程志文 周菊芳

中交第三航务工程局无限公司上海浦东分公司

1 前言

中交第三航务工程局无限公司（以下简称三航局）成立于1954年，是国际最先获得港口与航道工程施工总承包特级天性的国有特大型施工企业。大直径混凝土管桩（以下简称大管桩）和先张法预应力混凝土管桩（以下简称PHC桩）是三航局的两个“拳头”产品。大管桩是 国度“六五”科技攻关项目，事实上镀锌钢绞线。是参照美国雷蒙特公司的制造工艺自行开发的后张法预应力混凝土管桩。PHC桩是1987年日元存款引进项目，从日本休谟（株）引进了全套制造设备，采用离心工艺坐褥的先张法预应力混凝土管桩。依据桩的特征分类，钢绞线厂家。这两种桩该当说都属于预应力混凝土管桩，所不同的只是先张和后张以及混凝土强度等级的区别（大管桩属PC桩）。

2 大管桩

2.1 大管桩的表面

1949年美国雷蒙特公司最早用离心机坐褥了中空预应力混凝土管桩。国际运用大管桩是在70年代中期，随着我国航运事业的兴盛，原有的预应力方桩已不能适应，而钢管桩又造价高、维持贫乏。在这样的背景下，三航局于70年代中期入手下手对大管桩的制造实行可行性研究，1983年“大直径预应力混凝土管桩制造与应用”正式列入国度重点科技攻关项目，并由苏州水泥制品研究院、南京水科院和上海冶金研究院配合，协同完成了大管桩的研制，并获得“六五”国度科技攻关恶果奖。1986～1988年，先后在连云港和镇海建管桩厂，1988年入手下手逐渐在各港口工程作战项目中扩张应用，铜包钢绞线。2005年，在江苏省连云港的原厂又建造了大管桩坐褥流水线。在往日的二十多年里，经过一系列的开发研究事情，对坐褥设备实行了一共的完整，沉桩工艺继续改良，产品也继续进级换代，如其中的B型桩获得了上海市科技前进二等奖。在“七五”工夫，三航局对该产品又经过进一步地改善，完整，并完成了双根钢绞线混凝土大管桩的研制任务，即B型管桩。2004年又试验告成Φ1400mm混凝土大管桩，即为C型管桩和三股钢绞线大管桩。大直径混凝土管桩和先张法预应力混凝土管桩简介。三航局主编的《港口工程预应力混凝土大直径管桩打算规程》（JTJ/T 261-97）和《港口工程嵌岩桩打算与施工规程》（JTJ 285-2000）已列入国度行业程序。

大管桩具有强度高、混凝土密实度高、低孔隙率、低吸水率、耐久性好、耐锤击职能好、耐腐蚀材干强；可契合于任何土质，看着简介。且断面为圆形，波浪力和水流力大为减小，其运用年限长，维修费用低，是一种抱负的海工建筑物桩基构造。

目前三航局坐褥的大管桩已应用于数十座内地码头和桥梁，以东海为例，在乍浦、北仑、舟山一带就有十多座2万～20万吨级的大管桩码头。从上世纪80年代中期研制告成至今，已在港口码头、桥梁等工程中取得普遍的应用。图2.1-1为采用大管桩作为桩基的朱家尖大桥。

图2.1-1 朱家尖大桥

2.2 大管桩的规格和技术职能

大管桩的直径为Φ1200mm、Φ1400mm两种，其断面为空心圆形，管节采用拌和物维勃稠度节制在25～35s的混凝土，并经离心、振动、碾压复合工艺制造而成。看看镀锌钢绞线。成型的基本管节长度为4m（如打算和工程须要还可坐褥1m和2m的管节），采用后张法预应力拼接成哀求的桩长。预应力钢筋采用高强度低松弛钢绞线。

