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程志文 周菊芳
中交第三航務工程局無限公司上海浦東分公司
1 前言
中交第三航務工程局無限公司（以下簡稱三航局）成立于1954年，是國際最先獲得港口與航道工程施工總承包特級天性的國有特大型施工企業。大直徑混凝土管樁（以下簡稱大管樁）和先張法預應力混凝土管樁（以下簡稱PHC樁）是三航局的兩個“拳頭”產品。大管樁是 國度“六五”科技攻關項目，事實上鍍鋅鋼絞線。是參照美國雷蒙特公司的制造工藝自行開發的后張法預應力混凝土管樁。PHC樁是1987年日元存款引進項目，從日本休謨（株）引進了全套制造設備，采用離心工藝坐褥的先張法預應力混凝土管樁。依據樁的特征分類，鋼絞線廠家。這兩種樁該當說都屬于預應力混凝土管樁，所不同的只是先張和后張以及混凝土強度等級的區別（大管樁屬PC樁）。
2 大管樁
2.1 大管樁的表面
1949年美國雷蒙特公司最早用離心機坐褥了中空預應力混凝土管樁。國際運用大管樁是在70年代中期，隨著我國航運事業的興盛，原有的預應力方樁已不能適應，而鋼管樁又造價高、維持貧乏。在這樣的背景下，三航局于70年代中期入手下手對大管樁的制造實行可行性研究，1983年“大直徑預應力混凝土管樁制造與應用”正式列入國度重點科技攻關項目，并由蘇州水泥制品研究院、南京水科院和上海冶金研究院配合，協同完成了大管樁的研制，并獲得“六五”國度科技攻關惡果獎。1986～1988年，先后在連云港和鎮海建管樁廠，1988年入手下手逐漸在各港口工程作戰項目中擴張應用，銅包鋼絞線。2005年，在江蘇省連云港的原廠又建造了大管樁坐褥流水線。在往日的二十多年里，經過一系列的開發研究事情，對坐褥設備實行了一共的完整，沉樁工藝繼續改良，產品也繼續進級換代，如其中的B型樁獲得了上海市科技前進二等獎。在“七五”工夫，三航局對該產品又經過進一步地改善，完整，并完成了雙根鋼絞線混凝土大管樁的研制任務，即B型管樁。2004年又試驗告成Φ1400mm混凝土大管樁，即為C型管樁和三股鋼絞線大管樁。大直徑混凝土管樁和先張法預應力混凝土管樁簡介。三航局主編的《港口工程預應力混凝土大直徑管樁打算規程》（JTJ/T 261-97）和《港口工程嵌巖樁打算與施工規程》（JTJ 285-2000）已列入國度行業程序。
大管樁具有強度高、混凝土密實度高、低孔隙率、低吸水率、耐久性好、耐錘擊職能好、耐腐蝕材干強；可契合于任何土質，看著簡介。且斷面為圓形，波浪力和水流力大為減小，其運用年限長，維修費用低，是一種抱負的海工建筑物樁基構造。
目前三航局坐褥的大管樁已應用于數十座內地碼頭和橋梁，以東海為例，在乍浦、北侖、舟山一帶就有十多座2萬～20萬噸級的大管樁碼頭。從上世紀80年代中期研制告成至今，已在港口碼頭、橋梁等工程中取得普遍的應用。圖2.1-1為采用大管樁作為樁基的朱家尖大橋。
圖2.1-1 朱家尖大橋
2.2 大管樁的規格和技術職能
大管樁的直徑為Φ1200mm、Φ1400mm兩種，其斷面為空心圓形，管節采用拌和物維勃稠度節制在25～35s的混凝土，并經離心、振動、碾壓復合工藝制造而成?？纯村冧\鋼絞線。成型的基本管節長度為4m（如打算和工程須要還可坐褥1m和2m的管節），采用后張法預應力拼接成哀求的樁長。預應力鋼筋采用高強度低松弛鋼絞線。
根據大管樁直徑、每孔鋼絞線股數、預留孔數量、鋼絞線強度值的不同，定義不同規格的大管樁型號。大管樁的型號應采用以下形式：
D □□□□ □ □–□
鋼絞線強度程序值，1表示1570MPa，銅包鋼絞線。2表示1860MPa，3表示2000MPa
大管樁截面預留孔數目，1表示16孔，2表示18孔，3表示20孔
每個預留孔中鋼絞線股數，A表示單股，學習直徑。B表示雙股，C表示3股
大管樁外徑，單位為mm
表示后張法預應力混凝土大直徑管樁
大管樁的構造圖見圖2.2-1。
大管樁的規格和技術職能表見表2.2-1。
圖2.2-1 大管樁的構造暗示圖
常用大管樁規格、型號和力學目標表表 2.2-1
序號
大管樁型號
D1200A3-1*
D1200A3-2
D1200B1-1*
D1200B1-2*
D1200B2-1
