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鄭州中天建筑節(jié)能有限公司
管樁的介紹
標準體系——GB13476-92《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》、GB13476-1999《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》、JC888-2001《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁》、03SG409《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》、GB/T19496-2004《鉆芯檢測離心高強混凝土抗壓強度試驗方法》、JC/T947-2005《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁用端板》、JC/T950-2005《預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁用硅砂粉》、JC/T948-2005《混凝土制品用脫模劑》、JC/T540-2006《混凝土制品用低碳冷拔鋼絲》，這一發(fā)展歷程整整走了近20年。
管樁型號分類
管樁分為后張法預(yù)應(yīng)力管樁和先張法預(yù)應(yīng)力管樁,預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PC管樁）和預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁（PTC管樁）及高強度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PHC管樁)。
先張法預(yù)應(yīng)力管樁是采用先張法預(yù)應(yīng)力工藝和離心成型法制成的一種空心筒體細長混凝土預(yù)制構(gòu)件，主要由圓筒形樁身、端頭板和鋼套箍等組成。
管樁按混凝土強度等級和壁厚分為預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(PC管樁)、預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁（PTC管樁）和預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁(PHC管樁)。PC樁的混凝土強度不得低于C50砼，PTC管樁強度等級不得低于C60，PHC樁的混凝土強度等級不得低于C80。PC樁和PTC樁一般采用常壓蒸汽養(yǎng)護，一般要經(jīng)過28天才能施打。而PHC樁，脫模后要進入高壓釜蒸養(yǎng)，經(jīng)10個大氣壓、180度左右的蒸壓養(yǎng)護，混凝土強度等級達C80從成型到使用的最短時間只需三、四天。
規(guī)格分類
管樁按外徑分為300毫米、350毫米、400毫米、450毫米、500毫米、550毫米、600毫米、800毫米和1000毫米等規(guī)格，實際生產(chǎn)的管徑以300毫米、400毫米、500毫米、600毫米為主
材料標準
鋼材材料
預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼棒 （pc 鋼棒）