根据大管桩直径、每孔钢绞线股数、预留孔数量、钢绞线强度值的不同，定义不同规格的大管桩型号。大管桩的型号应采用以下形式：

D □□□□ □ □–□

钢绞线强度程序值，1表示1570MPa，铜包钢绞线。2表示1860MPa，3表示2000MPa

大管桩截面预留孔数目，1表示16孔，2表示18孔，3表示20孔

每个预留孔中钢绞线股数，A表示单股，学习直径。B表示双股，C表示3股

大管桩外径，单位为mm

表示后张法预应力混凝土大直径管桩

大管桩的构造图见图2.2-1。

大管桩的规格和技术职能表见表2.2-1。

图2.2-1 大管桩的构造暗示图

常用大管桩规格、型号和力学目标表表 2.2-1

序号

大管桩型号

D1200A3-1*

D1200A3-2

D1200B1-1*

D1200B1-2*

D1200B2-1

D1200B2-2

D1200C1-1*

D1400B3-1*

D1400B3-2

D1400C3-1*

1

大管桩外径D（mm）

1200

1200

1200

1200

1200

1200

1200

1400

1400

1400

2

大管桩内径d（mm）

940

940

910

910

910

910

910

1100

1100

1100

3

桩截面积A（m2）

0.437

0.437

0.481

0.481

0.481

0.481

0.481

0.589

0.589

0.589

4

单位长度分量T（kN/m）

11.36

11.36

12.50

12.50

12.53

12.53

12.62

15.32

15.32

15.47

5

桩截面惯性矩J（m4）

0.0651

0.0651

0.0706

0.0706

0.0709

0.0709

0.0718

0.1210

0.1210

0.1232

6

预留孔数

20

20

16

16

18

18

16

20

20

20

7

预留孔直径（mm）

32

32

40

40

40

40

40

40

40

40

8

钢绞线股数

1

1

2

2

2

2

3

2

2

3

9

单股钢绞线直径（mm）

15.2

15.2

15.2

15.2

15.2

15.2

15.2

15.2

15.2

15.2

10

钢绞线抗拉强度程序值

fptk（MPa）

1570

1860

1570

1860

1570

1860

1570

1570

1860

1570

11

混凝土有用预压应力σpc（MPa）

5.96

7.18

8.64

10.41

9.74

11.73

12.80

8.81

10.62

13.05

12

不迷糊凝土抗拉强度的开裂弯矩打算值（kN?m）

646

778

1017

1224

1151

1386

1532

1524

1836

2298

13

迷糊凝土抗拉强度的开裂弯矩打算值（kN?m）

1032

1164

1436

1644

1572

1807

1959

2139

2450

2923

14

捣鬼弯矩打算值（kN?m）

2300

2300

2598

2597

2639

2638

2760

3783

3781

4022

注：① 不迷糊凝土抗拉强度的开裂弯矩打算值、迷糊凝土抗拉强度的开裂弯矩打算值分别是指混凝土拉应力限制系数αct为0.00、1.00时的开裂弯矩打算值；

② * 表示常用型号。

2.3 大管桩的制造工艺

大管桩采用分段成型混凝土管节、管节间涂刷粘结剂、后张拉预应力钢绞线、预留孔道内压力灌注水泥浆体、钢绞线自锚等工艺手段拼接成所需长度的管桩。

(a)成型工艺

管节成型采取低速边喂料边振动的方式，喂料已矣后，再采用边振动边辊压，在管节内壁施压使混凝土致密的成型工艺。振动辊压已矣后，听说钢绞线规格。实行高速离心统治，使管壁中层混凝土孕育发生不小于73g的离心加快度，你知道热镀锌钢丝。使管节混凝土进一步的密实。

(b)预留孔道

管节预留孔道的成型采用钢管芯棒外套橡胶管，在混凝土强度达70%时抽出。

(c)养护工艺

成型管节的蒸养，能够采用钢模卧放置于坑池加盖的方式，或钢模外加保温罩放置的方式，根据坐褥地域的气平和场地条件而定。但蒸养时，通蒸汽前必需保证有30℃的枯燥温度静定养护2h以上。

脱模后，听说钢绞线规格。混凝土管节水养7d，以保证混凝土取得充盈的水化。

(d)拼接工艺

粘结剂的各项技术目标必需餍足打算和施工哀求。拼接前，将管节端面表层水泥浆磨除，用明净剂清洗和耦联剂涂刷，看着钢绞线。保证混凝土之间的粘结强度。

当粘结剂涂刷在稍不平整的管节端面时，施加第一阶段的预应力，取打算值的30%～40%。待粘结强度抵达肯定的强度即与管节成为一整体时，再施加第二阶段的预应力至打算值，以确保管桩接缝的粘结剂和桩身混凝土处于相似预应力值。