D1200B2-2
D1200C1-1*
D1400B3-1*
D1400B3-2
D1400C3-1*
1
大管樁外徑D（mm）
1200
1200
1200
1200
1200
1200
1200
1400
1400
1400
2
大管樁內徑d（mm）
940
940
910
910
910
910
910
1100
1100
1100
3
樁截面積A（m2）
0.437
0.437
0.481
0.481
0.481
0.481
0.481
0.589
0.589
0.589
4
單位長度分量T（kN/m）
11.36
11.36
12.50
12.50
12.53
12.53
12.62
15.32
15.32
15.47
5
樁截面慣性矩J（m4）
0.0651
0.0651
0.0706
0.0706
0.0709
0.0709
0.0718
0.1210
0.1210
0.1232
6
預留孔數
20
20
16
16
18
18
16
20
20
20
7
預留孔直徑（mm）
32
32
40
40
40
40
40
40
40
40
8
鋼絞線股數
1
1
2
2
2
2
3
2
2
3
9
單股鋼絞線直徑（mm）
15.2
15.2
15.2
15.2
15.2
15.2
15.2
15.2
15.2
15.2
10
鋼絞線抗拉強度程序值
fptk（MPa）
1570
1860
1570
1860
1570
1860
1570
1570
1860
1570
11
混凝土有用預壓應力σpc（MPa）
5.96
7.18
8.64
10.41
9.74
11.73
12.80
8.81
10.62
13.05
12
不迷糊凝土抗拉強度的開裂彎矩打算值（kN?m）
646
778
1017
1224
1151
1386
1532
1524
1836
2298
13
迷糊凝土抗拉強度的開裂彎矩打算值（kN?m）
1032
1164
1436
1644
1572
1807
1959
2139
2450
2923
14
搗鬼彎矩打算值（kN?m）
2300
2300
2598
2597
2639
2638
2760
3783
3781
4022
注：① 不迷糊凝土抗拉強度的開裂彎矩打算值、迷糊凝土抗拉強度的開裂彎矩打算值分別是指混凝土拉應力限制系數αct為0.00、1.00時的開裂彎矩打算值；
② * 表示常用型號。
2.3 大管樁的制造工藝
大管樁采用分段成型混凝土管節、管節間涂刷粘結劑、后張拉預應力鋼絞線、預留孔道內壓力灌注水泥漿體、鋼絞線自錨等工藝手段拼接成所需長度的管樁。
(a)成型工藝
管節成型采取低速邊喂料邊振動的方式，喂料已矣后，再采用邊振動邊輥壓，在管節內壁施壓使混凝土致密的成型工藝。振動輥壓已矣后，聽說鋼絞線規格。實行高速離心統治，使管壁中層混凝土孕育發生不小于73g的離心加快度，你知道熱鍍鋅鋼絲。使管節混凝土進一步的密實。
(b)預留孔道
管節預留孔道的成型采用鋼管芯棒外套橡膠管，在混凝土強度達70%時抽出。
(c)養護工藝
成型管節的蒸養，能夠采用鋼模臥放置于坑池加蓋的方式，或鋼模外加保溫罩放置的方式，根據坐褥地域的氣平和場地條件而定。但蒸養時，通蒸汽前必需保證有30℃的枯燥溫度靜定養護2h以上。
脫模后，聽說鋼絞線規格。混凝土管節水養7d，以保證混凝土取得充盈的水化。
(d)拼接工藝
粘結劑的各項技術目標必需饜足打算和施工哀求。拼接前，將管節端面表層水泥漿磨除，用明凈劑清洗和耦聯劑涂刷，看著鋼絞線。保證混凝土之間的粘結強度。
當粘結劑涂刷在稍不平整的管節端面時，施加第一階段的預應力，取打算值的30%～40%。待粘結強度抵達肯定的強度即與管節成為一整體時，再施加第二階段的預應力至打算值，以確保管樁接縫的粘結劑和樁身混凝土處于相似預應力值。
(e)孔道壓漿工藝
為了保證水泥漿體與管節混凝土的粘結強度和漿體與鋼絞線的握裹力，采用水灰比為0.32左右的高速攪拌機拌制高活動度、低泌水率的純水泥漿體，以保證水泥漿體有較長的時間在孔道中暢流并充盈密實以及取得較高的漿體強度。
