應(yīng)用新技術(shù)推動(dòng)預(yù)制樁產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

  管樁以高性價(jià)比、高承載力、成樁質(zhì)量好、施工速度快、無震動(dòng)、無噪聲、監(jiān)理檢測(cè)方便等優(yōu)越性，從1987年開始在廣州等城市房屋建筑中推廣應(yīng)用以來，目前在全國(guó)諸多省市房屋建筑中廣泛應(yīng)用。作為建筑基礎(chǔ)行業(yè)核心組成部分的混凝土預(yù)制樁行業(yè)發(fā)展欣欣向榮、井然有序，混凝土預(yù)制樁技術(shù)綠色、環(huán)保、節(jié)能，混凝土預(yù)制樁產(chǎn)品代表了先進(jìn)技術(shù)方向，符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策。近年來在行業(yè)龍頭企業(yè)引領(lǐng)下規(guī)范發(fā)展，并在產(chǎn)品創(chuàng)新、工法創(chuàng)新等方面取得佳績(jī)。但在發(fā)展過程中也會(huì)存在一些問題，如產(chǎn)品市場(chǎng)混亂、重宣傳、輕研發(fā)，為使混凝土預(yù)制樁企業(yè)和混凝土預(yù)制樁使用單位對(duì)混凝土預(yù)制樁有進(jìn)一步的了解，本版邀請(qǐng)4位專家，分別從混凝土預(yù)制樁的結(jié)構(gòu)特性、工程應(yīng)用及新產(chǎn)品和新技術(shù)等方面進(jìn)行分享，并綜合混凝土預(yù)制樁發(fā)展現(xiàn)狀、存在問題和技術(shù)進(jìn)步，為混凝土預(yù)制樁的未來發(fā)展指明方向，推動(dòng)混凝土預(yù)制樁高質(zhì)量發(fā)展。

  預(yù)制管樁產(chǎn)品工法推陳出新

  ■北京建華建材研究院副院長(zhǎng) 毛由田

  預(yù)制管樁新產(chǎn)品包括PRC管樁、預(yù)應(yīng)力空心方樁、預(yù)應(yīng)力實(shí)心方樁、PHC管樁、SC管樁、超高強(qiáng)混凝土管樁及高性能混凝土管樁等。

  PRC管樁是通過合理組合配筋方式、調(diào)整混凝土配方而生產(chǎn)形成的一種新型預(yù)應(yīng)力混凝土樁。其樁身的延性和水平承載力得到較大幅度的提高?？蓮V泛應(yīng)用抗震烈度8度及8度以上地區(qū)建筑物樁基，公路、鐵路橋梁樁基，基坑支護(hù)（懸臂樁、樁錨結(jié)構(gòu)），以及碼頭樁基等需要著重考慮抗彎抗剪性能的項(xiàng)目中。

  高延性樁主筋采用鋼絞線替換原鋼棒，利用離心工藝生產(chǎn)，具有較高的延性，兼具管樁優(yōu)異的樁身力學(xué)性能，適用于8度及8度以上抗震設(shè)防區(qū)域的工業(yè)與民用建筑、市政、公路、電力等工程的樁基礎(chǔ)。

  SC管樁采用離心工藝制作，通過外部鋼管對(duì)內(nèi)部混凝土產(chǎn)生約束，使混凝土處于三向應(yīng)力狀態(tài)，其強(qiáng)度大大提高，塑性和韌性明顯改善，具有優(yōu)良的延性，多用于碼頭、海工等工作條件復(fù)雜的地區(qū)。

  高性能混凝土管樁具有抗腐蝕、抗凍性能，主要應(yīng)用在強(qiáng)腐蝕性、凍土區(qū)域。

  超高強(qiáng)管樁將現(xiàn)有的管樁混凝土強(qiáng)度由C80提升至C105~C125，使應(yīng)用載體樁和勁性復(fù)合樁的豎向抗壓承載力大幅提升，不僅可解決管樁穿透密實(shí)砂層、粘土層問題，還可使管樁豎向抗壓承載力得到充分發(fā)揮，在樁基礎(chǔ)工程中更具明顯優(yōu)勢(shì)。

  預(yù)制管樁施工方法主要包括中掘工法、旋挖植樁工法及勁性復(fù)合管樁工法。中掘工法是針對(duì)PHC管樁和SC樁施工的一種方法，通過邊鉆挖土邊連續(xù)沉樁，最后在樁端修筑擴(kuò)大球根，使樁端產(chǎn)生較高的承載力。

