[科普中國]-離心式鋼筋混凝土管

概述

離心式鋼筋混凝土管（簡稱預(yù)應(yīng)力管樁）承載能力高，施工方便，工期短，適用于多種地質(zhì)條件的基礎(chǔ)工程。與現(xiàn)淺樁比施工便利，施工期短，質(zhì)量穩(wěn)定，安全可靠，與鋼樁比節(jié)省鋼材，經(jīng)濟(jì)效果好，抗酸抗堿性能好，與方樁比接樁方便，混凝土密實(shí)質(zhì)高，抗腐蝕性能強(qiáng)：它是一種較為經(jīng)濟(jì)、理想的基礎(chǔ)樁，深受工程界的歡迎，在高層建筑、橋梁、碼頭等基礎(chǔ)工程中得到廣泛應(yīng)用。1

預(yù)應(yīng)力管樁的制作預(yù)應(yīng)力混凝土管樁制作工藝有后張法和先張法兩種。

后張法的樁徑較大（ 800～1200），樁身混凝土采用離心一輥壓一振動(dòng)復(fù)合工藝成型，每節(jié)長約4～5m、壁厚12～15cm，在管壁中間預(yù)留有15～25個(gè)130左右的小孔。使用時(shí)通過這些預(yù)留孔用高強(qiáng)鋼絞線將各段管連接起來，并在其后張拉過程中再對(duì)這些孔道高壓注漿，使之形成一長樁，樁長可達(dá)70～80m。寧波北侖港某碼頭曾用后張法管樁。

先張法預(yù)應(yīng)力管樁工藝流程如圖所示。管樁的生產(chǎn)制作工藝包括鋼筋籠制作、混凝土制備、布料合模、預(yù)應(yīng)力張拉、離心成型、普通蒸養(yǎng)和蒸壓養(yǎng)護(hù)6大環(huán)節(jié)。

先張法預(yù)應(yīng)力管樁是一種空心圓柱形細(xì)長構(gòu)件，主要由圓筒形樁身、端頭板和鋼套箍組成。

預(yù)應(yīng)力管樁的接頭，一般采用端頭板電焊連接，端頭板厚度一般取18～22mm，端板外緣一周留有坡口，供對(duì)接時(shí)燒焊用。

鋼筋籠的制作。通過對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行高精度切斷并鐓頭后用自動(dòng)滾焊編削機(jī)滾焊成籠。

高強(qiáng)度等級(jí)混凝土的制備。水泥采用不低于42.5級(jí)的硅酸鹽水泥，粗骨料在5～20mm間且要求巖石強(qiáng)度在150MPa以上，細(xì)骨料砂的細(xì)度模數(shù)在2.6～3.3，砂石必須篩洗潔凈，混凝土水灰比0.3左右，水泥用量500kg/m3左右，砂率控制在32%～36%，摻入高效減水劑，混凝土的坍落度約在3～5cm。

布料合模。用帶電子計(jì)量裝置與螺旋輸送裝置的布料機(jī)將混凝土均勻地投入鋼模內(nèi)，保證管節(jié)壁厚均勻，布料結(jié)束后進(jìn)行合模。

預(yù)應(yīng)力張拉。用千斤頂張拉并錨定在端頭板上。

離心成型。離心過程主要是低速、中速、高速3個(gè)階段，離心時(shí)間長短與混凝土坍落度、樁直徑、離心機(jī)轉(zhuǎn)速等有關(guān)。在離心過程中離心力將混凝土料擠向模壁，排出多余的空氣和多余的水，使其密實(shí)度大大提高。一般從管樁外形可看到，管外壁較光滑，而內(nèi)壁較粗糙。

初級(jí)養(yǎng)護(hù)與高壓蒸養(yǎng)。先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁采用二次養(yǎng)護(hù)工藝。先經(jīng)初級(jí)蒸汽養(yǎng)護(hù)，使混凝土達(dá)到脫模強(qiáng)度，放張脫模后再到蒸壓釜內(nèi)進(jìn)行高溫高壓（最高壓力1.0MPa，最高溫度約180℃）蒸養(yǎng)10h左右。

