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1、 论文 先张法预应力混凝土管桩工艺设计与施工技术摘要预应力高强混凝土管桩(简称PHC桩)，是在近代高性能混凝土(HPC)和预应力技术的基础上发展起来的混凝土预制构件，PHC桩是专业工厂里采用先张法预应力和离心成型工艺，经过蒸压养护而制成的一种空心圆筒体的等截面构件，运往施工现场后，通过锤击或静压的方法沉入地下作为建(构)筑物的基础。广泛应用在工业与民用建筑、桥梁、港口码头、水利工程等，在国家建设中发挥了愈来愈大的作用。关键词：PHC生产工艺,质量, 余浆；强度；操作性能；抗弯性能；控制及单桩承载力,质量稳定静压应力等 管桩的制作与规格和质量要求1.1规格分类： 1.1.1管桩按桩混凝土强度等级
2、及壁厚分为：预应力高强混凝土管桩(代号PHC)、预应力混凝土管桩(代号PC)、预应力混凝土薄壁管桩(代号PTC)。PHC桩混凝土强度等级不低于C80，PC桩和PTC桩混凝土强度等级不高于C80但不低于C60。 1.1.2管桩按外径主要分为300mm、400mm、500mm、550mm、600mm、800mm、1000mm等规格。 1.1.3 管桩按抗弯性能或有效预压应力值分为A型、AB型等,其有效预压应力值分别为4Mpa、6Mpa、其计算值应在各自规定值的5%范围内。预应力混凝土薄壁管桩主要考虑承受纵向压力，其抗弯性能应满足管桩吊运和堆放要求。1.2原材料要求 ：1.2.1 水泥1.2.1.1
3、 水泥强度等级不得低于 42.5，优先采用硅酸盐水泥，其次普通硅酸盐水泥，其质 量要求应符合 GB175硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的规定。1.2.1.2 水泥进厂时，应有质量保证书或产品合格证。1.2.1.3 水泥存放应按厂家、品种、强度等级、批号分别贮存并加以标明，水泥贮存期不 得超过三个月，过期或对质量有怀疑时应进行水泥质量检验，不合格的产品不得使用。1.2.2 细骨料1.2.2.1 宜采用天然硬质中粗砂，细度模数宜为 2.53.2，其质量应符合GB/T14684建筑 用砂的规定。当混凝土强度等级为 C80 时含泥量应小于 1%，当混凝土强度等级为 C60时含泥量应小于 2%。1.2.2.
4、2 不得使用未经淡化的海砂。若采用淡化的海砂，混凝土中的氯离子含量不得超过 0.06%。1.2.3 粗骨料1.2.3.1 应采用碎石，其最大粒径不大于 25mm，且不得超过钢筋净距的 3/4，其质量应符 合 GB/T14685建筑用卵石、碎石的规定。1.2.3.2 碎石必须经过筛洗后才能使用；当混凝土强度等级为 C80 时含泥量应小于 0.5%， 当混凝土强度等级为 C60 时含泥量应小于1%。1.2.3.3 碎石的岩体抗压强度宜大于所配混凝土强度的 1.5 倍。1.2.4 水1.2.4.1 混凝土拌和用水不得含有影响水泥正常凝结和硬化的有害杂质和油质。其质量应 符合JGJ63混凝土拌和用水的
5、规定。1.2.4.2 不得使用海水。1.2.5 外加剂要求1.2.5.1 质量应符合 GB8076混凝土外加剂的规定；不得采用含有氯盐或有害物的外加剂。我厂子现用减水剂是独楼的其浓度为30。1.2.5.2 选用外加剂应经过试验验证后确定。1.2.6掺合料掺合料不得对管桩产生有害影响，使用前必须对其有关性能和质量进行试验验证。1.2.7 钢材1.2.7.1 预应力钢筋采用预应力混凝土用钢棒，其质量应符合 YB/T111预应力混凝土用钢棒的规定。1.2.7.2 螺旋筋采用冷拔低碳钢丝、低碳钢热轧圆盘条，钢丝主要采用60线材经过两次加工冷拔而成管桩生产需要的螺旋筋。1.2.7.3 端部锚固钢筋宜采用