預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼棒，執(zhí)行標準為GB/T 5223.3-2005，產(chǎn)品代號為SBPDL 1275/1420，主要規(guī)格有Ф7.1mm，ф9.0mm，ф10.7mm，ф12.6mm。包裝為盤卷。主要特點：屈服強度高達1275 MPa，拉伸強度高達 1422 MPa，延伸率良好（d8’5%）；表面有周期性變化的刻痕（3～6頭螺旋凹線），與混凝土有良好的握裹力，具有與7股鋼絞線一樣的粘結(jié)性能；由于采用的是低碳鋼，具有良好的點焊性能。使用PC鋼棒編籠，可以很方便地采用自動混焊工藝生產(chǎn)混凝土管樁。有良好的鐓鍛性能，應(yīng)用于現(xiàn)場施工時，可以端部鐓頭和滾絲；當作為鋼筋整體預(yù)張拉時，錨固極為方便。PC鋼棒成品卷起是在彈性范圍內(nèi)，故成品松卷后會自動伸直，而無需再矯直。該產(chǎn)品經(jīng)過各種嚴格的理化檢驗，是螺紋鋼和建筑線材的替代產(chǎn)品。
管樁型號實例：
PTC-500（70）A-C70-8
500mm表示管樁外徑，70mm表示壁厚，A表示有效預(yù)壓應(yīng)力為4Mpa，C70-表示砼強度，8，單位m，表示管樁長度
管樁按抗彎性能或有效預(yù)壓應(yīng)力值分為A型、AB型、B型和C型等，其有效預(yù)壓應(yīng)力值分別為4Mpa、6Mpa、8Mpa、10Mpa，其計算值應(yīng)在各自規(guī)定值的范圍內(nèi)，管樁的抗彎性能應(yīng)符合附錄C的規(guī)定。預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁主要考慮承受縱向壓力，其抗彎性能應(yīng)滿足管樁吊運和堆放要求。
以下是某預(yù)應(yīng)力管樁的施工方案，補充齊全。
某管樁有限公司的施工方案
預(yù)應(yīng)力管樁有PHC PC PTC 三種，是一種很成熟的施工工藝，在長三角、珠江三角、渤海灣工業(yè)廠房、民用建筑應(yīng)用廣泛，工藝簡單、施工質(zhì)量容易控制。沉樁工藝有兩種：靜壓和錘擊。目前長三角地區(qū)以靜壓樁為主。就上海地區(qū)而言，PHC-500（100）管樁單樁豎向承載力可達2000KN以上，PHC-A500(100)型管樁價格為105元/m，施工費用約為15元/m。
下面以此技術(shù)方案提供給你：
采用超高強預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(PHC樁)，打樁前需做好樁錘、樁架選擇，確定管樁齡期，打樁過程中插樁、錘打、接樁、送樁均采取了相應(yīng)的技術(shù)措施。該工程中PHC樁所具有的單樁承載力高、樁身耐錘擊性好、穿透力強、造價便宜等特點均得到很好的體現(xiàn)。
大廈主樓東西長36m，南北寬18m，地上20層，地下1層，建筑面積12000m2。采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)。建筑物總荷載約200000kN，最大單柱荷載6700kN o基礎(chǔ)采用筏板基礎(chǔ)，樁采用超高強預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(PHC樁)，規(guī)格為ф600×110，樁長24m(2根12m校對接)，主樓共打設(shè)93根樁，設(shè)計單樁承載力3100kN。
1 PHC樁特點
(1) 嚴格按照國標GB13476—92及日本JISA 5337標準生產(chǎn)，其混凝土強度等級不低于C80級。
(2) 單樁承載力高，設(shè)計范圍廣。在同一建筑物基礎(chǔ)中，可使用不同直徑的管樁，容易解決布樁問題，可充分發(fā)揮每根樁的承載能力。
(3) 單校可接成任意長度，不受施工機械能力和施工條件局限。
(4) 成樁質(zhì)量可靠，沉樁后樁長和樁身質(zhì)量可用直接手段進行監(jiān)測。
(5) 樁身耐錘擊和抗裂性好，穿透力強。
(6) 造價低廉。其單位承載力價格僅為鋼樁的1/3-2/3，并節(jié)省鋼材。
(7) 施工速度快，文明施工。
2 打樁準備