上述工藝生產(chǎn)出的PHC（高強(qiáng)度混凝土管樁）管樁強(qiáng)度達(dá)C80以上．且從成型到使用的最短時(shí)間只需（3～4）d，而PC混凝土管樁有些廠家采用常壓蒸汽養(yǎng)護(hù)，脫模后再移入水池養(yǎng)護(hù)半個(gè)月，所以出廠時(shí)間要長。2

沉樁方法預(yù)應(yīng)力管樁的施工方法有錘擊法沉樁和靜力壓樁法（頂壓法和抱壓法）。預(yù)應(yīng)力管樁沉樁過程中要注意土塞效應(yīng)和擠土效應(yīng)。

錘擊法沉樁和靜力壓樁法的優(yōu)缺點(diǎn)見表。

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值得注意的是，預(yù)應(yīng)力管樁或預(yù)制樁均屬于擠土樁，不論采用錘擊法施工或靜壓法施工都應(yīng)注意打樁擠土問題和挖土鑿樁引起的偏位及破損問題。要注意打樁順序、打樁節(jié)奏、打樁速度及每天打樁數(shù)和最后打樁貫入度或壓樁力的控制及防擠土（如泄壓孔、防擠孔）措施的采取。

預(yù)應(yīng)力管樁沉入土中第一節(jié)樁稱為底樁，端部設(shè)十字形、圓錐形或開口型樁尖，前兩種屬閉口型。十字形樁尖加工容易，造價(jià)較低，破巖能力強(qiáng)，其缺點(diǎn)是在穿越砂層時(shí)，不如其他兩種樁尖。閉口樁尖，樁端力穩(wěn)定。開口管樁不需樁尖，所以應(yīng)用較廣。樁剛打入土中時(shí)，由于管樁開口使土不斷涌入管內(nèi)，形成土塞，土塞長度約為樁長的1/2～1/3，因土質(zhì)而定，但形成穩(wěn)定土塞后再向下沉樁，管樁就變成實(shí)心樁，擠土效應(yīng)明顯。單根管樁在沉樁過程中剛開始時(shí)擠土效應(yīng)少，但隨著樁人土深度增加擠土效應(yīng)就很明顯。另外一點(diǎn)值得注意，管樁內(nèi)土塞效應(yīng)是使短期單樁承載力增加的主要原因，但假如管樁上段節(jié)頭內(nèi)漏水使管樁內(nèi)充水長期浸泡時(shí)，土塞中土體由于樁側(cè)內(nèi)壁水的作用將降低單樁承載力，所以在打樁施工中應(yīng)引起重視。2

常見問題及注意事項(xiàng)錘擊沉樁問題及分析處理（1）樁頭破損。除因?yàn)闃都庥龅焦率?、障礙物外，其原因往往是樁頭鋼筋設(shè)置不合要求、混凝土強(qiáng)度不足、錘擊偏心、樁墊厚度不足等。

1)樁頭鋼筋設(shè)置不合要求。非預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樁的主筋端部與樁頂應(yīng)留有適當(dāng)距離，而且每根主要主筋端部到樁頂距離是相等的。樁頭處箍筋要加密放置，并增置鋼筋網(wǎng)片。否則可能造成樁頭在捶打時(shí)受力不均，強(qiáng)度不夠而引起樁頭破損。

2)混凝土強(qiáng)度不足。樁身混凝土必須達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)才能準(zhǔn)予沉樁。如采用蒸汽養(yǎng)護(hù)，則出池后應(yīng)放置一個(gè)月左右，達(dá)到100%強(qiáng)度后才能適用。在澆搗樁身混凝土?xí)r，尤其要注意對(duì)兩端鋼筋密布處的振搗，不能因振搗不密實(shí)而引起施打中混凝土提早破損。

