[原創(chuàng)]汪加蔚：預制混凝土樁風雨兼程半世紀 創(chuàng)新發(fā)展放異彩

　　隨著改革開放的推進和經(jīng)濟建設的發(fā)展，預應力混凝土樁開始大量應用于工業(yè)與民用建筑、鐵路、市政、港口、公路等領(lǐng)域，預應力混凝土樁需求量猛增，迅速形成一個快速發(fā)展的行業(yè)。目前預應力混凝土樁在中國的發(fā)展史和鐵道上的應用情況如何？中國混凝土與水泥制品網(wǎng)記者采訪了中國鐵道科學研究院研究員汪加蔚。

　　預應力混凝土樁是歷史條件推動下的時代產(chǎn)物

　　時年72歲的中國鐵道科學研究院研究員，行業(yè)老專家汪加蔚氣質(zhì)文雅，和藹可親，談吐中一直保持著學者的嚴謹與睿智，盡顯出一位從業(yè)數(shù)載的鐵路研究專家嚴謹、勤勉的學者風范。他從事鐵路混凝土制品及材料的研究多年，并主持過國內(nèi)外（蒙古、坦桑尼亞）10多座預應力混凝土軌枕、管樁、先張梁工廠的生產(chǎn)線設計。談起鐵路建設工程中的方方面面，汪教授情緒飽滿、邏輯清晰，語言平實，從汪教授的言語中透著對鐵路事業(yè)的熱愛，也讓筆者本人深深地體會到汪教授在鐵路建設及預應力混凝土制品事業(yè)中傾注了太多的心血。

　　談起預應力混凝土樁的發(fā)展史，汪加蔚介紹說，屬于鐵路系統(tǒng)的北京豐臺橋梁工廠是我國最早生產(chǎn)預應力混凝土制品的廠家之一，始建于二十世紀四十年代，主要生產(chǎn)多種規(guī)格型號的預應力混凝土橋梁、軌枕、管樁及扣件和鋼結(jié)構(gòu)（鋼模型及橋式起重機）等，應用于橋梁、軌道和其他結(jié)構(gòu)物中。從五十年代開始，工廠率先發(fā)展預應力技術(shù)，試驗成功并迅速推廣了中國第一孔預應力混凝土橋梁、第一根預應力混凝土軌枕，并批量生產(chǎn)Φ400和Φ550的PC樁。當時豐橋廠預應力混凝土管樁采用的預應力鋼筋是Ⅳ級帶肋鋼筋（強度600/900Mpa），C50混凝土，不用減水劑，管樁的鋼接頭采用法蘭盤，生產(chǎn)工藝為先張法預應力，鋼筋熱墩頭，骨架自動滾焊，離心成型，管樁芯內(nèi)通蒸汽養(yǎng)護。

　　20世紀80年代，我國浙江、上海、廣東地區(qū)預應力混凝土樁行業(yè)快速發(fā)展。如，在1986年中國鐵道科學研究院與寧波浙東水泥制品廠（浙東建材集團前身）合作研發(fā)成功預應力混凝土薄壁管樁（PTC）。九十年代初，薄壁管樁在浙江地區(qū)開始為設計院所接受，并首先逐步在浙江全省及我國其他省市的工業(yè)與民用建筑工程中得到廣泛應用，后來又擴大應用到市政、公路等工程。薄壁管樁的應用范圍一般是8層以下的住宅樓。汪加蔚說：“薄壁管樁是時代的產(chǎn)物，是在歷史條件推動下應運而生的。”因為在二十世紀八、九十年代，浙江地區(qū)隨著改革開放，城鄉(xiāng)改造和基本建設的蓬勃發(fā)展，許多一、二層的房屋都要拆除，改建成五至八層樓房，而浙江是處于軟土地區(qū)，采用一般的淺基礎很難滿足地基承載力的要求，采用PC（厚壁）管樁又會使工程造價提高而難于大量推廣，直到現(xiàn)在的近二十年時間內(nèi)，采用薄壁管樁數(shù)量約達數(shù)億米，還未聽說有因為薄壁管樁而出現(xiàn)問題的建筑物。差不多同時，大約在1984年，廣東省構(gòu)件公司、基礎公司與廣東建筑科學研究院合作，研制成功預應力混凝土管樁的焊接接頭，取代原來的法蘭盤接頭，使管樁接頭造價有較大降低，為預應力混凝土管樁的推廣作出了貢獻。1987到1994年，上海的交通部第三航務工程局預制廠引進全套日本預應力高強混凝土管樁（PHC）的生產(chǎn)設備和工藝技術(shù)，主要有抗拉強度與高強鋼絲相同，韌性卻更好的預應力鋼棒、用于高壓養(yǎng)護能進一步提高混凝土強度的壓蒸釜（生產(chǎn)C80高強混凝土樁）及鋼筋骨架自動滾焊機、鐓頭機等生產(chǎn)設備。此后，我國管樁行業(yè)的科研、生產(chǎn)單位的技術(shù)人員通過引進、消化再創(chuàng)新，使得我國PHC管樁生產(chǎn)線自動化程度有了很大提高，同時上游企業(yè)的原材料生產(chǎn)企業(yè)（預應力鋼棒、水泥、減水劑、砂、石等）和管樁生產(chǎn)設備制造企業(yè)以及下游企業(yè)（打樁、壓樁設備及運輸設備）也得到很大發(fā)展，管樁外徑也由傳統(tǒng)的400mm～600mm、做到1000～1200mm,管樁混凝土強度由C50到C60再提高到C80，管樁力學性能和質(zhì)量得到很大提高。