2．1樁錘的選擇
選擇樁錘時，必須充分考慮樁的形狀、尺寸、重量、入土長度、結(jié)構(gòu)形式以及土質(zhì)、氣象等條件，并掌握各種錘的特性。樁錘的夯擊能量必須克服樁的貫入阻力，包括克服樁尖阻力、樁側(cè)摩阻力和樁的回彈產(chǎn)生的能量損失等。如果樁錘的能量不能滿足上述要求，則會引起樁頭部的局部壓曲，難以將樁送到設(shè)計標高。鑒于本工程有軟、硬兩種土層，故選用了蒸汽錘，錘重8t。
2．2樁架的選擇
樁架的設(shè)置、安裝和準備工作對打樁效率有很大影響。樁架選用D—308S型履帶行走式樁架，其最大特點是移動靈活，使用方便，運行機構(gòu)為履帶，對路面要求比較低o
2．3 施工組織設(shè)計和樁位測設(shè)
根據(jù)打樁施工區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)情況和基礎(chǔ)幾何形狀，要合理選擇打樁順序，對周圍建筑物采取預(yù)防措施。根據(jù)樁基施工圖進行樁位測設(shè)。
2．4 堆存吊運
管樁一般需設(shè)計兩個支點(圖1)，其吊點需符合圖2所示的位置要求。管樁堆存需要使用軟墊(木墊)。管樁起吊運輸中應(yīng)免受振動、沖撞。
2．5 管樁齡期的確定
管樁從制造成型到打樁施工的間隔時間宜盡量長些，混凝土強度應(yīng)達到設(shè)計強度等級標準值以上(若在工廠制造，一般按80%的設(shè)計強度等級標準值出廠)，故要求現(xiàn)場要堆存一定量的樁，按“先進場樁先打”的原則，滿足管樁的強度要求。
2．6 檢查修整
管樁施工前應(yīng)再次逐根檢查，即檢查混凝土樁有無嚴重質(zhì)量問題，對管樁兩端應(yīng)清理干凈，施焊面上有油漆雜物污染時，應(yīng)清刷干凈。
3 打樁階段技術(shù)措施
3．1 插樁
樁打入過程中修正樁的角度較困難，因此就位時應(yīng)正確安放。第一節(jié)管樁插入地下時，要盡量保持位置方向正確。開始要輕輕打下，認真檢查，若有偏差應(yīng)及時糾正，必要時要拔出重打。校核樁的垂直度可采用垂直角，即用兩個方向(互成90°)的經(jīng)緯儀使導架保持垂直。通過樁機導架的旋轉(zhuǎn)、滑動及停留進行調(diào)整。經(jīng)緯儀應(yīng)設(shè)置在不受打樁影響處，并經(jīng)常加以調(diào)平，使之保持垂直。
3．2 錘打
因地層較軟，初打時可能下沉量較大，宜采取低提錘，輕打下，隨著沉樁加深，沉速減慢，起錘高度可漸增。在整個打樁過程中，要使樁錘、樁帽、樁身盡量保持在同一軸線上。必要時應(yīng)將樁錘及樁架導桿方向按樁身方向調(diào)整。要注意盡量不使管樁受到偏心錘打，以免管樁受彎受權(quán)。打樁較難下沉時，要檢查落錘有無傾斜偏心，特別是要檢查樁墊樁帽是否合適。如果不合適，需更換或補充軟墊。每根樁宜連續(xù)一次打完，不要中斷，以免難以繼續(xù)打下。
3．3 接樁
接樁時要注意新接樁節(jié)與原樁節(jié)的軸線一致，兩施焊面上的泥土、油污、鐵銹等要預(yù)先清刷干凈。當下節(jié)樁的樁頭距地面1—1．2m時，即可進行焊接接樁。接樁時可在下節(jié)樁頭上安裝導向箍(圖3)，以便新接樁節(jié)的引導就位。上節(jié)樁找正方向后，對稱點焊4—6點加以固定，然后拆除導向箍。管樁焊接施工應(yīng)由有經(jīng)驗的焊工按照技術(shù)規(guī)程的要求認真進行；施焊第一層時，宜適當加大電流，加大熔深。采用手工焊接，第一層用ф3．2或ф4．0的E4320型焊條，第二層以后用ф4．0—ф5．0的E4320型焊條，要保證焊接質(zhì)量。接樁焊接如圖
4所示。
3．4 送樁
為將管樁打到設(shè)計標高，需要采用送樁器，送樁器用鋼板制作，長4m。設(shè)計送樁器的原則是打入阻力不能太大，容易拔出，能將沖擊力有效地傳到樁上，并能重復(fù)使用。
