广东鸿业管桩有限公司广东佛山
摘要：高能性混凝土管桩又称PHC管桩，是通过离心脱水的工艺方法进行多次的高温高压蒸养形成的一种截面混凝土构件材料，可以通过静压施工法将其打入地下，也可使用普通常见的垂击法进行具体施工，其具有高质量、造价低的特点，在施工过程中灵活方便，本文主要针对这种高性能的混凝土管桩进行相关探讨。
关键词：高性能管桩；混凝土材料设计；节能制备技术
1PHC管桩的特点和基本性能
1.1PHC管桩的基本性能
目前，国内生产PHC管桩的专业工厂有近百家，各个厂家的产品尺寸、性能不尽相同。总体来说，国内PHC管桩的直径主要有∅400、∅500、∅550、∅600等，单节管桩最长12m，最短4m，其力学性能差别不大。
1.2PHC管桩的特点
1）质量稳定可靠。PHC管桩利用先进的工艺和设备，在专业工厂的流水线上预制生产，施工质量严格控制，产品质量稳定可靠。2）应用范围广，工程适应性强。PHC管桩有不同的规格、长度可供选择，设计选用范围广，对桩端持力层起伏变化大的地质条件适应性强。同时，桩身抗裂性能好，耐锤击，土层穿透力强，可采用不同的沉桩工艺（射水法、锤击法、静压法等）进行施工。3）抗弯、抗拉性能好。由于PHC管桩桩身砼强度高，加上使用了高强度、低松驰率的预应力专用钢筋，使桩身具有较高的有效预压力(5～8MPa)，因此PHC管桩具有相当大的抗弯和抗拉能力。4）耐久性好。PHC管桩采用了高速离心成型工艺（离心加速度高达30～35g）和高温高压(压力106Pa；温度180℃)蒸汽养护，因此桩身混凝土密实性好(砼容重达到2600kg/m3左右)，其抗渗性、抗硫酸盐腐蚀性、耐碳化性均优于普通砼。5）单桩承载力高，单位承载力价格便宜。PHC管桩桩身混凝土强度等级为C80，具有高强性能，∅600的PHC管桩的单桩允许承载力达到2500～3200kN，其单位承载力的造价比预制混凝土方桩和钻孔灌注桩低。6）施工速度快，工期短。PHC管桩在专业工厂预制生产，由于设备和工艺先进，预制周期短，能按工程进度要求及时供应，施工前期准备时间短，一般能缩短工期1～2个月。7）对施工场地要求不高，施工现场不需预制场地，无砂石、水泥，无泥浆污染，对施工场地狭窄的工程特别适用。
2高性能管桩混凝土材料的体系设计
2.1水泥
高性能混凝土管桩的主要材料是水泥，一般情况下都采用高标号水泥，市面上主要常用的就是华新牌的硅酸盐水泥。
2.2矿物渗合料
要想实现混凝土管桩的高性能就必须要用到矿物掺合料技术，一般情况下采用的矿物掺合物主要有矿粉、粉煤灰、石粉及高活性的偏高岭土等，其中偏高岭土主要是由高岭土煅烧而成。
2.3减水剂
减水剂也是制作高性能混凝土管桩的关键材料之一，通常所用的减水剂为聚羧酸系列的高效减水剂，其减水率大概为30%左右，固含量在20%左右，但在减水剂的具体选择时应注意以下几个主要内容:(1)减水剂必须减水率高，一般不能低于25%左右。(2)减水剂的使用过程不能出现明显的缓凝现象，要保证在新拌混凝土的早期能够快速凝结，保证其有足够的强度。(3)减水剂的引水量必须要小，其引水量不能对混凝土凝结的强度造成影响。(4)减水剂在使用过程中要与高标号水泥保持良好的融合性，能很好地适应其水化热现象。
2.4粗集料
高性能管桩混凝土的粗集料主要指的是碎石母岩体，在混凝土受力过程中要保证其与碎石受力要小，同时母岩强度不能低于混凝土设计强度的两倍，并且碎石要尽量压碎，保证高度的球形颗粒，不能有过多的棱角，还要保持其表面的洁净，且最大颗粒的直径不能超过25mm。
