥浆并刷废机油；后者处理方法是质检装车时及时清理即可。

1.2.4端板平面平整度差：端板毛坯成型时凹凸不平、板面未加工、切削加工时平面没有全部加工到、留有面积较大的黑疤。控制要点：加强端板检验，平面平整度差的、加工后留有未加工阴影的一律不收。

1.3桩头有效截面积不足

桩的承载力主要靠混凝土的强度和桩的截面积，如果因生产制造过程中桩头内混凝土不密实、空洞蜂窝、少料塌料、漏浆分层等等，实际有效壁厚不足，桩基施工时，因有效截面积不够而不堪负荷，导致桩头破损。

1.3.1内孔浮浆层太厚：混凝土配方要经过反复论证和生产跟踪，避免内孔浮浆层超厚，影响桩的有效抗压混凝土截面积和承载力。一般内孔的浮浆层应控制在5-10mm厚。砂过细、灰量太高，砂石含泥量、石粉量太高，级配不合理，会造成浮浆层偏厚、挂浆严重、难以倒浆。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；离心时钢模跳动。因而桩身强度内外差别大、有效抗压截面降低、强度低。控制要点：严格原材料检测把关、调整混凝土配方和制订合理的离心工艺制度。

1.3.2混凝土被套箍凹陷的钢板分隔分层：套箍内凹严重陷入混凝土中，引起凹陷处混凝土截面分层，使该处有效抗压截面减小。原因有由于套箍严重变形装配时没有整形；喂料时套箍受到升降斗的碰撞变形；合模时套箍受到模盖的撞击变形或混凝土掉落到套箍上将其压凹陷变形；上下模内壁残留混凝土没清干净张拉时套箍受到挤压；装配后锚固板没有紧靠管模端面、间隙过大10-30mm以上，喂料后砂浆进入套箍与模内壁间隙，张拉时套箍就骑在砂浆上而凹陷变形；张拉时没有与管模同心、钢筋拉坏时等等都会导致套箍凹陷。控制要点：套箍加工成型要有35-50mm宽、角度13-16°喇叭口，外径要大于桩直径或边长4-5mm，保证套箍的弹性，厚度符合要求，在装配、清模、喂料、合模、张拉时注意整形修复。

1.3.3桩头少料：桩头内孔偏大、壁厚小于设计要求，从而截面积变小。原因主要有桩头喂料不足，喂料后没有将混凝土插捣填实使桩头处混凝土量不够；没有采用橡胶塞离心时漏料；离心机不水平，桩头处偏高，离心时混凝土就会向低的方向流动导致少料。控制要点:胶塞不能少，桩头混凝土喂饱填实，用铁棍插捣，做厚壁桩必要时用振动棒震捣，调校好离心机和钢模的精度。

1.3.4桩头塌料：内表面混凝土成块塌落，有的是过厚的浮浆层塌落，有的是混凝土里层也塌落，严重的穿孔。原因有混凝土的配方存在问题，如砂过细或过粗、混凝土配合比不好造成混凝土结合力不强，离心时模具严重跳动内壁容易振塌落，套箍或合缝漏浆造成胶凝材料流失混凝土粘结力降低也会引起内壁塌料，使用长管模用于做短1米-2米的桩，由于采用

1.75m或2.75m长螺杆,模端无混凝土离心时较轻易跳动也会导致桩头塌料，内表面混凝土坍落。离心制度不当，慢速、中速速度和时间选择不合理，模内混凝土调整不均匀，或搅拌楼混凝土搅拌不均匀，混凝土塌落度过大、料稀也会引起内壁塌落。离心完毕入池时要平稳匀速下降堆放，切忌一头撞击池壁或池内钢模，否则也容易受冲击导致桩头内壁塌落。控制要点：严格原材料检测把关、调整混凝土配方，制订和执行合理的搅拌工艺和离心工艺，遇到配料异常如过稀过干的料要有应急方案，如无把握要舍弃该盘料，入池蒸养要平稳轻放。

1.3.5桩头混凝土空洞、蜂窝：有漏浆引起的，如钢套箍凹陷变形，或套箍与端板结合处脱焊有间隙造成严重漏浆，上下模合模时合缝间隙太大漏浆严重；桩头构造环筋太密，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；混凝土中石子太大阻隔了混凝土离心时的流动、调整、密实。控制要点：混凝土配方要稳定，混凝土制备后时间过长失效应报废，严格要求套箍及合缝处密封不漏浆。

2桩头施工质量问题及控制要点

高强预应力混凝土管桩的施工方法主要有锤击法、静力压桩法等，以锤击法应用最普遍。

2.1锤击法施工的质量控制要点：

2.1.1承包单位的选择。一是承包单位应具有承建资格；二是承包单位的现场人员应具有技术资格证和上岗证；三是承包单位进驻现场的施工机械、压桩机、桩锤应符合现场的土质、桩径、桩深的要求，所有机械应具有有效的检验证明。