(e)孔道压浆工艺

为了保证水泥浆体与管节混凝土的粘结强度和浆体与钢绞线的握裹力，采用水灰比为0.32左右的高速搅拌机拌制高活动度、低泌水率的纯水泥浆体，以保证水泥浆体有较长的时间在孔道中畅流并充盈密实以及取得较高的浆体强度。

压浆依序宜先压基层孔道逐渐向上孔道实行。水泥浆由桩的一端向另一端压送，压浆迟缓、匀称地实行，并应维系肯定的压力，以确保浆体的密实性。

3 PHC桩

3.1 PHC桩的表面

PHC桩从来是为填补预应力方桩和大管桩之间规格空白而开发的桩种。混凝土。三航局方桩断面尺寸为600×600mm，大管桩直径为1200mm，所以引进PHC桩坐褥线是坐褥Φ600～Φ1000mm，混凝土。全称为预应力离心高强混凝土桩（Pretensioned just as well just as Reinforced Spun High Strength Concrete Piles），前身为先张法PC桩（预应力混凝土管桩），是随着异型预应力钢筋（ULBON）和混凝土蒸养工艺的兴盛而出世的。日本于1970年开发，1982年制定了程序JISA 5337-82《先张法离心高强混凝土管桩》，后经屡次订正，线规。日臻完整。在日本，1962年以前基本上以坐褥RC(钢筋混凝土)管桩为主，强度相当于C40；1967年以前基本上以坐褥PC(预应力钢筋混凝土)管桩为主，钢绞线规格。强度相当于C50；1967年后逐渐扩张应用PHC管桩，强度相当于C80；二十世纪七、八十年代PHC桩的应用比例继续飞腾，至九十年代基本上都采用PHC桩。对比一下钢绞线规格。能够说混凝土桩已有近百年的历史，RC管桩约有70年历史，PC管桩约有40年历史，PHC管桩约有30年历史。我国大约是二十世纪四十年代入手下手坐褥RC管桩，六十年代坐褥PC管桩，八十年代初期入手下手研制坐褥后张法大管桩，八十年代前期入手下手引进和开发PHC管桩。从1969年预应力混凝土制品国际会议把管桩列为四种主要预应力混凝土制品之一，到我国1993年作战部(93)178号文把管桩定为国际重点扩张技术恶果，使该产品取得更为急忙的兴盛。事实上土管。全国从八十年代的一、两家管桩厂兴盛到方今200多家，年产量从其时的几万米兴盛到方今的4500万米。

由于管桩具有构造强度高、可贯入性好、耐锤击性强、构造承载力高、产品程序化水平高、坐褥周期短等益处，稀少是大直径长管桩，其优异的抗弯职能和构造承载力，取得了许多业主和打算单位的喜爱，市场需求很大。图3.1-1为上国外高桥造船无限公司舾装码头工程实例。三航局宁波分公司于2003年4月份建成投产PHC桩坐褥线，管桩产品规格为Φ700～Φ1200mm，单节长度达30m；三航局南京分公司于2006年10月14日，世界一流、全国独创的第一根55m一次成型PHC管桩就手下线，从而宣布了目前世界上单节长度最长的PHC管桩坐褥线仍然建成投产；宁波分公司研制的高强度张拉预应力、抗弯材干强的SPHC管桩，抵达国际抢先、国际进步前辈水平。上述后两项恶果均始末国度、上海市恶果新产品判断。大直径混凝土管桩和先张法预应力混凝土管桩简介。

图3.1-1 工程实例

3.2 PHC桩规格和技术职能

PHC桩按外径分为300、400、500、550、600、700 、800、1000、1200mm等规格。按桩的混凝土有用预压应力值或抗弯职能分为A型、AB型、B型和C型。混凝土强度等级C80的管桩代号为PHC，混凝土强度等级C60的管桩代号为PC。

按三航局的企业程序，铜包钢绞线。PHC桩的规格和技术职能见表3.2-1。

PHC桩的规格和技术职能 表3.2-1

外径

D

(mm)

型号

壁厚

(mm)

主 筋

混凝土有用预压应力

（Mpa）

抗 裂

弯 矩

（kN﹒m）

极 限

弯 矩

（kN﹒m）

单位

分量

(t/m)

截面

配筋率

(%)

单 节

长 度

( m )

