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1、预应力混凝土管桩相关学习和探讨一、管桩基础知识1、什么叫混凝土？什么叫钢筋混凝土？ 由胶结材料水泥和水、砂、石、减水剂等按照一定比例配制，经搅拌、成型、养护、凝结、硬化而成的复合固体建筑材料，称为混凝土。在混凝土中加入一定比例的钢筋所组成的混合物称为钢筋混凝土。2、什么是预应力混凝土结构？预应力混凝土管桩可分为哪几种品种？ A、 预应力混凝土结构就是混凝土构件在承受外荷载之前，人为地预先通过张拉钢筋对混凝土结构施加预压应力。构件承受外荷载后，此项预压应力将抵消一部分或全部由外荷载所引起的拉应力。预应力能提高混凝土承受荷载时的抗拉能力，增加结构的刚度，防止或延迟裂缝的出现。 B、依据国标GB13
2、476-2009的规定：按照混凝土强度等级划分，可分为预应力混凝土管桩（代号PC）和预应力高强混凝土管桩（代号PHC）。JC888规定：凡小于GB13476规定最小壁厚的先张法预应力混凝土管桩为预应力混凝土薄壁管桩（代号PTC）。 3、管桩按混凝土有效预应力值或管桩的抗弯性能可分为哪几种型号？管桩按抗裂弯矩和极限弯矩的大小分为A型、AB型、B型、C型。 4、管桩应采用什么标号的水泥及其质量要求？ 生产预应力混凝土桩所采用的水泥的强度等级为：标号不低于42.5的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥，其质量要求应分别符合GB175、GB1344的规定；禁止使用火山灰质硅酸盐
3、水泥。 5、管桩应采用什么样的细骨料、粗骨料？ 细骨料：砂子 采用硬质洁净的天然中粗砂，细度模数为2.33.4之间，其质量应符合GB/T14684的规定。粗骨料：石子应选择质地坚硬、级配良好表面粗糙的石灰岩、花岗岩、辉缘岩碎石，其粒径（PHC、PC）不大于25mm，对于PTC桩其最大粒径不大于20mm，且不超过钢筋净距的3/4，其质量应符合GB/14685的规定。 6、管桩应采用什么样的外加剂？外加剂的质量应符合GB8076的规定，严禁使用氯盐类外加剂，宜优先采用适合与热养护的高效减水剂，外加剂不得对管桩产生有害影响，使用前必须进行试验验证。 7、预应力主筋应采用什么钢材？螺旋筋宜采用什么钢材
4、？ 预应力主筋应采用预应力混凝土用钢棒，其质量应分别符合GB/T5223.3-2005的规定，低松弛预应力螺旋槽钢筋。螺旋筋应采用冷拔低碳钢丝、低碳钢热轧圆盘条，其质量应分别符合GB50204、GB/T701的规定。 8、为什么在管桩两端2.0m长度范围内螺距加密? 桩在施打过程中桩头受到一个向外扩张的力，在桩头两端螺旋筋加密能增加桩头的包裹力，防止管桩在施打时应力集中把桩头打坏。 9、管桩用预应力钢筋7.1、9.0、10.7其公称直径、基本直径、横截面积、每米重量是多少？7.1、9.0、10.7公称直径分别为7.1mm、9.0mm、10.7mm；其基本直径分别为：7.25mm、9.15mm、