  中掘工法適合施工PHC或SCФ800以上大直徑管樁；樁端持力層適用于粉土、砂土、礫石、碎石、砂泥巖及花崗巖風(fēng)化層等地層。中掘工法具有節(jié)能環(huán)保，施工現(xiàn)場(chǎng)噪聲低，振動(dòng)極小，無粉塵及排漿污染，成樁后無需樁頭敲渣；施工數(shù)據(jù)化可視操作，質(zhì)量可控；沒有擠土效應(yīng)，施工工效高等特點(diǎn)。目前，又創(chuàng)新研發(fā)了新工法——中掘擴(kuò)底工法。

  旋挖植樁工法就是用旋挖機(jī)鉆孔成孔，灌入水泥砂漿，再將管樁植入，充分發(fā)揮持力層和管樁樁身的承載力。旋挖植樁工法適用于樁端持力層為石灰?guī)r、砂巖、花崗巖及密實(shí)的卵礫石、中粗砂等。

  旋挖植樁工法具有樁身強(qiáng)度高，單樁豎向承載力高，每KN造價(jià)低等特點(diǎn)；與灌注樁相比，不存在塌孔、縮頸、混凝土離析等現(xiàn)象，施工質(zhì)量可靠、可控；施工工期短。

  勁性復(fù)合管樁就是在旋噴樁、水泥土攪拌樁、注漿中插入高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁作為勁性體形成的復(fù)合基樁，適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、填土、粘性土、粉土、砂土、強(qiáng)風(fēng)化軟質(zhì)基巖等。勁性復(fù)合樁適合抗震烈度7度及7度以上地區(qū)建筑物樁基，公路、鐵路橋梁樁基，基坑支護(hù)，地質(zhì)條件復(fù)雜地區(qū)，以及環(huán)境條件復(fù)雜地區(qū)。

  混凝土預(yù)制樁技術(shù)取得突破性進(jìn)展

  ■鄭州大學(xué)綜合設(shè)計(jì)研究院有限公司 周同和

  近年來，預(yù)應(yīng)力預(yù)制混凝土樁產(chǎn)生與施工工藝取得突破性進(jìn)展，這些進(jìn)展改善混凝土性能（脆性），保證樁身混凝土強(qiáng)度（強(qiáng)度回縮），保證樁的連接質(zhì)量，減少施工損傷，滿足各種地質(zhì)條件與工程條件需求。支護(hù)樁與帷幕結(jié)合技術(shù)、預(yù)制復(fù)合樁技術(shù)等預(yù)應(yīng)力預(yù)制混凝土樁新技術(shù)在復(fù)合地基工程、樁承式路基工程、復(fù)合樁工程、根固樁工程及基坑支護(hù)工程等項(xiàng)目中廣泛應(yīng)用。

  PRC樁、SC樁、超高強(qiáng)度PHC樁及各種異形樁等產(chǎn)品多樣化，改善樁身延性，超高強(qiáng)度、超高延性，滿足不同作用選型需求，工程應(yīng)用領(lǐng)域與范圍不斷擴(kuò)大。

  預(yù)制樁承載力估算理論與參數(shù)、復(fù)合樁與根固樁承載力計(jì)算理論、樁身強(qiáng)度控制設(shè)計(jì)理論、抗震設(shè)計(jì)與支護(hù)設(shè)計(jì)理論等理論問題得到深入研究。

  但我國(guó)預(yù)應(yīng)力樁還存在一些問題，如產(chǎn)品市場(chǎng)混亂、重宣傳、輕研發(fā)；有些工藝落后、偷工減料帶來的混凝土強(qiáng)度問題未能得到很好解決，壓蒸養(yǎng)護(hù)條件下強(qiáng)度回縮問題嚴(yán)重；有的施工工藝與裝備落后，對(duì)樁體損傷較大（斜、偏、爆、裂、?。?，影響預(yù)應(yīng)力混凝土樁承載力發(fā)揮和耐久性；有的連接技術(shù)薄弱、檢驗(yàn)技術(shù)落后，仍未達(dá)到上個(gè)世紀(jì)90年代發(fā)達(dá)國(guó)家水平等。尤其是混凝土強(qiáng)度易受原材料情況（骨料、水泥、添加劑）、混凝土拌和（現(xiàn)場(chǎng)拌和、工廠拌和）、混凝土澆筑與振搗工藝、養(yǎng)護(hù)條件（正常養(yǎng)護(hù)、蒸汽壓力養(yǎng)護(hù)、養(yǎng)護(hù)時(shí)間）、成樁工藝（頂壓、抱壓、錘擊、高頻振動(dòng)植入、自重植入）、工作條件（如干燥與飽和狀態(tài)）等影響。與干燥狀態(tài)比較，飽和狀態(tài)混凝土強(qiáng)度下降20%~25%；蒸汽壓力養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土強(qiáng)度可能發(fā)生回縮（退縮）現(xiàn)象，回縮10%~15%。