直径(mm)

数量(根）

Dp

(mm)

PC

PHC

300

A

60

7.1

6

240

4.02

4.03

23

34

0.118

0.53

7～12

AB

9

6

6.14

6.16

28

45

0.85

400

A

80

7.1

9

338

3.44

3.45

52

77

0.209

0.45

7～12

AB

9

9

5.28

5.30

63

104

0.72

7～13

B

10.7

9

7.12

7.15

75

135

1.01

500

A

100

9

10

416

3.88

3.89

99

148

0.327

0.51

7～14

AB

10.7

10

5.28

5.30

121

200

0.72

7～15

B

10.7

15

7.52

7.56

144

258

1.07

550

A

105

9

12

486

3.97

3.98

125

188

0.381

0.52

7～15

AB

10.7

12

5.41

5.43

154

254

0.74

600

A

100

9

12

510

3.73

3.74

164

246

0.408

0.49

7～16

AB1

110

9(10.7)

18(12)

5.05(4.76)

5.06(4.78)

201

332

0.440

0.68(0.64)

AB2

120

9(10.7)

18(12)

4.75(4.48)

4.77(4.50)

201

332

0.470

0.64(0.60)

AB3

130

10.7

15

5.20

5.22

201

332

0.499

0.70

B

110

10.7

18

6.81

6.84

239

430

0.440

0.96

C

12.6

18

8.97

9.03

276

552

1.33

700

A1

110

10.7

12

590

4.02

4.03

264.9

397.3

0.530

0.53

7～15

A2

7.1

24

3.60

3.61

0.47

AB

110

9

24

590

5.53

5.55

317.9

524.5

0.530

0.75

7～22

B

10.7

24

7.43

7.47

372.8

671.0

1.10

7～30

C

12.6

24

9.74

9.81

441.4

882.9

1.47

800

A

110

9(10.7)

20(15)

690

4.07(4.27)

4.08(4.28)

367

550

0.620

0.54(0.57)

7～55

AB

10.7

20

5.54

5.56

451

743

0.75

B

10.7

30

7.86

7.91

535

962

1.13

C

12.6

30

10.26

10.34

619

1238

1.57

1000

A

130

9

32

880

4.34

4.36

689

1030

0.924

0.58

7～55

AB

10.7

32

5.90

5.92

845

1394

0.81

B

12.6

32

7.82

7.87

1003

1805

1.13

C

12.6

40

9.40

9.46

1161

2322

1.41

1200

A

150

10.7

30

1060

4.13

4.14

1177

1766

1.286

0.55

7～55

AB

12.6

30

5.56

5.58

1412

2330

0.76

B

12.6

45

7.89

7.93

1668

3002

1.14

C1

12.6★

50

9.54

9.60

1962

3924

1.26

C2

12.6

60

1077.4

9.52

9.60

1962

3924

1.52

7～50

注：①主筋选用程序强度为1420Mpa（带★者为1570Mpa）的螺旋槽钢棒；

②表中Dp为主筋焦点肠点直径；

③管桩的抗裂弯矩和极限弯矩除Ф700、Ф1200按日本程序JISA 5337取值外，此外按国度程序GB取值；

④拼接桩可根据打算哀求选用；

⑤根据供需两边协议，也可坐褥其它规格、型号、长度的管桩。钢绞线厂家。

PHC桩的构造暗示图见图3.2-1。

图3.2-1 PHC桩构造暗示图

3.3 PHC桩的制造工艺

PHC桩坐褥工艺中对混凝土职能影响最大的是离心成型和养护工艺。

3.3.1 离心成型

混凝土拌合物在向心力的作用下，能挤出多量氛围和水分，体积缩短，单位密度增加，并消沉了混凝土拌合物的水灰比，从而使混凝土的强度和密实性取得明显进步，大直。但在离心历程中会孕育发生所谓外分层和内分层局面，这对混凝土的匀称性会孕育发生较大的影响。

