上世紀60年代末，鐵道部豐臺橋樑工廠開始生產先張法預應力混凝土管樁（簡稱PC管樁），當時主要用於鐵道橋樑工程的基礎建設；70年代研製生產後張法預應力混凝土管樁。70年代以來，特別是在上海寶山鋼鐵廠建設中，大量使用了日本引進的鋼管樁，不僅造價高，耐久性也差。為了適應港口建設發展的需要，1987年交通部三航局從日本全套引進預應力高強混凝土管樁（簡稱PHC管樁）生產線，PHC管樁的主要規格為椎600mm～椎1000mm.80年代後期，寧波浙東水泥製品有限公司與有關科研院所合作，針對我國沿海地區淤泥軟弱地質的特點，通過對PC管樁的改造，開發了先張法預應力混凝土薄壁管樁（簡稱PTC管樁），PTC管樁的主要規格有椎300mm～椎600mm. 1989年～1992年，原國家建材局蘇州混凝土水泥製品研究院和番禺市橋豐水泥製品有限公司根據我國的實際情況，通過對引進管樁生產線的消化吸收，自主開發了國產化的預應力高強混凝土管樁，1993年該項成果被原建設部列入全國重點推廣項目。
基本介紹
- 中文名：管樁
- 外文名：tubular pile
歷史簡介,規格分類,材料標準,大的背景,預測,
歷史簡介
隨著改革開放和經濟建設的發展，先張法預應力混凝土管樁開始大量套用於鐵道系統，並擴大到工業與民用建築、市政、冶金、港口、公路等領域。在長江三角洲和珠江三角洲地區，由於地質條件適合管樁的使用特點，管樁的需求量猛增，從而迅速形成一個新興的行業。據不完全統計，到2007年年底，全國已有400多家管樁生產企業（不含台灣地區廠家），生產各類管樁2.5億米左右，產值達300多億人民幣。同時為管樁行業配套的輔助產品年產值也近250億元，成為一個富有朝氣的新興產業，目前管樁已占全國水泥製品行業產值的50%左右。 在這近20多年的發展歷程中，管樁項目先後獲建材行業科技進步二等獎、國家科技進步三等獎；管樁被列為國家級新產品、原建設部重點推廣新產品；2006年在有關單位和協會的共同努力下，有3家企業（中山建華管樁有限公司、廣東三和管樁有限公司、寧波浙東建材集團）的管樁產品被列入中國名牌產品目錄，這是我國管樁行業發展的又一個新的高潮，得到了行業內外的一致好評。 管樁產品從無標生產，發展到今天擁有較完善的標準體系——GB13476-92《先張法預應力混凝土管樁》、GB13476-1999《先張法預應力混凝土管樁》、JC888-2001《先張法預應力混凝土薄壁管樁》、03SG409《預應力混凝土管樁》、GB/T19496-2004《鑽芯檢測離心高強混凝土抗壓強度試驗方法》、JC/T947-2005《先張法預應力混凝土管樁用端板》、JC/T950-2005《預應力高強混凝土管樁用矽砂粉》、JC/T948-2005《混凝土製品用脫模劑》、JC/T540-2006《混凝土製品用低碳冷拔鋼絲》，這一發展歷程整整走了近20年。
先張法預應力管樁是採用先張法預應力工藝和離心成型法製成的一種空心筒體細長混凝土預製構件，主要由圓筒形樁身、端頭板和鋼套箍等組成。
規格分類
管樁按外徑分為300毫米、350毫米、400毫米、450毫米、500毫米、550毫米、600毫米、800毫米和1000毫米等規格，實際生產的管徑以300毫米、400毫米、500毫米、600毫米為主
材料標準
鋼材材料
預應力混凝土用鋼棒 （pc 鋼棒）
預應力混凝土用鋼棒，執行標準為GB/T 5223.3-2005，產品代號為SBPDL 1275/1420，主要規格有Ф7.1mm，ф9.0mm，ф10.7mm，ф12.6mm。包裝為盤卷。主要特點：屈服強度高達1275 MPa，拉伸強度高達 1422 MPa，延伸率良好（d8’5%）；表面有周期性變化的刻痕（3～6頭螺旋凹線），與混凝土有良好的握裹力，具有與7股鋼絞線一樣的粘結性能；由於採用的是低碳鋼，具有良好的點焊性能。使用PC鋼棒編籠，可以很方便地採用自動混焊工藝生產混凝土管樁。有良好的鐓鍛性能，套用於現場施工時，可以端部鐓頭和滾絲；當作為鋼筋整體預張拉時，錨固極為方便。PC鋼棒成品捲起是在彈性範圍內，故成品松卷後會自動伸直，而無需再矯直。該產品經過各種嚴格的理化檢驗，是螺紋鋼和建築線材的替代產品。