　　汪加蔚還應邀談了對預應力離心混凝土空心方樁的看法。他認為，空心方樁是21世紀在管樁大量技術(shù)、生產(chǎn)、應用經(jīng)驗的基礎上開發(fā)出的一種新樁型，在材料、工藝、設備等方面與管樁基本一致，主要是模型有所區(qū)別，理論分析可知，同截面的空心方樁比管樁的外表面積相對較大，對以摩擦樁為主的樁基承載力有利，性價比較高；當用于護坡支擋、深基坑防護以及防治泥石流、山體滑坡的防滑樁，這時水平力較大、一般受力方向不同且方向比較明確，需要不等向配筋，此時空心方樁相對容易操作；另外，與管樁相比，空心方樁在堆放、運輸時比較安全。為此，希望能多做一些工程應用試驗，提出定量、準確、可靠的數(shù)據(jù)，進一步確認它的優(yōu)越性，以便為我國樁基工程技術(shù)發(fā)展的政策導向提供一些依據(jù)，因為預應力混凝土離心管樁生產(chǎn)線改為生產(chǎn)預應力離心方樁還是比較容易做到的。[Page]

　　預應力混凝土樁在鐵路工程中應用前景廣闊

　　關(guān)于預應力混凝土管樁在鐵路領(lǐng)域中的應用，汪加蔚介紹說，早在二十世紀五、六十年代，預應力混凝土管樁就在武漢和南京兩座長江大橋中得到應用，但由于受地理位置、施工條件和造價及運輸成本等因素的限制，目前我國鐵路采用較多的還是現(xiàn)場澆注樁，如鉆孔灌注樁、水泥攪拌樁、水泥粉煤灰碎石樁（CFG）等。隨著預應力混凝土樁生產(chǎn)企業(yè)越來越多，分布越來越廣，價格越來越合理，在運輸距離短、地理位置允許的情況下，預應力混凝土樁也越來越多會被鐵路建設工程所采用。

　　在上世紀后期我國鐵路六次大提速的基礎上，進入二十一世紀，我國大力發(fā)展客運專線和高速鐵路，對路基工程不僅有強度要求，更主要的是要嚴格控制路基變形。如我國現(xiàn)行客運專線和高速鐵路設計暫行規(guī)定要求，對有砟軌道，時速200～250Km好的。我馬上改下
路堤工后沉降應分別小于15cm和10cm，時速300～350Km的路堤工后沉降應小于5cm，對于無砟軌道，工后沉降應小于2cm（俗稱0沉降）。由于我國幅員遼闊，自然、地質(zhì)特征多樣，沿海地區(qū)很多是深厚層的軟土、松軟土，軟土層深度達40～60m，采用水泥攪拌樁等工法其加固深度往往達不到要求，還有的地區(qū)為濕陷性黃土，也存在路基容易沉降的問題。近年來，在甬-臺-溫、溫-福、福-廈等客運專線和京-津、滬-寧、杭-甬等高速鐵路建設中，采用的樁網(wǎng)復合結(jié)構(gòu)是由預應力混凝土管樁、樁帽、土工格柵（網(wǎng)）以及樁間土構(gòu)成的復合地基系統(tǒng)，主要作用機理包括樁身的擠密土體、樁的土拱效應、墊層隔膜效應、群樁效應幾方面。通過樁對上部結(jié)構(gòu)荷載的傳遞，來改變土體的應力分布，減小上部結(jié)構(gòu)施加于軟土層的附加應力，并將傳遞到深軟土層。樁網(wǎng)復合結(jié)構(gòu)加固軟土地基的方法是預應力混凝土樁在鐵路領(lǐng)域成功應用的良好范例。預應力混凝土管樁可用于鐵路橋梁、路基、站場等處，估計已應用有數(shù)千萬米。

　　目前預制混凝土樁不僅廣泛應用于鐵路，也因其價格越來越低廉、生產(chǎn)廠商分布較廣，而被廣泛應用在公路方面。如滬寧、滬杭甬等高速公路的新建和擴建工程中，就大量使用了PC或PTC管樁，既降低了工程成本，提高了工程質(zhì)量，也加快了工程進度，保證了工期。