6、低碳钢热轧圆盘条或钢筋混凝土用热轧带肋钢筋，其质量应分别符合GB/T701低碳钢热轧圆盘条、GB/T1499钢筋混凝土用热轧带肋钢筋的规定。管桩端部锚固钢筋设置应按照结构设计图确定。1.2.7.4 端头板、钢套箍的材质性能应符合GB/T700碳素结构钢中 Q235的规定。1.2.7.5 钢材进厂必须提供钢材质保书，进厂后必须按规定进行抽样检验，严禁使用未经检验或不合格的钢材。1.2.7.6 钢材必须按品种、型号、规格和产地分别堆放，并有明显标记。1.3.技术要求：1.3.1 混凝土制备1.3.1.1 混凝土配合比1.3.1.1.1 预应力混凝土管桩用混凝土强度等级不得低于C60， 预应力高强混
7、凝土管桩用混凝土强度等级不得低于 C80。1.3.1.1.2 离心混凝土配合比的设计参见 JGJ55普通混凝土配合比设计规程，经试配确定。1.3.1.1.3 混凝土坍落度一般控制在 3cm7cm。(注：厂矿可根据具体实际情况确定适合本厂生产工艺的具体控制值)1.3.1.2 混凝土原材料计量1.3.1.2.1 原材料计量允许偏差：a)水泥、掺合料1%；b)粗、细骨料2%；c)水、外加剂1%。1.3.1.3 混凝土搅拌1.3.1.3.1 必须采用强制式搅拌机；混凝土搅拌最短时间应符合 GB50204混凝土结构工程施工质量验收规范的规定，混合料的搅拌应充分均匀，掺加掺合料时搅拌时间应适当延长，混凝土
8、搅拌制度应经试验确定。1.3.1.3.2 严格按照配料单及测定的砂、石含水率进行调整配料。1.3.1.3.3 混凝土搅拌完毕，因设备原因或停电不能出料，当时间超过 30min，则该盘混凝土不得使用；对掺加磨细掺合料的新拌混凝土，其控制时间可经试验室实验后调正。3.2 钢筋骨架要求1.3.2.1预应力钢筋应沿其分布圆周均匀配置。最小配筋率不低于0.4%,且不少于6根。 1.3.2.2 螺旋筋的直径应根据管桩外径确定。管桩外径450mm以下的螺旋筋直径应不小于4mm；管桩外径500mm600mm的螺旋筋直径应不小于5mm；管桩外径800mm1000mm的螺旋筋直径应不小于6mm。管桩螺旋筋的螺距最
9、大不超过110mm。在管桩两端1000mm1500mm范围内螺旋筋的螺距宜为40mm60mm。 1.3.2.3采用钢筋骨架滚焊机制作的骨架可不设架立圈。 1.3.2.4 骨架成型后各部分尺寸应符合下列要求： 1)预应力钢筋间距偏差不大于5mm； 2)螺旋筋的螺距偏差不大于lOmm。 1.3.2.5 管桩预应力筋的混凝土保护层厚度应符合下列要求： 1.3.2.5.1 PHC、PC桩不应小于25mm； 1.3.2.5.2 PTC桩不应小于20mm。 1.3.2.6管桩接头可采用机械连接或焊接， 1.3.2.6.1机械连接应符合预应力混凝土管桩机械快速连接接头施工及验收规程DBJ13-58-2004
10、的规定。 1.3.2.6.2 焊接应符合下列规定： 1）应符合管桩接头端板的宽度不应小于管桩的壁厚； 2）接头的端面必须与桩身的轴线垂直； 3）接头的焊缝坡口尺寸应按设计确定，焊条宜采用E4303或E4316焊条，其质量应满足碳钢焊条GBT5117的规定。1.4生产工艺：1.4.1钢筋的加工规定： 1.4.1.l钢筋应清除油污，不应有局部弯曲，端面应平整，不得有飞边，不同厂家、不同型号规格的钢筋不得混合使用,单根管桩同束预应力钢筋下料长度的相对误差不应大于L5000； 1.4.1.2 预应力钢筋镦头强度不得低于该材料标准强度的90，主筋两端的镦头不许偏，（主筋一般用7.1，9.0，10.7）。
11、1.4.1.3 预应力筋和螺旋筋焊接点的强度损失不得大于该材料标准强度的5，松脱的焊点应用钢丝绑扎。1.4.1.4 预应力主筋沿管桩断面园周分布均匀配置，最小配筋率不低于 0.4%，并不得少于六根，主筋净距不应小于30mm。1.4.1.5钢筋骨架采用滚焊机成型， 预应力主筋和螺旋筋焊接点的强度损失不得大于该材料标准强度的5%。其中钢筋笼两端布有加密区一般为100mm间距。1.4.1.6 钢筋骨架成型后，各部分尺寸应符合如下要求：a)预应力主筋间距偏差不得超过5mm；b)螺旋筋的螺距偏差，两端处不得超过5mm，中间部份不得超过 10mm；c)主筋中心半径与设计标准偏差不得超过2mm。1.4.1.