3)錘擊偏心：樁頂不平，樁與地面不垂直，樁帽、樁墊位置不正確等原因，都能造成錘擊偏心，造成樁頂受力不均而提早破損。

（2）樁身斷裂。在打樁過程中，若樁尖沒遇到地質(zhì)勘查中所指明的軟層，而貫入度突然增大，同時(shí)錘彈跳起后，樁身隨之出現(xiàn)回彈現(xiàn)象，這就表明樁身可能已經(jīng)斷裂。其主要原因是樁身在施工中出現(xiàn)較大彎曲；打樁中，樁頭處錯(cuò)誤地施加了牽引力進(jìn)行校正，使樁身彎曲，在反復(fù)沖擊中的集中荷載作用下，超過了樁身的抗彎強(qiáng)度，樁身出現(xiàn)了橫向裂縫，并不斷擴(kuò)大最后造成樁身斷裂破壞。

另外，接樁一定要保證上下節(jié)樁在一條軸線上，不能成為折線。接樁時(shí)，樁尖所在位置應(yīng)避免是硬層或夾砂層，因?yàn)橥ｅN接樁，會(huì)使擾動(dòng)了的樁周土體得到一定程度的恢復(fù)，使本來就難于穿過的中間硬層或夾砂層變得更難穿過，不得不拼命錘擊，造成樁頭破損或樁身斷裂。因此選配樁節(jié)長度時(shí)，要結(jié)合地質(zhì)勘查報(bào)考進(jìn)行。

（3）樁頂移動(dòng)。樁頂位移除了樁位定的不準(zhǔn)外，往往由下列原因造成。

1)第一節(jié)樁沒有從兩個(gè)垂直方向校準(zhǔn)好垂直度，造成樁身傾斜，以后幾節(jié)樁往往只能順著第一節(jié)樁的軸線接長，造成樁頂偏位。所以應(yīng)嚴(yán)格控制第一節(jié)樁的垂直度及平面位置，如有超過允許偏差，應(yīng)拔出，采取措施后再重新插入。

2)樁頭不平，樁尖制作歪斜，造成施打過程中樁頂位移。

3)土層中有較陡的傾斜面，使樁沿斜面滑下。

4)密集群樁采用了逐排連續(xù)打樁的施工流程，使土體擠向一側(cè)。引起樁頂偏移。因此在軟土地基中打密集群樁，一定要組織好施工流程。

（4）擠土隆起和樁身上抬。當(dāng)大量的預(yù)制樁連續(xù)沉入土中時(shí)，土體壓縮，黏性土中孔隙水壓力提高，土體被壓縮到一定程度后，只能向周圍排擠或向上涌起。伴隨著土體的隆起，樁也可能被向上涌抬，對(duì)密集群樁，應(yīng)盡可能用擠土效應(yīng)較小的鋼管樁或鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力管樁，同時(shí)應(yīng)選用焊接接樁，接縫質(zhì)量一定要可靠，避免樁身向上涌抬時(shí)接頭被拉裂。上抬的樁，經(jīng)過荷載試驗(yàn)一般極限承載力不會(huì)減小，但沉降量有所增加，所以打樁流程要盡可能對(duì)稱，避免建筑物不均勻沉降。

壓樁施工注意事項(xiàng)壓樁施工應(yīng)注意如下事項(xiàng)。

（1）壓樁施工前應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的土層地質(zhì)情況了解清楚，同時(shí)應(yīng)做好設(shè)備的檢查工作，保證使用可靠。以免中途間斷壓樁。

（2）最終壓力值和樁的接頭節(jié)點(diǎn)處理必須符合設(shè)汁要求和施工規(guī)范。

（3）壓樁過程中，應(yīng)隨時(shí)保持軸心受壓，若有偏移，應(yīng)及時(shí)調(diào)整。

（4）接樁時(shí)應(yīng)保持上下節(jié)樁的軸線一致，并盡可能地縮短接樁時(shí)時(shí)間。

（5）測(cè)量壓力等儀器應(yīng)注意保養(yǎng)，及時(shí)報(bào)修和定期標(biāo)定，以減少量測(cè)誤差。

（6）當(dāng)壓樁阻力超過樁機(jī)能力，或由于來不及調(diào)整平衡，使樁機(jī)發(fā)生較大傾斜時(shí)，應(yīng)立即停壓并采取安全措施，以免造成斷樁或其他事故。2