2.1.2管桩进场的检查及堆放。管桩进场时应检查出厂合格证和检验报告，并对桩身、桩头的外观质量进行全面检查。管桩堆放不得超过2层，应堆放在坚实、平整的场地上，并采取可靠的防滚、防滑措施。

2.1.3打桩前的准备工作。首先要复核桩位的轴线、标高准确性：检查打桩机的型号、压力表、配重；检查机械操作的工作环境、供电情况等。正式打桩前，应组织施工、监理、设计、地质、质监等有关人员在施工现场共同进行工艺试桩，确定贯入度、持力层的强度、桩的承载力、收锤标准等重要参数。

2.1.4确定压桩顺序。对群桩承台应考虑压桩时的挤土效应．不同深度的桩基应先深后浅、先大后小、先长后短。同一单体建筑，一般要求先施压场地中央的桩，后施压周边桩，当一侧毗邻建筑物时，由毗邻建筑物处向另一方向施压。

2.1.5垂直度的质量控制。当管桩插入地面和接桩时施工人员要用两台经纬仪或线锤．在两个成90度的侧面观察，调整好桩的垂直度。然后开始沉桩，垂直度偏差不宜大于0．5％。在施压过程中，绝不允许用桩机拖桩，以免桩倾斜而影响桩的质量。

2.1.6接桩的质量控制。管桩对接前应检查上下端板是否清理干净，有无间隙，如有应用薄钢板垫实。焊接时宜两个焊工同时进行，先在坡口圆周上对称点焊4- 6点，焊接层数不得少于两层，内层焊渣须清干净后方能焊外层，焊缝应饱满连续。为保证焊缝质量，应冷却8分钟后方可施压，严禁用水冷却或焊好后立即施打。焊接接桩应做好隐蔽工程验收。

2.1.7打桩的质量控制。打桩时应用导板夹具或桩箍将桩嵌固在桩架两导柱中，桩位置及垂直度经校正后，方可将锤连同桩帽压在桩顶，开始沉桩。桩锤、桩帽与桩身中心线要一致，桩顶不平，应用厚纸板垫平或用环氧树脂砂浆补抹平整，也可用麻袋、橡胶输送带作垫层。 开始沉桩应起锤轻压并轻击数锤，观察桩身、桩架、桩锤等垂直一致，方可进行施工。桩插入时的垂直度偏差不得超过0．5％。打桩应用适合桩头尺寸的桩帽和弹性垫层，以缓和打桩的冲击和均匀传递锤击力到整个端板平面。桩帽用钢板制成，并用硬木或绳垫承托。桩帽与桩周围的总间隙应为10-15mm。桩帽与桩接触表面需平整，桩锤、桩帽与桩身应在同一直线上，以免沉桩产生偏移。当桩顶标高较低，需送桩入土时．应用钢制送桩放于桩头上．锤击送桩将桩送入土中。同一承台桩的接头位置应相互错开。打桩时若遇条石、块石等地下障碍物．宜采用引孔解决。

2.1.8终止打桩的质量控制。终止值由设计确定，位于一般土层时，以控制桩端设计标高为主，贯入度可作参考；当桩端达到坚硬、硬塑的粘性土、中密以上粉土、砂土、碎石类土、风化岩时，以贯人度控制为主，桩端标高可作参考。当贯人度已达到而桩端标高未达到时，应继续锤击3阵，按每阵10击的贯入度不大于设计规定的数值加以确认。

2.1.9打桩过程的资料控制。打桩过程中应详细记录各种作业时间．每打入0．5～lm 的锤

击数、桩位置的偏斜、最后10击的平均贯人度和最后lm 的锤击数等。桩位要随打随记录，预防错打、漏打，同时应对周围建筑物，地下管线等进行观测、监护，并及时做好记录。要认真做好原始资料的汇总工作，遇到异常现象及时通知有关方面共同解决现场问题。

2.2施工时出现的桩头质量问题

在击打沉桩过程中，与桩头端板接触处的混凝土发生碎裂。原因有：当桩头受锤击力作用时，桩头下混凝土发生纵向压缩变形，也产生了膨胀变形，所以在遭受过大锤击力作用时，易出现受拉破坏，产生纵向裂缝，扩大、剥落以至破坏。桩头受锤击时，还会产生某种程度的锤击偏心，或拉应力集中现象，而预应力管桩中的纵向预压力也起不利作用，所以打桩破损最容易出现桩头部位(端板与混凝土接触处)。只要桩身完好，一般桩身就不会发生问题。桩顶与桩锤帽未加减振材料或未及时更换减振弹性材料。桩头有许多制造质量缺陷，如前面第一大款所述，桩头混凝土强度不足等等。沉桩需要穿过1～2层较硬的土层时，造成锤击能量加大，次数加多。因在锤击时，会交替出现压应力和拉应力，压应力过大会将桩打坏，拉应力过大易产生横向裂缝，桩头在反复锤击疲劳作用下，造成破坏。

