預力混凝土樁

預應力混凝土管樁是一種打入土中，橫截面尺寸比其長度小得多的管狀細長構件，管樁的上部與承台(梁)聯結組成樁基礎。其基礎結構為預力混凝土結構，可分為後張法預應力管樁和先張法預應力管樁。具有承載力大，穩定性好，沉降值小等特點，並能採用機械化施工，大大提高了施工進度。

基本介紹

• 中文名：預力混凝土樁
• 外文名：Prestressed concrete piles
• 關鍵技術：先張法、後張法
• 結構：預力混凝土結構
• 所屬學科：土木工程
• 套用：橋樑

簡介

預應力混凝土管樁是一種打入土中，橫截面尺寸比其長度小得多的管狀細長構件，管樁的上部與承台(梁)聯結組成樁基礎。其基礎結構為預力混凝土結構，可分為後張法預應力管樁和先張法預應力管樁。

上部荷載通過樁基礎傳遞給土層，它是深基礎中常用的一種形式，能較好的適應各種軟弱地質條件及荷載情況，具有承載力大，穩定性好，沉降值小等特點，並能採用機械化施工，大大提高了施工進度。對其自身，預應力混凝土管樁較大的減輕自重，從而節省材料增強其抗拉性能，一般情況下應採用工廠化預製，從而保證成品樁質量，同時具有施工靈活等特點。

預力混凝土結構

預應力混凝土結構不同於鋼筋混凝土結構，它有自身的優點和缺點，優點在於 ：由於高強度鋼材的開發和高強度混凝土的運用，使預應力混凝土在高強質材料的結構下變得更為輕巧與美觀，同時，預應力混凝土通過降低結構自重、縮減自身截面尺寸，可以有效防止震動和開裂，具有強大的“抗剪”性能和抗疲勞性能。但是，每一種結構都有其自身的局限性和缺點，即：與鋼筋混凝土相比，這種預應力混凝土的構件更為複雜和繁瑣，並且需要藉助於特定的專門拉張設備、灌漿機械等，需要較高的技術及工藝操作要求，施工成本較大、施工過程中的技術要求也較高，需要進行細緻的工程施工及管理的控制。預應力混凝土結構的作用主要體現在 ：

1、可以有效預防結構的開裂。在許多建築結構體中，由於其功能的需求，各結構構件的等級都要求較高，重點體現在構件的持久與密封等性能之上，在經過嚴格測試、達到相應裂縫控制等級之下的構件，才能滿足其使用功能要求，在允許的許可權範圍之內實現其價值。

2、以高強質的材料控制預應力混凝土結構。在現代的建築結構中，各種材料已經被開發並運用於建設過程，一些高強度且輕質的建築材料被廣泛套用到工程建設領域，由於這種新型高強質的材料具有自重輕、截面小的優良性能，因而，可以在預應力混凝土結構中有效發揮其控制結構開裂的價值。

關鍵技術

先張法關鍵技術套用

這種方法也稱為長線法，這是由其中套用的長約100多米的台座而洐生出的概念。它的施工工序是在混凝土澆築之前，先以人為的拉張力，將鋼絲或鋼絞線拉張到一定的應力狀態，再用台座上的臨時性的錨具進行錨固，準備安裝模板及其他零件，一切就緒後，進行混凝土的灌注，在達到養護期限時混凝土會到達設計的強度，這時再放鬆台座兩端的預應力筋，預應力筋內部的張拉力會通過粘結的作用，傳遞給混凝土 ；這是在鋼筋束回縮的狀態下完成的混凝土預壓應力。施工過程中要注意預應力筋的張拉力控制，根據計算公式，可以計算出預應力筋的張拉力 P 值。施工過程中還要在混凝土達到標準值後，進行放張的過程，進行緩慢的“側模”拆除施工步驟，保證鋼筋構件能夠進行自由的壓縮與舒展，避免在這個施工過程中的衝撞與敲擊。

後張法關鍵技術套用

這種施工技術的運用，其步驟是 ：首先要進行混凝土中孔道的預留施工，然後再澆築構件，並對構件進行直接的施壓，產生預應力，預應力筋在穿過孔道的進程中進行張拉的工序，在施工的過程中，對預應力筋的穿入過程中可以先穿入套管也可以後穿入套管，預應力筋與套管之間的空隙必須以泥漿填補以增強粘結力並防腐，最後再加以錨固。這種施工技術在運用過程中需要大量的優質錨具，並適用於大跨徑受彎的構件。在後張法的步驟完成之後，要緊接著進行壓力水的灌入，保持孔道的濕潤並加強預應力筋與混凝土的粘連。施工過程中要加強管理，注意灌漿的勻速速度和動作的連續性，避免灌漿過程的中斷，影響施工質量。