  結(jié)合管樁現(xiàn)狀和技術(shù)進(jìn)步，未來預(yù)應(yīng)力管樁在逐步提高混凝土強(qiáng)度、管樁抗裂性能、改善延性的基礎(chǔ)上，應(yīng)加快變節(jié)、擴(kuò)大端產(chǎn)品的研制及其配套施工技術(shù)的研發(fā)，以滿足高承載力樁的需求；可根據(jù)不同需求鼓勵(lì)用戶實(shí)行產(chǎn)品定制，推廣采用不同型號(hào)樁節(jié)進(jìn)行上下組合形成單根基樁的技術(shù)；快速機(jī)械連接技術(shù)、避免施工過程中樁體損傷的工法，將得到研發(fā)與推廣應(yīng)用；進(jìn)一步加強(qiáng)復(fù)雜地質(zhì)條件和腐蝕條件下的產(chǎn)品研發(fā)與應(yīng)用研究，以及預(yù)應(yīng)力管樁的抗震性能與消震技術(shù)的研究（日本研究成果認(rèn)為預(yù)應(yīng)力管樁抗震性能好于灌注樁）；大力推廣復(fù)合樁、根固樁技術(shù)。

  鉛筆樁及勁性體樁異軍突起

  ■建華建材遼寧區(qū)域技術(shù)部副經(jīng)理 夏慶鵬

  鉛筆樁是在工廠內(nèi)通過自動(dòng)化流水線生產(chǎn)出來的，鋼筋籠由滾焊機(jī)自動(dòng)化焊接成型，混凝土由電腦控制配料并由自動(dòng)化設(shè)備泵送喂料，全過程由標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)化的工藝控制完成，效率高，質(zhì)量穩(wěn)定，樁尖與樁身融為一體，不可分割，防腐效果極佳，在中、強(qiáng)腐蝕環(huán)境下尤為適用。

  樁尖的類型按照材質(zhì)分為兩類：鋼材質(zhì)、混凝土制；按照形狀分為兩類：閉口（平底、尖底）、開口；按照成型方式分為兩類：現(xiàn)場(chǎng)焊接成型、工廠一體化成型。此外，各種類型的樁尖隨著地質(zhì)和使用條件的不同，也逐漸衍生出不同的形狀和規(guī)格。

  常見的鋼樁尖包括三種類型：十字形鋼樁尖、開口型鋼樁尖、錐形鋼樁尖。在其他工程中，根據(jù)實(shí)際需要還有尖底十字型樁尖、鋸齒十字型樁尖、四棱錐型樁尖、六棱錐型樁尖、H鋼型樁尖等。

  混凝土尖頭型一體化樁尖，顧名思義，就是由混凝土制成的與管樁成為一體的尖頭型樁尖，由于這種樁在外形上類似于鉛筆，因此也常簡(jiǎn)稱為“鉛筆樁”。

  樁尖是在管樁生產(chǎn)過程中通過特殊工藝埋置在樁身中的，雖然稱作“樁尖”，但其實(shí)是管樁樁身上不可分割的一部分，無法用外力把樁尖完整地取下來。因此，在施工過程中，能夠確保所有樁都帶有樁尖，防止偷工減料。此外，鉛筆樁施工所用的機(jī)械設(shè)備和工藝跟普通管樁沒有區(qū)別，沉樁常用的靜壓法、錘擊法、振動(dòng)法等均適用，且環(huán)保、高效、便捷。

  鉛筆樁作為在國(guó)內(nèi)早已成熟應(yīng)用的樁型，在遼寧、內(nèi)蒙古、陜西、河南、青海、四川、山東、江蘇、福建、廣東等地區(qū)都有大量應(yīng)用案例，應(yīng)用的項(xiàng)目類型不拘一格，在國(guó)內(nèi)已經(jīng)屬于普遍采用的常規(guī)樁型。此外，混凝土樁尖的造價(jià)比鋼樁尖低，但卻能起到與鋼樁尖相同甚至更好的作用，是名副其實(shí)的“物美價(jià)廉”產(chǎn)品。

  勁性體樁采用跟普通管樁（預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁）相同的制造工藝，即經(jīng)過預(yù)應(yīng)力張拉（先張法）、離心法成型、常溫常壓和高溫高壓養(yǎng)護(hù)，施工方法為錘擊法和靜壓法。勁性體復(fù)合地基是由預(yù)應(yīng)力混凝土勁性體作為豎向增強(qiáng)體的復(fù)合地基。