5、11.1mm；其横截面积分别为：40.0mm2、64mm2、90 mm2；每米重量分别为：0.314kg/m、0.502kg/m、0.707kg/m。 10、简述管桩产品的基本特点？ 适应面广；规格齐全；强度高；抗裂、抗弯性能好；质量稳定；性能可靠；成桩质量可靠性高；运输吊装方便；施工现场简单；不污染环境、符合环保要求；经济效益好。 11、管桩的管节标记表示方式？ 例：外径500mm，壁厚100mm，长度12m的A型预应力高强混凝土管桩的标记为（标记于距端头1.01.5m处的管外表面）：PHC 500 A 100-12 GB13476，。12、预应力筋的最小配筋率是多少？其根数不得少于多少？
6、最小配筋率不低于0.4%，并不得少于六根。 13、预应力主筋净保护层厚度不得小于多少？ PHC、PC桩的主筋净保护层厚度不得少于25mm；而PTC桩的主筋净保护层厚度不得少于 20mm。 14、管桩场地堆放及运输应注意哪些事项？ 管桩混凝土强度达到设计强度后才能出厂；管桩吊运应轻吊轻放，严防碰撞； 管桩堆放、吊运支点为两头分别距桩头0.21L，起吊时，绳索与桩的夹角45度；施打前管桩吊点位置绳索吊起一头离桩头0.21L。 堆放场地应平整坚实。 管桩应按不同规格、长度及施工流水顺序分别堆放。 当场地条件许可时，宜单层堆放；叠层堆放时，外径为500600mm的管桩不宜超过7层，外径为400450m
7、m的管桩不宜超过8层。外径为300350mm的管桩不宜超过9层 叠层堆放管桩时，应在垂直于管桩长度方向的地面上设置2道垫木，垫木应分别位于距桩端0.21倍桩长处；底层最外缘的管桩应在垫木处用木楔塞紧以防滚动。 垫木宜选用耐压的长木枋或枕木，不得用有棱角的金属构件替代。 管桩的运输：无论是汽车运输还是铁路运输或船运，均应该将管桩一根挤一根平行放置，一层叠一层错位放置，小直径桩、短桩放上层，一堆成一个整体。汽车运输更要注意要用长挂车，桩的悬臂不超过1.5m。 15、施工时，管节焊接前应注意哪些事项？ 当管桩需要接长时，其入土部分桩段宜高出地面0.51.0m。 下节桩的桩头处宜设导向箍以方便上节桩就
8、位。接桩时上下节桩段应保持顺直，错位偏差不宜大于2mm。 管桩对接前，上下端板表面应用铁刷子清刷干净，坡口处应刷至露出金属光泽。 焊接时宜先在坡口圆周上对称点焊46点，待上下桩节固定后拆除导向箍再分层施焊，施焊宜由两个焊工对称进行。 焊接层数不得少于二层，内层焊渣必须清理干净后方能施焊外一层；焊缝应饱满连续。 焊好的桩接头应自然冷却后才可继续锤击，自然冷却时间不宜少于8分钟；严禁用水冷却或焊好即打。二、管桩生产工艺1、管桩生产的工艺流程： 螺旋筋冷拔预应力筋下料骨架滚焊端头板加工套箍板的制作桩套箍的焊接砂石备料减水剂及水泥、水、掺和料准备砼配料（送料）砼布料（含合模）预应力张拉离心成型常压养护
9、脱模、清模、装模 质检、标记印刷压蒸养护成品堆放2、混凝土配料时，原料所允许的误差、投料顺序及搅拌时间的控制。根椐混凝土配料表，用电子称计量原材料； 原料称重允许误差： 砂石为2%；水泥、掺和料、水为1%；减水剂为0.5% 搅拌机搅拌时间的投料顺序： 启动搅拌机后，投料顺序：砂-水泥-水-石子、减水剂（同时） 搅拌均匀就可以出料（总时间控制在2分钟内） 3、混凝土搅拌好后，给管模布料时要注意的事项： 布料顺序： 先中间后两端再中间 布料要求： 布料应基本要均匀，头尾略多一些；平车上的混凝土应全部铲入模内。 4、布料完成后，合模时要注意的事项： 两侧的模边需清理干净，不能留有混凝土料； 上、下模
