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1、-加急处理浅谈离心法预制空心混凝土桩芳斌，德文2，侯善民3，高建明4，巧5，重6，古素青71.建华管桩控股*，2.省审图中心，3.金宸建筑设计*，4.东南大学， 5.建华管桩*，6.*兴南混凝土制品*，7.三和管桩集团*摘要：混凝土预制桩为我国经济建立的快速开展作出了重大的奉献，本文介绍了市场上常见的工厂化生产的混凝土预制桩桩型特点及其生产工艺，摘录了标准对预制桩的相关规定，并在标准、预应力钢筋混凝土保护层厚度、钢筋配筋率、力学性能、材料用量、横截面面积及侧面面积、混凝土用量、承台等工程综合造价上重点对管桩与空心桩进展了比较，通过比较,综合分析得出:空心桩相关工艺至今仍不够成熟，存在钢筋混凝土
2、的保护层厚度低、配筋率小、桩身混凝土截面的不均匀、应力作用不均、桩身的成桩质量得不到控制、施工时造成烂桩率偏高等缺点。关键词:混凝土预制桩; 生产工艺; 管桩; 空心桩 ;比较;Abstract： concrete precast pile for the rapid development of Chinas economic construction made significant contribution, this paper introduces the mon market of the factory production of precast concrete pile ty
3、pe characteristic and its production process, e*cerpts from the national standards on prefabricated pile of the relevant provisions, and in standard, prestressed reinforced concrete protective layer thickness, reinforcement reinforcement ratio, mechanical properties, material consumption, cross-sect
4、ional area and the side area, the amount of concrete pile cap, and the prehensive cost is important for pipe and hollow square pile are pared, by parison, it is concluded: hollow square pile technology is still not mature enough, e*isting reinforced concrete protective layer thickness is low, reinfo
5、rcement rate of small concrete pile section, non-uniform, stress uneven, pile body quality is not controlled, caused by the construction of partial defect of high rate of rotten piles.Key words：precast concrete pile; production process; pipe pile; hollow square pile; parison;前 言混凝土预制桩，主要是指在工厂采用离心成型或
6、震动成型工艺制成的混凝土桩，用沉桩设备将桩打入、压入土中。先法预应力离心混凝土空心预制桩是指采用先法预应力和离心工艺成型的外圆或外圆圆、构造配筋均匀对称的混凝土细长预制空心体构件。上世纪50年代我国大局部预制桩为实心混凝土桩，到了60年代出现采用振动、抽芯式工艺生产的空心桩、预应力空心桩。进入70年代，预制桩市场上出现了八角预应力空心桩和三角预应力空心桩，也均为采用振动、抽芯式工艺生产。由于实心桩、空心桩、八角预应力空心桩、三角预应力空心桩产品本身缺陷和生产本钱较高，在80年代从国外引进混凝土管桩生产工艺后，逐渐被预应力混凝土管桩取代。预制桩开展至今，在管桩的根底上了衍生多其他预制桩桩型，如混
7、合配筋管桩、支护柱、增强型预应力管桩、竹节桩、预应力钢管桩、螺旋状管桩等1。混凝土预制桩开展历程如图1所示。中国建筑施工领域采用较多的混凝土预制桩主要有实心桩、管桩和空心桩三大类。目前市场上先法预应力离心混凝土空心预制桩主要有管桩和空心桩。预应力混凝土管桩于上世纪八十年代末期从日本引进至今，作为建筑根底材料使用已将近30年。由于该产品具有单桩承载力高、成桩质量可靠、适用围广、桩身耐锤击和抗裂性好、穿透力强、造价低、施工速度快、运输吊桩便等优点，自上世纪80年代作为建立部重点推广应用的科技成果以来，在我国的*、等地的工业与民用建筑中开场使用，随之在全国围得到大规模应用。目前全国管桩生产企业近50
8、0家，年生产能力近4亿延米，年销售额达700亿元以上。目前预应力混凝土管桩已成为根底工程中的主打桩型，同时管桩行业配套的辅助产品年产值也超过300亿元，取得了显著的经济效益和社会效益，成为科学、经济、环保，符合可持续开展向的产品，为我国开展低碳经济、建立生态文明社会作出了重大的奉献。在2000年初有些厂家开场试生产离心法空心桩，并在一些小型民用建筑中试用，在*及边有一定的工程应用，但此桩种相关工艺至今仍不成熟。预应力离心空心桩20年以前在日本已经不能作为根底桩来使用了，只能应用于根底加固工程等非承重构造工程。图1 混凝土预制桩开展历程1 市场上主要预制桩简介1.1、实心桩如图2所示，实心桩有以