　　近年來，由于濫砍濫伐，水土流失和土地沙化現(xiàn)象嚴重，因此導致自然災害、山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災害較多頻發(fā)。在軟土、滑坡、斷層等這類鐵路的不良地質(zhì)地段，往往要用到抗滑樁，包括路堤抗滑樁、路塹抗滑樁、橋涵抗滑樁 ，這類樁要求具有較高的抗水平力性能。抗滑樁對滑坡體的作用是利用抗滑樁插入滑動面以下的穩(wěn)定地層對樁的抗力（錨固力），平衡滑動體的推力，增加其穩(wěn)定性。當滑坡體下滑時受到抗滑樁的阻抗，使樁前滑體達到穩(wěn)定狀態(tài)。雖然目前鐵路抗滑樁還采用是現(xiàn)場灌注的，然而今后采用預應力混凝土樁也將極有可能。

　　建立健全的標準體系

　　在標準規(guī)范方面，“十一五”期間，經(jīng)過全體行業(yè)專家和技術(shù)人員的共同努力，預應力混凝土樁行業(yè)的標準、規(guī)程和圖集編制工作取得了很大進展。除了GB50007-2002《建筑地基基礎設計規(guī)范》和JGJ94-9《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》作為指導性的樁基設計和施工規(guī)范外，GB13476-2009《先張法預應力混凝土管樁》和JC2029-2010《預應力離心混凝土空心方樁》是產(chǎn)品標準；10G409《預應力混凝土管樁》和08SG360《預應力混凝土空心方樁》是國家標準設計圖集；浙江、江蘇、上海、天津等很多省市還編制有預應力混凝土管樁和先張法預應力空心方樁的地方圖集；廣東、上海、天津、浙江、江蘇、廣西、福建等很多省市都編有《先張法預應力混凝土管樁基礎技術(shù)規(guī)程》，為土木、建筑工程的設計和施工人員和生產(chǎn)企業(yè)人員選用和生產(chǎn)不同規(guī)格的預應力混凝土樁提供了極大的便利，也為預應力混凝土樁產(chǎn)品和樁基工程施工質(zhì)量檢測提供了依據(jù)。

　　汪加蔚說，目前這些標準和圖集各部門采用都比較規(guī)范，設計、生產(chǎn)、施工這條應用鏈總體運行良好，生產(chǎn)和施工質(zhì)量能夠保證。但隨著預應力混凝土樁企業(yè)越來越多、規(guī)模不斷的擴大，專業(yè)技術(shù)人才的缺乏，市場的無序競爭，監(jiān)管力度的薄弱，一些企業(yè)為了追究利益的最大化，對產(chǎn)品質(zhì)量和施工質(zhì)量缺少足夠重視，使產(chǎn)品或樁基施工質(zhì)量的某些指標達不到標準規(guī)定要求的情況也時有發(fā)生。

　　從我國未來工程建設的發(fā)展趨勢來看，預應力混凝土樁的質(zhì)量和標準還可以進一步完善和提高，汪加蔚結(jié)合我國國情，提出了如下建議：1、加強預應力混凝土樁的行業(yè)管理、加強技術(shù)質(zhì)量的監(jiān)督檢驗，可以制訂準入條件或執(zhí)行產(chǎn)品生產(chǎn)許可證制度；2、編制預應力混凝土樁產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量檢驗細則，使生產(chǎn)企業(yè)對如何搞好生產(chǎn)管理和保證產(chǎn)品質(zhì)量有更明確、細致的了解；同時要慎重確認有資質(zhì)的質(zhì)量檢驗單位；3、進一步完善或增加編制有關(guān)標準和規(guī)程，除預應力混凝土樁產(chǎn)品標準以外，在充分總結(jié)各地區(qū)設計、施工經(jīng)驗基礎上，可考慮編制三方面的規(guī)程，即：預應力混凝土樁基礎設計規(guī)程，預應力混凝土樁基礎施工技術(shù)規(guī)程，預應力混凝土樁基礎施工質(zhì)量檢驗和驗收規(guī)程。

　　我國預應力混凝土樁行業(yè)經(jīng)過半個世紀的風風雨雨，已成為我國較為成熟的產(chǎn)業(yè)之一，市場化程度較高，市場競爭激烈。預應力混凝土樁行業(yè)應具有一定的市場門檻，同時也應有合理的布局。要想在市場競爭中保持領(lǐng)先優(yōu)勢，除了始終保持良好的產(chǎn)品質(zhì)量外，還需要不斷進行產(chǎn)品創(chuàng)新，健全完善優(yōu)質(zhì)的技術(shù)服務體系。預應力混凝土樁行業(yè)在不久的將來，一定能夠大放異彩。