10、要对齐； 合模螺栓要打紧。 5、张拉过程的控制： 要保证张拉机的张拉头对准管模中心，与管模上的张拉丝杆间不能有夹角；张拉时要控制给油速度，保持平稳，并且应断续进行，至少停顿3次，并要有足够时间使得应力得到传递，不能一次拉到位； 张拉时必须严格按工艺表上要求的张拉值张拉，既不能高也不能低。 预应力钢筋张拉应力的控制： 张拉时控制应力为：con0.70fptk（fptk为预应力强度标准值），当管桩制作中预应力钢筋需超张拉，可比设计要求提高3%，并应符合GB50204的规定。 6、离心过程的控制： 离心过程：分为低速低中速中速高速5 个过程； 高速离心时，管模跳动大应降速，但要适当增加高速离心时间；
11、料太干时应增加低速离心时间；离心结束后，速度必须降至800转以下时才能进行刹车。 离心分阶段进行的原因 离心成型对于制造预应力混凝土管桩来说是一个十分重要的序，它会影响管桩混凝土强度和沿整根管桩长度上的混凝土均匀性。低速、低中速阶段的作用主要是在离心力的作用下，使投入管模内的混凝土均匀分布；高速阶段的主要作用是在离心力的作用下，使混凝土混和物更加密实； 中速起着承上启下的过渡作用，同时能使混合物中固相颗粒分布更均匀更稳定的位置。 7、管桩常温养护过程的控制： 常温养护分为四个阶段：静停、升温、恒温、降温； 升温速度不能过快，一般控制在35/h;管模放置时尽量做到：上大下小，下长上短。 8、管桩
12、脱模时的要求：放张顺序：尾板边螺丝档板头板； 拆尾板螺栓时，必须对称交错拆卸； 起吊上模和管桩时，不得强行起吊，要轻吊轻放。 9、管模清理的要求： 管模拆开后，必须将模边止口的杂物清除干净，并刷一层薄薄的柴油； 模底要清扫干净，并均匀地喷上一层脱模剂，不能有脱模剂聚集现象； 上模也要清理干净，并均匀地喷上一层脱模剂； 头、尾板上的水泥块要清干净，刷一层薄柴油； 管模上的合模螺栓及张拉螺栓须上机油。 10、装模要求： 笼筋入模时，要轻吊、轻放，以防笼筋松散； 装张拉螺栓时，要先将张拉螺栓涂上机油，然后用手拧进端板几圈，再用风炮打紧；端板要紧贴头尾板，不能有缝隙。 松散了的环筋要挷扎好，笼筋摆放要
13、顺直； 抱箍板要整好型； 尾板、挡板要紧贴管模，并用锁紧螺母锁紧；11、螺旋筋冷拔： 冷拔时，冷拔次数不得过少； 压缩量计算公式：d2=085090d1 注：式中d1-为该次拔前钢丝直径 d2-为该次拔后钢丝直径冷拔后的钢丝表面不得有裂纹，机械损伤； 12、预应力钢棒下料、镦头： 钢筋下料长度的误差值：长度15m时不得大于1.5mm，长度15m时不得大于2mm； 钢筋端面应平整，不得有飞边、毛刺； 不同厂家、不同级别的钢筋不能混用； 大量镦头前应先试镦，当镦头的外形圆整，不歪斜，不开裂时，才正式镦头； 13、滚焊的要求： 镦好头的主筋滚焊前应进行编组，同一条管桩的主筋长度相对误差值不大于1.5