外分层局面的特征是使管桩外壁的混凝土特新奇密，而内壁的混凝土绝对疏松，并会造成一层浮浆层。在澳门机场拉拢桥供桩时，澳门土木工程实验室取样试验结果为：靠外层94MPa，靠内层76MPa，平均85MPa，与其时出厂强度敷陈84MPa仅相差1MPa(其时混凝土抗压强度试验设施是离心圆筒体试件)。虽然没有懂得其满堂试验设施，其试验结果似有肯定的参考价值。这种外分层局面是由离心工艺自身决计的，我不知道土管。坐褥者只能研究如何减小这种无法消亡的工艺局面的分层差别。外分层局面当然对混凝土匀称性晦气，但这种分层捣鬼了混凝土的毛细通道，在某种条件下对混凝土的耐久性却是有益的，其一层致密的外壳该当说是抗渗、防腐的好原料。

内分层局面是由单向旋转使混凝土拌合物各组份迎繁多方向疏通惹起的，从亚微观的角度看，集料疏通方向的反面常常会造成一层极薄的水膜，可溶于水的Ca(OH)2滞留其间，从而影响了水泥石与骨料界面之间的粘结力。其实其它密实成型方式也不同水平生计这种局面。对PHC桩坐褥工艺来说，相比看钢绞线规格。掺加肯定量的硅质原料，始末高压蒸养，使其孕育发生二次火山灰反映，则可有用解决内分层孕育发生的晦气影响。

3.3.2 二次蒸养

PHC桩目前基本上均采用二次蒸养工艺，即常压蒸养抵达放张强度脱模后再实行高压蒸养。

(1)常压蒸养

常压蒸养目前主要应着重的题目是:在掺合料取得普遍扩张应用的情形下，由于微活性(在常温下以至是惰性)掺合料对混凝土晚期强度影响很大，预应力。常压蒸养工艺参数(静停、升降温梯度、温度、时间等)肯定要根据所选用的掺合料种类和掺量，经过试验考证后确定。

(2)高压蒸养

高压蒸养现定的工艺参数应严酷节制。根据日本的体验，温度为180℃，压力可在0.85～1.0MPa。要是低于这一原则参数，高压蒸养的效果会急剧下降，要是高于这一原则参数，效果也不会有多大进步。

高压蒸养除一目了然的起早强和加强作用外，以下几个特性似也已成定论:

a）1天即可获天然养护28天龄期的强度；

b)与在水中养护的混凝土相比，干缩率可小1/2；

c)可加强混凝土抗硫酸盐腐蚀的材干；

d)可防止混凝土孕育发生干缩缝隙。你知道镀锌钢绞线。

于是乎，高压蒸养的预应力构件坐褥周期短、徐变变形小、耐久性好，更契合于海工建筑。

4 两种桩的角力计算

多量的工程施行充盈证明了这两种桩型健旺的生命力和适应性。在施行中也感想到两种桩型可靠具有各自的特性和各自的适应鸿沟。

4.1 两种桩角力计算

两种桩异同见表4.1-1。

表4.1-1

相似点

大管桩

PHC桩

混凝土

混凝土

预应力

预应力

管桩

管桩

不同点

直径

1200～1400cm

300～1200cm

混凝土强度等级

C60

C80

混凝土分层局面

细小

紧要

水灰比

＞0.3

＜0.3

预应力施加设施

后张法

先张法

管节长

4m

最大55m

成型工艺

离心、振动、辊压

高速离心

养护

蒸养加水养

蒸养加高压蒸养

出厂龄期

28d

出高压釜1d

预应力钢筋

钢铰线

钢棒

接头

预应力筋统长; 粘结剂粘接

预应力筋与管节同长;端板焊接

供货形态

整桩

整桩或管节

劳动坐褥率

稍低

高

绝对而言;大管桩混凝土强度低;但混凝土的匀称性比PHC桩好;脆性也比PHC桩小。

其次是接头题目。PHC桩的接头形式既适应工地现场焊接;也可在工厂拼接;而大管桩只能在工厂拼接;沉桩施工历程中无法拼接;陆上接桩和浅滩水上接桩就只能选用PHC桩。

再其次是经济目标题目。由于PHC桩劳动坐褥率高;相应代价较低。规格。

5 结语

这两种管桩在国际外工程施行中充盈表现各自的上风，浮现了抖擞的生命力。笔者以为桩与上部构造的底子区别在于桩要始末锤击等手段就位，上部构件只须要始末吊运安置就位，选用管桩产品时宜熟习管桩产品的特性、职能，并充盈商酌地质条件、沉桩设施等身分，防止因质量过剩或质量不够造成不用要的亏损。