管樁型號實例：
PTC-500（70）A-C70-8
500mm表示管樁外徑，70mm表示壁厚，A表示有效預壓應力為4Mpa，C70-表示砼強度，8，單位m，表示管樁長度
管樁按抗彎性能或有效預壓應力值分為A型、AB型、B型和C型等，其有效預壓應力值分別為4Mpa、6Mpa、8Mpa、10Mpa，其計算值應在各自規定值的範圍內，管樁的抗彎性能應符合附錄C的規定。預應力混凝土薄壁管樁主要考慮承受縱向壓力，其抗彎性能應滿足管樁吊運和堆放要求。
以下是寧波某預應力管樁的施工方案，補充齊全。
寧波某管樁有限公司的施工方案
預應力管樁有PHC PC PTC 三種，是一種很成熟的施工工藝，在長三角、珠江三角、渤海灣工業廠房、民用建築套用廣泛，工藝簡單、施工質量容易控制。沉樁工藝有兩種：靜壓和錘擊。目前長三角地區以靜壓樁為主。就上海地區而言，PHC-500（100）管樁單樁豎向承載力可達2000KN以上，PHC-A500(100)型管樁價格為105元/m，施工費用約為15元/m。
下面以此技術方案提供給你：
採用超高強預應力混凝土管樁(PHC樁)，打樁前需做好樁錘、樁架選擇，確定管樁齡期，打樁過程中插樁、錘打、接樁、送樁均採取了相應的技術措施。該工程中PHC樁所具有的單樁承載力高、樁身耐錘擊性好、穿透力強、造價便宜等特點均得到很好的體現。
南通市通州區建工大廈主樓東西長36m，南北寬18m，地上20層，地下1層，建築面積12000m2。採用框架剪力牆結構。建築物總荷載約200000kN，最大單柱荷載6700kN o基礎採用筏板基礎，樁採用超高強預應力混凝土管樁(PHC樁)，規格為ф600×110，樁長24m(2根12m校對接)，主樓共打設93根樁，設計單樁承載力3100kN。
1 PHC樁特點
(1) 嚴格按照國標GB13476—92及日本JISA 5337標準生產，其混凝土強度等級不低於C80級。
(2) 單樁承載力高，設計範圍廣。在同一建築物基礎中，可使用不同直徑的管樁，容易解決布樁問題，可充分發揮每根樁的承載能力。
(3) 單校可接成任意長度，不受施工機械能力和施工條件局限。
(4) 成樁質量可靠，沉樁後樁長和樁身質量可用直接手段進行監測。
(5) 樁身耐錘擊和抗裂性好，穿透力強。
(6) 造價低廉。其單位承載力價格僅為鋼樁的1/3-2/3，並節省鋼材。
(7) 施工速度快，文明施工。
2 打樁準備
2．1樁錘的選擇
選擇樁錘時，必須充分考慮樁的形狀、尺寸、重量、入土長度、結構形式以及土質、氣象等條件，並掌握各種錘的特性。樁錘的夯擊能量必須克服樁的貫入阻力，包括克服樁尖阻力、樁側摩阻力和樁的回彈產生的能量損失等。如果樁錘的能量不能滿足上述要求，則會引起樁頭部的局部壓曲，難以將樁送到設計標高。鑒於本工程有軟、硬兩種土層，故選用了蒸汽錘，錘重8t。
2．2樁架的選擇
樁架的設定、安裝和準備工作對打樁效率有很大影響。樁架選用D—308S型履帶行走式樁架，其最大特點是移動靈活，使用方便，運行機構為履帶，對路面要求比較低o
2．3 施工組織設計和樁位測設
根據打樁施工區域內的地質情況和基礎幾何形狀，要合理選擇打樁順序，對周圍建築物採取預防措施。根據樁基施工圖進行樁位測設。
2．4 堆存吊運
管樁一般需設計兩個支點(圖1)，其吊點需符合圖2所示的位置要求。管樁堆存需要使用軟墊(木墊)。管樁起吊運輸中應免受振動、衝撞。
2．5 管樁齡期的確定
管樁從製造成型到打樁施工的間隔時間宜儘量長些，混凝土強度應達到設計強度等級標準值以上(若在工廠製造，一般按80%的設計強度等級標準值出廠)，故要求現場要堆存一定量的樁，按“先進場樁先打”的原則，滿足管樁的強度要求。
2．6 檢查修整
管樁施工前應再次逐根檢查，即檢查混凝土樁有無嚴重質量問題，對管樁兩端應清理乾淨，施焊面上有油漆雜物污染時，應清刷乾淨。
3 打樁階段技術措施
3．1 插樁