14、或2.0mm。焊接时电流大小要控制好，既要保证焊接强度，但又不宜过烧，破坏主筋的抗拉强度;钢筋骨架成型后，各部分尺寸应符合以下要求： 主筋：间距偏差不得超过+5； 螺旋筋间距：中间部分为80，两端加密为45，间距偏差不得超过+5； 箍筋加密区长度：2000。 最后一圈螺旋筋距主筋端头45； 14、蒸压养护过程分为哪几个阶段： 分为四个阶段：升压阶段-恒压阶段-降压阶段-降温阶段； 要严格控制升温及降温的速度。 三、管桩常见的质量问题及原因分析 1、混凝土抗压强度达不到规定指标： 过分考虑节约水泥，节约减水剂； 碎石质量差、或质量波动大； 混凝土搅拌质量差； 减水剂质量差； 养护制度不合理，放张
15、脱模强度低，蒸压养护时恒温温度偏低或时间偏短； 实验人员试块质量不行、操作不规范；三个试体本身离散性大。 针对以上情况，改进方法是提高实验人员和管理人员的技术素质，改造搅拌楼及上料、称量系统，同时还要改善养护制度。 2、端头板倾斜： 钢筋定长切断不准、使镦头后受拉钢筋长度不一致； 对于用以拉头中心丝杆为张拉杆中心的工艺，丝杆容易偏斜，或丝杆与拉头本身平面不垂直所致； 3、桩头丝孔蜂窝或桩头混凝土做空： 混凝土混合比不适当；或混凝土混合物太干硬，都是造成混凝土和易性不良的直接原因。混凝土混合物和易性还可以，但是浇注时不均匀，特别是桩头缺料、填塞不能饱满，以及离心制度不当是造成端面蜂窝和桩头做空的
16、外部原因，造成丝孔蜂窝的另一个原因则是螺钉未拧紧，引起水泥浆流出。蜂窝和桩头做空均能削弱桩头的坚固性，在锤击法施工中很容易将桩头打烂。 4、桩身弯曲： 钢筋定长切断不准，使主筋受力不均匀，混凝土横截面受压不均匀，造成外观上弯曲； 张拉过程、离心过程、甚至蒸养过程中，由于镦头质量问题、钢筋质量问题，在上述过程中造成少量主筋断裂，使整个桩混凝土横截面上变成偏心受压了，这样桩外观上造成弯曲； 管桩模具刚度不够或本身制造上不同心，平直度不好，造成制的管桩外形弯曲。 5、外表面麻面、粘皮与合缝跑浆： 麻面混凝土和易性问题和钢模过热； 粘皮脱模剂选择不当或脱模强度过低； 合缝跑浆纵向，主要是模具变形、垫条
17、不佳、合模时合口未清理干净或未对称上拧螺丝；环向，裙板圆顺不良和未放合适的环形密封条。 6、管桩内表面浮浆过厚、内表面出现波峰状： C3A含量较大，超过8%； 粉状物料过多； 水泥或外掺矿物质粉料细度过细，饱水性好，离心时水分不易离析出来； 水泥品质与减水剂二者匹配不好； 摸具变形或离心机不均匀沉陷等造成离心速度上不去，高速时模具跳动，所谓混凝土离不硬； 离心制度不良、高速离心阶段转速过慢，时间过短。 7、内壁露石： 混凝土配合比不佳； 石子级配不好； 离心制度问题； 离心不平稳。 8、减少“白霜”现象： 离心时中速时间过短，内分层严重，便产生，要彻底消除“白霜”现象是不可能的，这是必然的物理
18、化学现象，但是合适的离心制度可以减少这种现象； 对于掺有氧化硅质的材料，在蒸压条件下不但可以增加混凝土强度，还可以消除大部分的“白霜”。 四、管桩施工方面的基本本知识1、管桩的施工方式有哪几种？主要设备有哪些？ 管桩的施工方式有六七种之多。目前使用的主要有打入法和压入法两种。主要设备有柴油锤打桩机和静力压桩机。 2、管桩施打前有哪些准备工作？ 认真检查打桩设备各部件的性能，以保证正常作业。 检查管桩外观质量，注意在运输过程中有无损伤，管桩标记是否清晰。 根据施工图绘制桩位编号图。 测定和标出场地上的桩位，其偏差不得大于20mm。 在桩身上划出以m为单位的长度标记。 3、管桩施打顺序编排的基本原