沉樁方法

管樁沉樁方法有多種，在我國國內施工過的方法有：錘擊法、靜壓法、震動法、射水法、預鑽孔法及中掘法等，而以靜壓法用得最多。由於柴油錘打樁時震動劇烈、噪音大，為適應市區施工需要，近幾年來我國各地開發了大噸位的靜力壓樁機施壓預應力管樁的工藝，靜力壓樁機又可分為頂壓式和抱壓式，抱壓式是樁機的夾板夾緊樁身，依靠持板的摩擦力大於入土阻力的原理工作，靜力壓樁機最大壓樁力可達5000-6000kN，可將直徑500、600的預應力管樁壓到設計要求的持力層，從而大大推動了預應力管樁的套用和發展。

發展

鋼筋混凝土樁的發展已有百年,預應力混凝土樁的出現已近70年,在日本則不到50年。日本的PC時代始於1962年,自此由最初的50N,繼而發展為80N的PHC樁即高強預應力混凝土樁,如今有部分預應力混凝土樁已達100N程度。隨著高溫高壓養護的引進、高性能分散劑的套用以及相關技術的研究,樁的質量和承載特性大為提高和發揮。作為先張法高強離心力預應力混凝土樁,如今已全部在工廠生產。此外,還開發了不同工法。為避免施工噪聲,如今已開發了低噪聲埋人工法。

（1）進一步開發磨細礦物摻合料在管樁中的套用技術

磨細礦物摻合料在混凝土中套用已成為製備高性能混凝土的一項重要技術措施。近年來，磨細礦物摻合料在現澆混凝土工程中已得到較多的套用，但在水泥製品中還未得到充分的套用。實際上磨細礦物摻合料套用在水泥製品中不僅能等量取代部份水泥，降低生產成本，提高競爭能力，而且還能改善新拌混凝土的工作性，改善混凝土的內部結構，提高混凝土的耐久性和後期強度等。尤其是採用蒸養的管樁，若套用磨細礦物摻合料(礦渣微粉)，其配製的混凝土性能和技術效果將更佳。

（2）進一步開發鋼纖維混凝土在管樁中的套用技術

PC、PTC樁混凝土強度等級為C60，PHC樁的混凝土強度等級為C80。管樁用的高強混凝土雖具有強度高、承載力大等特點，但同時存在混凝土脆性大，韌性延性差，抗拉強度低等問題。因此，若管樁採用鋼纖維增強混凝土，能有效地改善混凝土的上述力學性能，大大地提高管樁的抗衝擊能力。據有關管樁廠試製檢驗表明，鋼纖維高強混凝土管樁的抗裂性能和抗彎性能，比一般管樁提高30%以上。因此開發此項技術，生產鋼纖維高強混凝土管樁，尤其是用於每一樁位最後一節，可使沉樁成功率大大提高，減少管樁在沉樁時的破損。在上海一些重大工程中如寶鋼工程等已套用10萬m，效果很好。

（3）開發鋼管混凝土管樁、長管樁以適應重大工程的需要

十多年來，鋼管混凝土管樁在日本、美國、加拿大、紐西蘭等國家有了較大的發展。這些國家的套用表明，由於鋼管混凝土管樁具有更高的承載力和抗彎性能、抗震性能好、便於運輸、便於安裝等特點，對於某些工程上需要的大直徑高軸向承載力的超高強混凝土管樁，採用鋼管混凝土管樁具有更好的技術經濟效果。因此，開發鋼管混凝土管樁對於滿足今後日益增多的大型工程和複雜地質情況工程的需要是很有必要的，也是發展預應力混凝土管樁的一條新的途徑。

（4）開發余漿的綜合利用技術

管樁採用離心工藝成型，必然會產生許多餘漿。目前國家對企業生產的環保要求很明確，因此如何處理余漿成了各生產廠急需解決的問題。據統計每生產1m管樁約產生4kg-5kg余漿，若按年產100萬m的生產廠計算，則每年要產生約5000餘漿。目前絕大多數廠都是將余漿倒人沉澱池，當沉積到一定量時，運往垃圾場或作公路建設中的路基填充料。但也有不少廠家積極開展對余漿綜合利用技術的開發。

目前主要有二條技術途徑:一是通過再加人部份水泥、砂石等製作市政道路製品如路沿石、路面磚或製作加氣混凝土砌塊等；二是在新拌混凝土中加人浮漿抑止劑(在日本已大量使用)。國內在個別離心製品中已有嘗試，效果良好。這種浮漿抑止劑是以高分子凝聚物為主要成份的陰離子表面活性劑，能增強離心過程中的脫水性能，提高脫水效果，抑止浮漿的產生。

相關標準

根據國家工業和信息化部工信廳科【2009】260號“關於印發2009年第二批工業行業標準制修訂計畫的通知《預應力混凝土樁安全生產要求》被列入2009-2011年度建材行業標準制定計畫，該標準的起草工作由嘉興學院管樁套用技術研究所負責，並邀請行業中一些單位組成起草工作小組，共同完成標準的制定工作。2012年12月28日工業和信息化部科技司2012年第70號公告，《預應力混凝土樁安全生產要求》建材行業標準的編號為JC/T 2162-2012標準自2012年12月28日發布，2013年6月1日實施。