12、7 钢筋骨架吊运时要求平直，避免变形。若用人工抬时10米以上的钢筋笼必须3人分为前，中，后三点抬起搬运，避免钢筋笼变形。1.4.1.8钢筋骨架堆放时，严禁从高处抛下，并不得将骨架在地面拖拉，以免骨架变形或损坏；同时应按不同规格分别整齐堆放。1.4.2端头板与裙板（钢套箍）工艺：1.4.2.1钢套箍与端头板焊接的焊缝在内侧,所有焊缝应牢固饱满,不得带有夹渣等焊接缺陷。1.4.2.2 端头板的宽度不得小于管桩规定的壁厚；端头板制作要符合以下规定：a)主筋孔和螺纹孔的相对位置必须准确；b)钢板厚度、材质与坡口必须符合设计要求。不容许端头板略微变形。1.4.3 装、合模:1.4.3.1 装模前上、下半
13、模须清理干净，脱模剂应涂刷均匀，张拉板、锚固板应逐个清理干净，并在接触部位涂上机油。1.4.3.2 张拉螺栓长度应与张拉板、锚固板的厚度相匹配，防止螺栓过长或过短；禁止使用螺纹损坏的螺栓。1.4.3.3 张拉螺栓应对称均匀上紧，防止桩端倾斜和保证安全。1.4.3.4 钢筋骨架入模须找正， 钢套箍入模时两端应放置平顺， 不得发生凹陷或翘起现象，做到钢套箍与钢模紧贴，以防漏浆。1.4.3.5合模时应保证上、下钢模合缝口干净无杂物，并采取必要的防止漏浆的措施，上模要对准轻放，不要碰撞钢套箍。1.4.4 布料:1.4.4.1 布料时，桩模温度不宜超过 45。1.4.4.2 布料要求均匀，宜先铺两端部位
14、，后铺中间部位，保证两端有足够的混凝土。1.4.4.3 布料宜采用布料机。1.4.5 张拉预应力钢筋:1.4.5.1 管桩的张拉力应计算后确定；并宜采用应力和伸长值双控来确保预应力的控制。1.4.5.2 张拉的机具设备及仪表，应由专人妥善保管使用，并应定期维护和校验.1.4.6 离心成型:1.4.6.1 离心成型分为四阶段：低速、低中速、中速、高速。低速为新拌混凝土混合料通过钢模的翻转，使其恢复良好的流动性；低中速为布料阶段，使新拌混凝土料均匀分布于模壁；中速是过渡阶段，使之继续均匀布料及克服离心力突增，减少内外分层，提高管桩的密实性和抗渗性；高速离心为重要的密实阶段。1.4.6.2由混凝土搅
15、拌开始至离心完毕应在 50min内完成。1.4.6.3 离心成型中，应确保钢模和离心机平稳、正常运转，不得有跳动、窜动等异常现象。1.4.6.4 离心成型后，应将余浆倒尽。(余浆可在通过实验确定其成分可继续送回搅拌楼可代替少量水泥，矿粉，减水剂，水等原材料从而降低生产成本。余浆也可运用生产砌块)1.4.7常压蒸汽养护:1.4.7.1 管桩蒸养的介质应采用饱和水蒸汽。1.4.7.2 蒸汽养护分为静停、升温、恒温、降温四个阶段。1.4.7.3 静停一般控制在 1h2h，升温速度一般控制在 20/h25/h，恒温温度一般控制在 705，使混凝土达到规定脱模强度；降温需缓慢进行。注：对掺加掺合料的管桩的养护制度在试验基础上另行调正。1.4.7.4 蒸汽养护制度应根据管桩品种、规格、不同的原材料、不同季节等经试验确定。1.4.7.5 池内上下温度要基本一致。养护坑较深时宜采用蒸汽定向循环养护工艺。1.4.8 脱模:1.4.8.1 预应力混凝土管桩脱模强度不得低于 35MPa，预应力高强混凝土管桩脱模强度不得低于 40MPa。1.4.8.2 预应力放张顺序，应采取对称、交