19、则 根据桩的密集程度以及周围建筑物的关系： 若桩较密集，且距建筑物较远，场地开阔时，宜从中间向四周进行。若桩较密集，场地狭长，两端距建筑物较远时，宜从中间向两端进行。根据桩的入土深度，宜先长后短。 根据桩的规格，宜先大后小。 根据建筑物的高层与低层的关系，宜先高后低。 4、管桩施打的基本规定有哪些？管桩基础工程竣工验收要具备哪些文件资料？ 管桩施打的基本规定如下 第一节桩起吊就位插入地面的垂直度偏差不得大于0.5%，并宜用长条水准尺或其他测量仪器校正，必要时，宜拔出重插。施打中，桩棰、桩帽、桩身中心线应重合。当桩身倾斜率超过0.8%时，应找出原因并设法纠正；当桩尖进入硬土层后，严禁用移动桩架等
20、强行回扳的方法纠偏。 在较厚的粘土、粉质粘土层中施打管桩，不宜采取大流水打桩施工法，应将每一根桩一次性连续打到底，尽量减少中间休歇时间。 桩数多于30根的群桩基础，应从中心位置向外施打；承台边缘的桩，待承台内其他桩打完并重新测定桩位后，再插桩施打。 如实、及时、准确的做好管桩施工记录。 管桩基础工程竣工验收要具备文件资料 工桩基设计文件和施工期图，包括图纸会审纪要、设计变更通知书等； 桩位测量放线图，包括工程基线复核签证单； 工程地址和水文地质勘察报告； 经审定的施工组织设计或施工方案，包括施工中的变更文件及资料； 管桩出厂合格证及管桩技术性能资料（产品说明书）； 打桩施工记录总汇，包括桩位编
21、号图、现场绘制的管桩收锤回弹曲线； 打桩工程竣工图； 成桩质量检查报告； 单桩承载力检测报告； 质量事故处理资料。 5、管节焊接前应注意哪些事项？ 当管桩需要接长时，其入土部分桩段宜高出地面0.51.0m。 54 下节桩的桩头处宜设导向箍以方便上节桩就位。接桩时上下节桩段应保持顺直，错位偏差不宜大于2mm。管桩对接前，上下端板表面应用铁刷子清刷干净，坡口处应刷至露出金属光泽。 焊接时宜先在坡口圆周上对称点焊46点，待上下桩节固定后拆除导向箍再分层施焊，施焊宜由两个焊工对称进行。 焊接层数不得少于二层，内层焊渣必须清理干净后方能施焊外一层；焊缝应饱满连续。 焊好的桩接头应自然冷却后才可继续锤击，
22、自然冷却时间不宜少于8分钟；严禁用水冷却或焊好即打。 6、桩机的选择 锤击桩机的选择要求： 锤重是桩重的1.5-2.5倍，采用重锤低击的方法（见下表） 为控制桩的锤直度，严禁使用不配套的桩帽：桩帽内径应比桩外径大20-30mm. 每根桩的总锤击数及最后1M沉桩锤击数应符合下列规定： PTC桩总锤击数不宜超过1000次，最后1M沉桩锤击数不宜超过150次； PC桩总锤击数不宜超过1500次，最后1M沉桩锤击数不宜超过200次； PHC桩总锤击数不宜超过2000次，最后1M沉桩锤击数不宜超过300次； 目的：是防止桩身混凝土疲劳破坏。 贯入度是指满锤情况下连续3个10锤（一阵）的贯入深度。 静压桩