2.5细集料
细集料也是高性能混凝土管桩的材料之一，常用的细集料主要有天然河砂，一般情况下其细度模数大约为2.9，属于中砂级别。高性能管桩混凝土的材料设计体系主要由上述几种胶凝材料组成，其凝结硬化的性能直接决定了水泥浆体的调控功能，更影响到水泥浆体与各种骨料之间的界面过渡区的性能，而这种性能又是决定混凝土完成高性能转变的关健所在。在这种界面过渡区内的材料强度及不同类型材料之间粘合状况都直接受到凝结硬化性能的相关影响，其中水泥浆体的性能主要取决于材料在特殊的养护条件下其胶凝体系的变化反应以及物理堆积性能，这些材料的化学变化将直接影响到高性能混凝土材料的凝结强度以及凝结效果。
3PHC桩沉桩施工
第一，施工顺序。沉桩施工顺序一般宜采用先长桩后短桩，先大径后小径的原则，自中间分两边对称前进，或自中间向四周进行。第二，测放桩位。测放的桩位经测量监理复测无误后方可进行沉桩，并且每天施工前要检查即将施打的桩位与邻桩之间的尺寸是否正确。为便于送桩高度控制设一定数量的水准点。第三，桩机就位。检查桩机，确保设备正常运转后移动设备就位、对中、调直。第四，插桩。首先用吊车取桩，起吊前在桩身上划出以米为单位的长度标记并将开口桩尖焊接到底桩上（短桩无桩尖），起吊支点宜在桩端（无桩尖）0.3L处；将桩吊起后，缓缓得将桩一端送入桩帽中，对位准确后，再用两台经纬仪（轴线互相垂直）双向调整桩的垂直度，通过桩机导架的旋转、滑动及停留进行调整；插入时的垂直度偏差不得超过0.5％，确保位置及垂直度符合要求后先利用桩锤的自重将桩压入土中。第五，锤击沉桩。因地层较软，初打时可能下沉量较大，宜低锤轻打，随着沉桩加深，沉速减慢，起锤高度可渐增。在整个打桩过程中，要使桩锤、桩帽、桩身尽量保持在同一轴线上。必要时应将桩锤及桩架导杆方向按桩身方向调整。要注意尽量不使管桩受到偏心锤打，以免管桩弯扭破坏。打桩较难下沉时，要检查落锤有无倾斜偏心，特别是要检查桩垫桩帽是否合适。如果不合适，需更换或补充软垫。每根桩宜连续一次打完，不要中断，以免难以继续打下。第六，接桩施工。接桩采用端板式焊接接头。当下节桩的桩头距地面0.6—0.8m左右时，开始进行接桩。先将焊接面清刷干净，再在下节桩头上安装导向箍引导就位，当PHC桩对好后，对称点焊4—6点加以固定，然后拆除导向箍。由2名电焊工手工对称施焊，焊接层数应大于等于二层，内层焊渣必须清理干净后再焊下一层，要保证焊缝饱满连续。焊条采用J422焊条，焊条直径为φ4.0mm、φ3.2mm。焊接具体操作与要求按FGJ94—94中的有关条款之规定执行。焊好的桩接头应自然冷却3—8分钟后方可锤击沉桩。第七，在沉桩过程中碰到下列情况应暂停打桩，查明原因后再按处理方案施工：①沉桩过程中桩的贯入度发生突变；②桩头混凝土剥落、破碎；③桩身突然倾斜、跑位；④地面明显隆起、临桩上浮或桩位水平移动过大；⑤贯入度或锤击数与试验成果明显不符；⑥桩身回弹曲线不规则。
结束语
PHC管桩的施工技术应用加快了城市现代化建设进程，在现代建筑中得到广泛应用，而PHC管桩在整个建筑物中又非常重要，承担着整个建筑物的荷载，若桩达不到设计要求，将危及整个建筑物的安全，轻则不均匀沉降使上部结构开裂，重则使结构发生倾斜，甚至倒塌，酿成事故。因此，在设计中对一些特殊地质不适于采用PHC管桩的应严格禁止使用，施工过程应严格按照规范和设计要求进行控制，在工程实践中一定要引起高度的重视。
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