  相關(guān)數(shù)據(jù)表明，勁性體與CFG樁地基處理相比較具有以下優(yōu)勢(shì)：樁身有預(yù)應(yīng)力，有一定的抗水平能力，工廠預(yù)制，質(zhì)量可控，具有“可看性”，樁徑、樁長(zhǎng)易控制，不偷工減料，強(qiáng)度易于保證；樁身混凝土強(qiáng)度高，屬于擠土樁（對(duì)土體有擠密效果），單樁承載力高，用樁根數(shù)少、節(jié)省造價(jià)；抗裂性能強(qiáng)；運(yùn)輸?shù)鯓斗奖?、工期大大縮短；減少工序、減少現(xiàn)場(chǎng)用工人員及施工環(huán)保。

  預(yù)應(yīng)力混凝土管樁結(jié)構(gòu)特性及工程應(yīng)用

  ■遼寧省建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司總工程師 李慶鋼

  管樁結(jié)構(gòu)具有抗壓、抗拉、抗剪強(qiáng)度高，抗彎強(qiáng)度弱于抗剪強(qiáng)度，抗裂性能好等特點(diǎn)。綜合管樁的抗彎能力、抗剪能力和樁自身的變形能力，把管樁作為抗彎構(gòu)件使用時(shí)建議采用直徑在500mm及以上的B型或C型PHC管樁。

  從3種樁型試件的延性系數(shù)比較看，實(shí)心方樁和混合配筋管樁較為接近，均比PHC管樁的延性系數(shù)要大，因此在原有管樁基礎(chǔ)上增配非預(yù)應(yīng)力鋼筋的混合配筋管樁的延性得到提高，從而改善預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的抗震性能。

  《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》（DB21/T1565-2015）明確，管樁適用于非抗震設(shè)計(jì)和抗震設(shè)防烈度6度、7度、8度的地區(qū)，抗震設(shè)防烈度為8度且建筑場(chǎng)地類別為III、IV類時(shí)，不宜采用管樁基礎(chǔ)；管樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)的樁基礎(chǔ)應(yīng)選用AB型或AB型以上PHC樁，不得選用直徑300mm的管樁，高層建筑宜選用AB型或AB型以上PHC樁；抗拔樁應(yīng)選用AB型或AB型以上樁，不得選用直徑300mm的管樁；接頭應(yīng)采用特殊措施；支護(hù)樁宜選用直徑為400mm~600mm的B型或C型樁；管樁作為復(fù)合地基中的增強(qiáng)體時(shí)，可選用A型樁；直徑為300mm的管樁僅適用于二a環(huán)境類別；在地下水或地基土對(duì)混凝土、鋼筋和鋼零部件有弱、中、強(qiáng)腐蝕的環(huán)境下應(yīng)用的管樁基礎(chǔ)工程，應(yīng)選用AB型或B型、C型且樁身合縫和端頭不得有漏漿的管樁，不得選用直徑300mm的管樁，同時(shí)應(yīng)按本規(guī)程6.3.6條規(guī)定，根據(jù)不同的腐蝕性等級(jí)采用相應(yīng)的防腐措施。

  對(duì)于8度區(qū)應(yīng)用PHC管樁設(shè)計(jì)，建議抗震設(shè)防區(qū)不應(yīng)采用A型管樁，其余各型管樁均可應(yīng)用，但8度設(shè)防區(qū)宜采用B型或C型樁，尤其建筑場(chǎng)地類別為III、IV類時(shí)，地震力大、地基土對(duì)管樁的支持比較弱，地震剪力和彎矩主要由管樁基礎(chǔ)承擔(dān)。在8度設(shè)防區(qū)采用管樁，建議建筑場(chǎng)地類別為I、II類時(shí)，帶地下室的基礎(chǔ)可采用AB型管樁，無地下室的基礎(chǔ)宜采用B型樁；建筑場(chǎng)地類別為III、IV類時(shí)，帶地下室的基礎(chǔ)可根據(jù)土對(duì)地下室的約束情況采用AB型樁或B型樁，無地下室的基礎(chǔ)宜采用B型樁或C型樁；對(duì)于無地下室的基礎(chǔ)管樁進(jìn)行必要的抗震承載力（抗彎、抗剪）驗(yàn)算，根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果選用B型樁或C型樁，也可根據(jù)需要選用混合配筋樁；同時(shí)采取承臺(tái)周邊土換填壓實(shí)等措施讓部分水平力傳遞給地基。

  近幾年來，管樁的防腐蝕技術(shù)有了很大的發(fā)展，按目前的技術(shù)水平，在一定條件下，某些強(qiáng)腐蝕情況下也可以采用管樁，如在侵蝕性CO2強(qiáng)腐蝕環(huán)境下，完全可以采用管樁。在pH值強(qiáng)腐蝕環(huán)境下，由于目前的經(jīng)驗(yàn)還不夠，因此還是“不應(yīng)”采用。在SO42-、Cl-強(qiáng)腐蝕環(huán)境下，只要采用合適的防腐措施，可以采用管樁。