23、机的选择要求： 压桩机提供的压桩力应是桩机和配重之和乘以折减系数0.8-0.9为宜；静压桩机选用表 五、管桩的耐腐蚀性问题1、钢筋混凝土被腐蚀的机理 腐蚀性介质通过毛细孔渗透到混凝土内部，就会与水泥水化物发生化学反应，生成膨胀性或无胶凝性的反应产物，引起混凝土溃散破坏。如反应生成物含有大量结晶水的钙矾石比原来的固相体积增加了1.5倍，致使混凝土膨胀；又如反应结果使硅胶SiO2和铝胶Al2O3毫无胶凝作用，致使混凝土分解；氯离子会腐蚀钢筋，是造成混凝土膨胀破坏的重要原因。 2、管桩的防腐措施管桩的防腐措施（或防腐能力或防腐能力） 预应力混凝土管桩有很高的强度，其本身的高强度就是抗腐蚀最好的措施。
24、清华大学对此进行过认真的研究，他们通过测定饱盐混凝土的导电率，并计算氯离子扩散系数来评价混凝土的渗透性，结果见下表： 当混凝土强度为C80时，管桩用混凝土的水灰比一般为0.280.29，均小于0.3，否则强度将不达标。管桩用高强混凝土一般选用塌落度为24cm，即是介于干硬性混凝土和塑性混凝土之间的低水灰比的混凝土。因此可以得出结论：高强混凝土本身的渗透性很低，具有很高的抗腐蚀性。 PHC桩特有的离心成型工艺使得混凝土密实度大大提高，因而具有很高的抗渗透性，完全能满足严重腐蚀环境中应用的耐久性要求。 混凝土中加掺合料（如磨细硅砂粉、磨细矿渣粉、粉煤灰等），这些加入的掺合料本身就有结构稳定的特性。
25、这些掺合料的掺入还使氯离子在混凝土中电通量大大降低，渗透速率也将大大降低，而且随着水灰比的下降，又会使混凝土氯离子电通量和渗透速率继续下降，从而起到提高抗渗透性的作用，达到提高防腐性能的目的。 选用配筋率较高的AB型或AB型以上管桩。这些管桩配用钢筋直径较粗，数量又多一些，也是会延长被腐蚀的时间，增加抵御能力，改善管桩的防腐性能。施工方法可采取的防腐措施：可选用封口型桩类，内孔用填芯混凝土封闭，桩底内孔应灌注高度不小于2m（对弱腐蚀性环境下应用的管桩）或3m（对中等腐蚀性环境下应用的管桩）的封底混凝土，且封底混凝土应掺微膨胀剂，强度等级不得低于C20，以减少地下水对管桩的侵蚀，从而进一步提高防
26、腐性。 对强腐蚀性环境下应用的管桩可采用加大保护层厚度的方法。按即将颁布的GB134762009版先张法预应力混凝土管桩新规定，最小保护层厚度由25改为40，增加50%以上或按设计要求特制管桩。加大保护层厚度，这样会增加混凝土腐蚀裕量。 混凝土中掺入钢筋阻锈剂 ,降低钢筋的腐蚀速度。 管桩表面涂刷防腐蚀涂层。我们的试验表明，采用有机硅砼保护剂，它不仅在砼表面形成簿模，还可以渗入砼表层37mm，更大提高砼防腐蚀能力，即使表面涂层被损坏了，渗入混凝土里面的部分仍然起了强有力的防护作用。 针对不同的腐蚀介质，研制防腐的特制水泥，如具有抗硫酸盐侵蚀性能的水硬性胶凝材料的水泥，其熟料成分以硅酸钙为主的抗硫酸盐水泥。特制水泥用于制作管桩应十分谨慎，该水泥必须具有压蒸养护条件下的结构稳定性，有相匹配的减水剂，确保其推荐掺量下的流动度超过规定值，以求得混凝土合理的和易性，达到预期的高强度值。并应进行前期匹配性试验后才可使用，我们已有工程案例，据检测，其抗氯离子、抗硫酸根离子、电离性、抗冻性等指标都符合有关规定。 应减少接头数量，宜采用单节管桩。若需要接桩时，接桩钢零件应涂防腐蚀耐磨涂层或增加焊缝厚度,接头宜设置于腐蚀性比较弱土层中。 - 12 - / 12