樁打入過程中修正樁的角度較困難，因此就位時應正確安放。第一節管樁插入地下時，要儘量保持位置方向正確。開始要輕輕打下，認真檢查，若有偏差應及時糾正，必要時要拔出重打。校核樁的垂直度可採用垂直角，即用兩個方向(互成90°)的經緯儀使導架保持垂直。通過樁機導架的旋轉、滑動及停留進行調整。經緯儀應設定在不受打樁影響處，並經常加以調平，使之保持垂直。
3．2 錘打
因地層較軟，初打時可能下沉量較大，宜採取低提錘，輕打下，隨著沉樁加深，沉速減慢，起錘高度可漸增。在整個打樁過程中，要使樁錘、樁帽、樁身儘量保持在同一軸線上。必要時應將樁錘及樁架導桿方向按樁身方向調整。要注意儘量不使管樁受到偏心錘打，以免管樁受彎受權。打樁較難下沉時，要檢查落錘有無傾斜偏心，特別是要檢查樁墊樁帽是否合適。如果不合適，需更換或補充軟墊。每根樁宜連續一次打完，不要中斷，以免難以繼續打下。
3．3 接樁
接樁時要注意新接樁節與原樁節的軸線一致，兩施焊面上的泥土、油污、鐵鏽等要預先清刷乾淨。當下節樁的樁頭距地面1—1．2m時，即可進行焊接接樁。接樁時可在下節樁頭上安裝導向箍(圖3)，以便新接樁節的引導就位。上節樁找正方向後，對稱點焊4—6點加以固定，然後拆除導向箍。管樁焊接施工應由有經驗的焊工按照技術規程的要求認真進行；施焊第一層時，宜適當加大電流，加大熔深。採用手工焊接，第一層用ф3．2或ф4．0的E4320型焊條，第二層以後用ф4．0—ф5．0的E4320型焊條，要保證焊接質量。接樁焊接如圖
4所示。
3．4 送樁
為將管樁打到設計標高，需要採用送樁器，送樁器用鋼板製作，長4m。設計送樁器的原則是打入阻力不能太大，容易拔出，能將衝擊力有效地傳到樁上，並能重複使用。
4 打樁記錄和周圍建築物觀察
打樁過程中應詳細記錄各種作業時間，每打入0．5-1m的錘擊數、樁位置的偏斜、最後10擊的平均貫入度和最後1m的錘擊數等。
打樁過程中應詳細觀察周圍建築物沉降或上升情況，在建築物上設定觀察點，利用遠處的固定水準點進行對比分析，從而確定沉降或上升情況。經實測，裙樓東側3m處的建工園招待所沒有沉降或上升現象，僅頂板出現一些輕微裂縫。現建工大廈竣工已1年多，招待所使用正常，對結構無不良影響。
5 PHC管樁與基礎底板連線技術
為有效防止基礎上浮並保證基礎和樁基的整體協同工作，在筏板基礎鋼筋綁紮前，採用了如圖5所示的作法，從而保證了管樁與基礎的連線。土方開挖至設計標高露出管樁後，清理管樁孔內的垃圾及污物，用十一夾板作底模，用12號鐵絲懸吊於孔內，鋼筋按要求綁紮，用不低於C40的混凝土灌築，混凝土中微摻UEA膨脹劑(摻量10%)。待基礎底板鋼筋綁紮時，管樁錨筋與基礎底板鋼筋要焊牢，基礎底板鋼筋與管樁樁頭也要焊牢。
6 試壓樁
6．1 試樁要求
為確定單樁承載力是否滿足設計要求，打樁前進行了單樁豎向抗壓靜載試驗。試樁數量為三組，第一組試樁1根，錨樁6根；第二組試樁1根，錨樁4根；第三組試樁1根，錨樁4根。試樁最大預加荷載為：第一組6200kN，第二組5000kN，第三組4000kN。
6．2 試樁標準
按《建築樁基技術規範》(JQJ 94—94)單樁豎向抗壓靜載荷試驗中有關標準，採用慢速維持荷載法進行。
6．3 試樁裝置和載入時間
豎向靜載荷抗壓試驗採用錨樁橫樑反力裝置。整個加荷利用電動油泵帶動2台5000kN油壓千斤頂加荷，用荷重感測器、荷重顯示器和0．4級精密油壓表顯示荷載，電測位移計和機械錶兩種手段同時測讀沉降值，計算機採樣、記錄、整理和列印數據。為防止儀器受外界干擾，特備有一空調封閉工作間，以保證儀器的正常工作。
試樁與錨樁沉樁10d後即可載入o
6．4 試樁結果
試樁、錨樁均為正式工程樁，第一根試樁要求加荷到6200kN，當加到第7級(4960 kN)時，1h後沉降量突然增大，達到16．67mm/h，且總沉降量已到38．06mm，顯然地基已達到破壞，因而終止試驗。根據試樁的Q—s曲線和s—1gt曲線顯示，極限荷載取4340kN。第二根試樁要求加到5000kN，當加到第9級5000N時，45min後沉降量突然增大，達15．25mm/h，且總沉降量已到36．51mm，顯然地基也已達到破壞，因而終止試驗。根據試樁的Q—s曲線和s—lgt‘曲線顯示，極限荷載取4500kN；第三根試樁要求加到4000kN。穩定後又要求繼續上加2級到4800kN，此級穩定後終止載入，極限荷載取4800kN。據此算出試樁結果統計特徵值：Qum=4547kN，Sn=0．052，因此單樁豎向極限承載力標準值Quk=Qum=4547kN，滿足設計要求。