9、下特点：1、混凝土强度：一般为C50以下，钢筋直径12mm25mm螺纹钢。2、规格：200200mm500500mm不等；3、适用围：适用于黏性土、粉土、淤泥质粉质粘土、素填土以及厚度不大的稍密、中密的砂土层，较难穿透较厚的硬土层、砂层以及卵层等。a实心桩成品 b实心桩钢筋骨架笼尾端 c实心桩钢筋骨架笼头端图2 实心桩1.2、管桩如图3所示，管桩有以下特点：1、混凝土强度：一般为C80以上，钢筋直径7.1mm14mm预应力钢棒；2、规格：直径300mm1400mm不等；3、适用围：适用于黏性土、粉土、淤泥质粉质粘土、素填土、稍密、中密的砂土层，较厚的硬土层、砂层以及卵层等。管桩根底持力层选在较
10、厚的强风化或全风化、坚硬的粘性土层、中密及密实的粗砂、卵层、碎土层中。a管桩成品 b管桩钢筋骨架笼 c装上钢筋骨架的钢模图3 管桩1.3、空心桩如图4所示，空心桩有以下特点：1、混凝土强度：一般为C60C80，钢筋直径7.1mm12.6mm预应力钢棒；2、规格：外边长250mm500mm不等；3、适用围：主要用于土层较好的设防裂度与抗水平力要求不高一般工业与民用建筑根底。 a空心桩成品 b空心桩钢筋骨架笼 c装上钢筋骨架的钢模图4 空心桩2 市场上常见预制桩的工艺流程2.1管桩、空心桩生产工艺图5 管桩、空心桩生产工艺流程图由图5可以看出，空心桩和管桩属于同一种生产工艺的预制构件，其在工程桩根
11、底中的作用与管桩一样，仅仅是在形状上不同，管桩为截面形状为外圆圆，空心桩的截面形状为外圆，如图6所示。a管桩 b空心桩图6 管桩、空心桩横截面示意图注：离心桩尺寸规格表示法为Bd，管桩尺寸规格表示法为Dt；钢筋笼制作：在钢筋笼滚焊中，由于空心桩的笼筋是形。在钢筋笼制作时，采用旋转滚焊工艺，导致箍筋的成型呈弧线型桩而非直线型桩，焊点质量无法保证，滚焊、起吊、钢筋拉和离心的过程中，导致箍筋与预应力主筋焊接不牢，钢筋笼容易松散，如图7所示。而管桩的钢筋笼为圆形，箍筋与主筋焊接结实，钢筋笼不易松散。管桩的钢筋笼为圆形，采用旋转滚焊工艺，焊点质量可靠，焊点处PC钢棒强度损失小，钢筋笼不易散笼。如图7所示
12、。图7 空心桩钢筋笼图8 预应力空心预制桩离心阶段离心成型：预应力混凝土空心预制桩的离心过程是离心力、重力、与各类型振动力等综合作用的结果。如图8所示。假设混凝土各颗粒在离心过程中完全是处于相对独立的理想状态。由于混凝土拌合物中各组分密度不同，且同一组分又拥有不同的外形尺寸而体积不同，离心转速采用n表示，故将转速n、体积V、密度引入可得预应力空心预制桩在离心时的离心力计算公式： 1式中：物体离心力g；旋转半径cm；物体体积cm3；旋转速度r/min。物体密度g/cm3；根据离心原理及离心计算公式1可知，在一样转速下，颗粒密度、半径、体积均与离心加速度成正比。而混凝土中各组分之间密度、体积、半径
13、相差较大，且同种组分之间体积、半径也有较大的差异。与其是离心半径大小不一，其最后的离心力大小不同，管桩由于截面为圆形，从管桩的中心点至外边沿其长短一致，即离心半径相等，假设混凝土质量一样，外界一致时，混凝土中砂、水泥等组份的分布合理，混凝土分层分布均匀，不存在盲点与死角，桩身混凝土强度高，质量稳定。而空心桩的截面为形，在离心时，其离心半径不同，空心桩的中心点到四角与中间的矩离不一，极易造成四角处混凝土相对较厚，离心后混凝土的质量和混凝土的力学性能难以保障。四角出现混凝土层厚，中间部份薄成为一种普遍现象。如图9所示。a管桩b空心桩图9 管桩、空心桩离心后的横截面示意图2.2、实心桩生产工艺图10
14、 实心桩生产工艺流程图实心桩与管桩、空心桩生产工艺不同之处在于其采用采用振动成型，仅经过一次养护自然养护、蒸汽养护即可，如图10所示。3 相关标准对预应力空心预制桩的规定摘录?混凝土构造设计规?GB50010-2010中对钢筋混凝土保护层的定义为：“构造构件中钢筋外边缘至构件外表围用于保护钢筋的混凝土，简称保护层。钢筋包括预应力钢筋、螺旋筋、螺纹钢等，则其钢筋混凝土保护层厚度应从螺旋筋算起。如图11所示图11 管桩、空心桩预应力钢筋混凝土保护层3.1、?建筑地基根底设计规?GB50007-20112第条第7点规定：桩的主筋配置应经计算确定。预制桩的最小配筋率不宜小于0.8%(锤击沉桩)、0.6
15、%(静压沉桩)，预应力桩不宜小于0.5%；灌注桩最小配筋率不宜小于0.2%0.65%(小直径桩取大值)。桩顶以下35 倍桩身直径围，箍筋宜适当加强加密；第条第 11点规定：灌注桩主筋混凝土保护层厚度不应小于50mm；预制桩不应小于45mm，预应力管桩不应小于35mm；腐蚀环境中的灌注桩不应小于55mm。3.2、?工业建筑防腐蚀设计规?GB50046-200831第条：“钢筋的混凝土保护层最小厚度，应符合表的规定。表钢筋的混凝土保护层最小厚度mm构造类别强腐蚀中、弱腐蚀板、墙等面形构件3530梁、柱等条形构件4035根底5050地下室外墙及底板50502第4. 9. 4条，混凝土桩根底的构造设计应符合以下规定:1、预制钢筋混凝土桩的混凝土强度等级不应低于C40，水灰比不应大于0.4 ；腐蚀性等级为中、弱时，抗渗等级不应低于S8；腐蚀性等级为强时，抗渗等级不应低于S10；钢筋的混凝土保护层厚度不应小于45mm；2、预应力混凝土管桩的混