壓漿依序宜先壓基層孔道逐漸向上孔道實行。水泥漿由樁的一端向另一端壓送，壓漿遲緩、勻稱地實行，并應維系肯定的壓力，以確保漿體的密實性。
3 PHC樁
3.1 PHC樁的表面
PHC樁從來是為填補預應力方樁和大管樁之間規格空白而開發的樁種?；炷痢Ｈ骄址綐稊嗝娉叽鐬?00×600mm，大管樁直徑為1200mm，所以引進PHC樁坐褥線是坐褥Φ600～Φ1000mm，混凝土。全稱為預應力離心高強混凝土樁（Pretensioned just as well just as Reinforced Spun High Strength Concrete Piles），前身為先張法PC樁（預應力混凝土管樁），是隨著異型預應力鋼筋（ULBON）和混凝土蒸養工藝的興盛而出世的。日本于1970年開發，1982年制定了程序JISA 5337-82《先張法離心高強混凝土管樁》，后經屢次訂正，線規。日臻完整。在日本，1962年以前基本上以坐褥RC(鋼筋混凝土)管樁為主，強度相當于C40；1967年以前基本上以坐褥PC(預應力鋼筋混凝土)管樁為主，鋼絞線規格。強度相當于C50；1967年后逐漸擴張應用PHC管樁，強度相當于C80；二十世紀七、八十年代PHC樁的應用比例繼續飛騰，至九十年代基本上都采用PHC樁。對比一下鋼絞線規格。能夠說混凝土樁已有近百年的歷史，RC管樁約有70年歷史，PC管樁約有40年歷史，PHC管樁約有30年歷史。我國大約是二十世紀四十年代入手下手坐褥RC管樁，六十年代坐褥PC管樁，八十年代初期入手下手研制坐褥后張法大管樁，八十年代前期入手下手引進和開發PHC管樁。從1969年預應力混凝土制品國際會議把管樁列為四種主要預應力混凝土制品之一，到我國1993年作戰部(93)178號文把管樁定為國際重點擴張技術惡果，使該產品取得更為急忙的興盛。事實上土管。全國從八十年代的一、兩家管樁廠興盛到方今200多家，年產量從其時的幾萬米興盛到方今的4500萬米。
由于管樁具有構造強度高、可貫入性好、耐錘擊性強、構造承載力高、產品程序化水平高、坐褥周期短等益處，稀少是大直徑長管樁，其優異的抗彎職能和構造承載力，取得了許多業主和打算單位的喜愛，市場需求很大。圖3.1-1為上國外高橋造船無限公司舾裝碼頭工程實例。三航局寧波分公司于2003年4月份建成投產PHC樁坐褥線，管樁產品規格為Φ700～Φ1200mm，單節長度達30m；三航局南京分公司于2006年10月14日，世界一流、全國獨創的第一根55m一次成型PHC管樁就手下線，從而宣布了目前世界上單節長度最長的PHC管樁坐褥線仍然建成投產；寧波分公司研制的高強度張拉預應力、抗彎材干強的SPHC管樁，抵達國際搶先、國際進步前輩水平。上述后兩項惡果均始末國度、上海市惡果新產品判斷。大直徑混凝土管樁和先張法預應力混凝土管樁簡介。
圖3.1-1 工程實例
3.2 PHC樁規格和技術職能
PHC樁按外徑分為300、400、500、550、600、700 、800、1000、1200mm等規格。按樁的混凝土有用預壓應力值或抗彎職能分為A型、AB型、B型和C型?；炷翉姸鹊燃塁80的管樁代號為PHC，混凝土強度等級C60的管樁代號為PC。
按三航局的企業程序，銅包鋼絞線。PHC樁的規格和技術職能見表3.2-1。
PHC樁的規格和技術職能 表3.2-1
外徑
D
(mm)
型號
壁厚
(mm)
主 筋
混凝土有用預壓應力
（Mpa）
抗 裂
彎 矩
（kN﹒m）
極 限
彎 矩
（kN﹒m）
單位
分量
(t/m)
截面
配筋率
(%)
單 節
長 度
( m )
直徑(mm)
數量(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主筋選用程序強度為1420Mpa（帶★者為1570Mpa）的螺旋槽鋼棒；
②表中Dp為主筋焦點腸點直徑；
③管樁的抗裂彎矩和極限彎矩除Ф700、Ф1200按日本程序JISA 5337取值外，此外按國度程序GB取值；
④拼接樁可根據打算哀求選用；
⑤根據供需兩邊協議，也可坐褥其它規格、型號、長度的管樁。鋼絞線廠家。
PHC樁的構造暗示圖見圖3.2-1。
圖3.2-1 PHC樁構造暗示圖
3.3 PHC樁的制造工藝
PHC樁坐褥工藝中對混凝土職能影響最大的是離心成型和養護工藝。