对桩头的施工质量问题预防及控制要点如下：

2.2.1桩的生产制造应严格按操作规程施工，确保桩头无缺陷、达设计强度。施工前应严格复检桩的外观质量，筛选剔除不合格产品，可有力地提高管桩的抗锤击能力，降低损坏率。

2.2.2施打前，可在桩头下加一个用螺栓连接的可拆式钢套箍，保护混凝土不致碎裂。

2.2.3稳桩前桩帽内预先放好合适的减振材料，如麻袋、纸箱板、橡胶带等物，根据锤击时间与次数，要适时更换，保证减振效果。

2.2.4根据地质条件、桩断面尺寸、桩构件的长短，合理选择桩锤，其原则以重锤低击为准。自由落锤落距太大，一般超过1.5m易将桩头击碎。贯入度要求太小，总锤击数过多，或每米锤击数过多也易将桩头击碎。

2.2.5稳桩前先校正桩机架的垂直度，待稳桩后，再校正桩的垂直度，以保证桩被垂直打入，减小偏击现象，从而降低损坏率。对桩帽的选择上要避免因桩帽太小、太大、太深而挤压桩头、偏心锤击致桩损坏。

2.2.6合理搭配好各节桩的长度，穿越硬土层时地面上最好对接一根略短的桩，锤击时因桩短施工稳定性好可减少该桩的偏心锤击，从而受力均匀降低桩头破损现象。

2.2.7严禁利用管桩（方桩）做送桩器使用，使用钢管送桩器时其规格直径也应一样，与桩头接触端应有锥形定位件，防止送桩入土时错位而偏心受力损坏桩头。二者之间加垫纸板效果更佳。

2.2.8根据工程地质条件、施工机械能力及混凝土的强度等级，合理确定单桩承载力及施工控制标准。发现问题，立即停打，待与设计单位研究后再行施打。

2.2.9对在试桩阶段发现穿越硬土层时贯入度为零，应立即停止锤击施工，否则只能将桩头打烂。应建议采取长螺旋钻先行引孔在锤击沉桩。

2.3桩头连接处（接桩处）松脱开裂、混凝土碎裂

桩位较深时施打必须用多根5-15米短桩接长，经过较长时间锤击，有的出现松脱开裂或错位现象，混凝土出现局部碎裂、剥落甚至粉碎性破坏。原因分析如下：

2.3.1连接处的表面没有清理干净，留有杂质、雨水和油污等。

2.3.2采用焊接或法兰连接时，连接铁件不平及法兰平面不平，有较大间隙，造成焊接不牢或螺栓拧不紧。

2.3.3焊接质量不好，焊缝不连续、不饱满，焊肉中央有焊渣等杂物。接桩方法有误，时间效应与冷却时间等因素影响。

2.3.4两节桩不在同一直线上，在接桩处产生曲折，锤击时接桩处局部产生集中应力而破坏连接。上卜桩对接时，未作严格的双向校正，两桩顶间存在缝隙，没有用钢垫片填实，导致受力不均。

2.3.5在挤土效应等因素作用下造成松脱开裂。

桩头对接处质量问题预防及控制要点

2.3.6接桩时，桩尖处尽量避免或刚接近坚硬土层、持力层。

2.3.7桩头对接时应测量在同一直线并垂直，并与机架、桩帽锤头同心 。

2.3.8选用较经济的复打加固方式，消除上下桩接头的间隙，可检测桩的完整性(用小应变检测)，若为错位桩，需采取新的加固措施(用加桩处理的方法)。

2.3.9焊接接桩时，两接头焊接要连续进行对称焊，有缝隙要用薄钢板插入，严禁焊后即打，严格按焊接操作规程执行。

2.3.10已施打完毕的管桩，可检查桩的损坏情况，发现问题，空心桩中可放钢筋笼并浇灌混凝土来弥补桩的强度。

参考文献

[1]林建军，PHC工程管桩断（烂）桩问题的分析，西部探矿工程2003.01期

[2]戴忠华，锤击桩贯入度及施工质量控制，建设科技，2011.05期

作者简介：李全民，1963.7,男，大学学历，工程师，南京理工大学机电工程毕业，先后在江苏镇江水泥厂、南京三和管桩有限公司、合肥国仓管桩有限公司、江苏同力建材集团盐城市新型建材有限公司任厂长、总工、执行总经理等职务。先后在《湖南建材》、《混凝土与水泥制品》杂志发表文章多篇，其中《预应力混凝土管桩余浆的回收利用》论文于2006.10月全国管桩会议被中国水泥制品工业协会评为优秀论文。

工作单位：江苏同力建材集团盐城市同力新型建材有限公司

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