7 施工體會
(1) “重錘低打”能有效降低錘擊應力。樁錘對樁頭的錘擊速度越快，在樁身上產生的應力波強度也越高，即打樁應力與錘擊速度成正比，所以為降低錘擊應力並保持較好的貫入度，採用了較重的樁錘(樁錘重8t)和較低的速度施打，效果良好。
(2) 樁頭襯墊效應對錘擊應力也有直接影響。為延長錘擊作用時間、降低錘擊速度，並藉以降低錘擊應力，選用軟厚適宜的木樁墊，收到良好效果。
(3) 選擇合理的打樁施工順序，能減小樁的側向位移，對周圍建築物不會有大的影響。
樁基側向位移是軟弱地基施工中經常見到的一種現象，根據不同情況進行綜合分析，制訂出合理的打樁施工方案，並採取相應措施，可以把打樁危害降低到最低限度。基礎形狀規則的打樁施工順序應先里後外，由中心逐漸往外側對稱施工。本工程基礎形狀規則，施工時遵循“對稱施工”的原則，確保了基礎內擠壓應力的平衡。
打樁施工時，先打主樓樁——深樁(24m長)，後打裙樓樁——淺樁(9m長)；先打跨中樁，後打邊區樁；先打近樁，後打遠樁；先打毗鄰建築物的樁，後打遠離建築物的樁。通過採取以上措施，有效地降低了樁基的側向位移。
(4) 防震溝的設定有效地降低了對臨近建築物的影響，裙樓東側建工園招待所基礎為條形鋼筋混凝土基礎，深1m，基礎底板邊離大廈地下室外牆僅2.5m，樁基施工前開挖了一條寬0．8m、深2m的防震溝，溝中滿填黃砂，經觀察和檢測，在整個施工過程中，對招待所結構無不良影響。
(5) PHC樁採用C80混凝土，強度高；鋼筋採用預應力螺旋筋，抗裂性好，因此成樁質量可靠，不易損壞，實際施工中，僅2根樁破裂，補救措施也方便快捷。
(6) 採用PHC樁，可做到現場清潔，文明施工。
市場需求
大的背景
管樁行業需求預測分析
按各省政府與國家保障性安居工程協調小組簽訂的工程建設目標責任書，2011年全國開建的保障房總量為1000萬套，投資金額將高達1.4萬億元。此外，據溫家寶總理於2011年2月27日透露的信息，往後五年，保障房建設將達到3600萬套，住房的覆蓋率可以達到20%。同時，根據中國社會科學院預測，“十二五（2011年-2015年）”期間，中國房地產行業投資額將超過30萬億元。
中國交通運輸部在2011年5月26日正式發布了《交通運輸“十二五（2011年-2015年）”發展規劃》，提出未來五年交通運輸發展規劃總體目標。未來五年，中國國家高速公路網將基本建成，高速公路總里程達到10.8萬公里，屆時將覆蓋90%以上的20萬以上城鎮人口城市。 根據未來五年交通運輸發展規劃的總體目標：到2015年，便捷、安全、經濟、高效的綜合運輸體系初步形成，基本適應國民經濟和社會發展的需要。
到2015年，基本設施網路更趨完善，結構更加合理，交通運輸供給能力明顯增強。運輸裝備進一步改善，運輸組織不斷最佳化，運輸效率和服務水平明顯提升。
公路交通方面，全面完善公路網規劃，推進國家公路網規劃建設，形成層次清晰、功能完善、權責分明的幹線公路網路系統。重點建設國家高速公路，實施國省道改造，繼續推進農村公路建設。公路網規模進一步擴大，技術質量明顯提升。公路總里程達到450萬公里，國省道總體技術狀況達到良等水平，農村公路總里程達到390萬公里。
公路總里程達到450萬公里，國家高速公路網要基本建成，國家高速公路總里程要達到10.8萬公里，覆蓋90%上的20萬以上城鎮人口城市。
預測
預計2012年PHC管樁的需求量將達到3.8億米；到2016年，PHC管樁的需求量將達到5.98億米左右的規模。按照2011年全國產能利用率計算，到2016年全國PHC管樁產能需達到8.1億米左右才能滿足產量增長的需求。按PHC管樁每條生產線150萬米/年計算，能容納231條新的生產線