3.3.1 離心成型
混凝土拌合物在向心力的作用下，能擠出多量氛圍和水分，體積縮短，單位密度增加，并消沉了混凝土拌合物的水灰比，從而使混凝土的強度和密實性取得明顯進步，大直。但在離心歷程中會孕育發生所謂外分層和內分層局面，這對混凝土的勻稱性會孕育發生較大的影響。
外分層局面的特征是使管樁外壁的混凝土特新奇密，而內壁的混凝土絕對疏松，并會造成一層浮漿層。在澳門機場拉攏橋供樁時，澳門土木工程實驗室取樣試驗結果為：靠外層94MPa，靠內層76MPa，平均85MPa，與其時出廠強度敷陳84MPa僅相差1MPa(其時混凝土抗壓強度試驗設施是離心圓筒體試件)。雖然沒有懂得其滿堂試驗設施，其試驗結果似有肯定的參考價值。這種外分層局面是由離心工藝自身決計的，我不知道土管。坐褥者只能研究如何減小這種無法消亡的工藝局面的分層差別。外分層局面當然對混凝土勻稱性晦氣，但這種分層搗鬼了混凝土的毛細通道，在某種條件下對混凝土的耐久性卻是有益的，其一層致密的外殼該當說是抗滲、防腐的好原料。
內分層局面是由單向旋轉使混凝土拌合物各組份迎繁多方向疏通惹起的，從亞微觀的角度看，集料疏通方向的反面常常會造成一層極薄的水膜，可溶于水的Ca(OH)2滯留其間，從而影響了水泥石與骨料界面之間的粘結力。其實其它密實成型方式也不同水平生計這種局面。對PHC樁坐褥工藝來說，相比看鋼絞線規格。摻加肯定量的硅質原料，始末高壓蒸養，使其孕育發生二次火山灰反映，則可有用解決內分層孕育發生的晦氣影響。
3.3.2 二次蒸養
PHC樁目前基本上均采用二次蒸養工藝，即常壓蒸養抵達放張強度脫模后再實行高壓蒸養。
(1)常壓蒸養
常壓蒸養目前主要應著重的題目是:在摻合料取得普遍擴張應用的情形下，由于微活性(在常溫下以至是惰性)摻合料對混凝土晚期強度影響很大，預應力。常壓蒸養工藝參數(靜停、升降溫梯度、溫度、時間等)肯定要根據所選用的摻合料種類和摻量，經過試驗考證后確定。
(2)高壓蒸養
高壓蒸養現定的工藝參數應嚴酷節制。根據日本的體驗，溫度為180℃，壓力可在0.85～1.0MPa。要是低于這一原則參數，高壓蒸養的效果會急劇下降，要是高于這一原則參數，效果也不會有多大進步。
高壓蒸養除一目了然的起早強和加強作用外，以下幾個特性似也已成定論:
a）1天即可獲天然養護28天齡期的強度；
b)與在水中養護的混凝土相比，干縮率可小1/2；
c)可加強混凝土抗硫酸鹽腐蝕的材干；
d)可防止混凝土孕育發生干縮縫隙。你知道鍍鋅鋼絞線。
于是乎，高壓蒸養的預應力構件坐褥周期短、徐變變形小、耐久性好，更契合于海工建筑。
4 兩種樁的角力計算
多量的工程施行充盈證明了這兩種樁型健旺的生命力和適應性。在施行中也感想到兩種樁型可靠具有各自的特性和各自的適應鴻溝。
4.1 兩種樁角力計算
兩種樁異同見表4.1-1。
表4.1-1
相似點
大管樁
PHC樁
混凝土
混凝土
預應力
預應力
管樁
管樁
不同點
直徑
1200～1400cm
300～1200cm
混凝土強度等級
C60
C80
混凝土分層局面
細小
緊要
水灰比
＞0.3
＜0.3
預應力施加設施
后張法
先張法
管節長
4m
最大55m
成型工藝
離心、振動、輥壓
高速離心
養護
蒸養加水養
蒸養加高壓蒸養
出廠齡期
28d
出高壓釜1d
預應力鋼筋
鋼鉸線
鋼棒
接頭
預應力筋統長; 粘結劑粘接
預應力筋與管節同長;端板焊接
供貨形態
整樁
整樁或管節
勞動坐褥率
稍低
高
絕對而言;大管樁混凝土強度低;但混凝土的勻稱性比PHC樁好;脆性也比PHC樁小。
其次是接頭題目。PHC樁的接頭形式既適應工地現場焊接;也可在工廠拼接;而大管樁只能在工廠拼接;沉樁施工歷程中無法拼接;陸上接樁和淺灘水上接樁就只能選用PHC樁。
再其次是經濟目標題目。由于PHC樁勞動坐褥率高;相應代價較低。規格。
5 結語
這兩種管樁在國際外工程施行中充盈表現各自的上風，浮現了抖擻的生命力。筆者以為樁與上部構造的底子區別在于樁要始末錘擊等手段就位，上部構件只須要始末吊運安置就位，選用管樁產品時宜熟習管樁產品的特性、職能，并充盈商酌地質條件、沉樁設施等身分，防止因質量過剩或質量不夠造成不用要的虧損。