4 打樁記錄和周圍建筑物觀察
打樁過程中應(yīng)詳細記錄各種作業(yè)時間，每打入0．5-1m的錘擊數(shù)、樁位置的偏斜、最后10擊的平均貫入度和最后1m的錘擊數(shù)等。
打樁過程中應(yīng)詳細觀察周圍建筑物沉降或上升情況，在建筑物上設(shè)置觀察點，利用遠處的固定水準點進行對比分析，從而確定沉降或上升情況。經(jīng)實測，裙樓東側(cè)3m處的建工園招待所沒有沉降或上升現(xiàn)象，僅頂板出現(xiàn)一些輕微裂縫?，F(xiàn)建工大廈竣工已1年多，招待所使用正常，對結(jié)構(gòu)無不良影響。
5 PHC管樁與基礎(chǔ)底板連接技術(shù)
為有效防止基礎(chǔ)上浮并保證基礎(chǔ)和樁基的整體協(xié)同工作，在筏板基礎(chǔ)鋼筋綁扎前，采用了如圖5所示的作法，從而保證了管樁與基礎(chǔ)的連接。土方開挖至設(shè)計標高露出管樁后，清理管樁孔內(nèi)的垃圾及污物，用十一夾板作底模，用12號鐵絲懸吊于孔內(nèi)，鋼筋按要求綁扎，用不低于C40的混凝土灌筑，混凝土中微摻UEA膨脹劑(摻量10%)。待基礎(chǔ)底板鋼筋綁扎時，管樁錨筋與基礎(chǔ)底板鋼筋要焊牢，基礎(chǔ)底板鋼筋與管樁樁頭也要焊牢。
6 試壓樁
6．1 試樁要求
為確定單樁承載力是否滿足設(shè)計要求，打樁前進行了單樁豎向抗壓靜載試驗。試樁數(shù)量為三組，第一組試樁1根，錨樁6根；第二組試樁1根，錨樁4根；第三組試樁1根，錨樁4根。試樁最大預(yù)加荷載為：第一組6200kN，第二組5000kN，第三組4000kN。
6．2 試樁標準
按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JQJ 94—94)單樁豎向抗壓靜載荷試驗中有關(guān)標準，采用慢速維持荷載法進行。
6．3 試樁裝置和加載時間
豎向靜載荷抗壓試驗采用錨樁橫梁反力裝置。整個加荷利用電動油泵帶動2臺5000kN油壓千斤頂加荷，用荷重傳感器、荷重顯示器和0．4級精密油壓表顯示荷載，電測位移計和機械表兩種手段同時測讀沉降值，計算機采樣、記錄、整理和打印數(shù)據(jù)。為防止儀器受外界干擾，特備有一空調(diào)封閉工作間，以保證儀器的正常工作。
試樁與錨樁沉樁10d后即可加載o
6．4 試樁結(jié)果
試樁、錨樁均為正式工程樁，第一根試樁要求加荷到6200kN，當加到第7級(4960 kN)時，1h后沉降量突然增大，達到16．67mm/h，且總沉降量已到38．06mm，顯然地基已達到破壞，因而終止試驗。根據(jù)試樁的Q—s曲線和s—1gt曲線顯示，極限荷載取4340kN。第二根試樁要求加到5000kN，當加到第9級5000N時，45min后沉降量突然增大，達15．25mm/h，且總沉降量已到36．51mm，顯然地基也已達到破壞，因而終止試驗。根據(jù)試樁的Q—s曲線和s—lgt‘曲線顯示，極限荷載取4500kN；第三根試樁要求加到4000kN。穩(wěn)定后又要求繼續(xù)上加2級到4800kN，此級穩(wěn)定后終止加載，極限荷載取4800kN。據(jù)此算出試樁結(jié)果統(tǒng)計特征值：Qum=4547kN，Sn=0．052，因此單樁豎向極限承載力標準值Quk=Qum=4547kN，滿足設(shè)計要求。
7 施工體會
(1) “重錘低打”能有效降低錘擊應(yīng)力。樁錘對樁頭的錘擊速度越快，在樁身上產(chǎn)生的應(yīng)力波強度也越高，即打樁應(yīng)力與錘擊速度成正比，所以為降低錘擊應(yīng)力并保持較好的貫入度，采用了較重的樁錘(樁錘重8t)和較低的速度施打，效果良好。
(2) 樁頭襯墊效應(yīng)對錘擊應(yīng)力也有直接影響。為延長錘擊作用時間、降低錘擊速度，并借以降低錘擊應(yīng)力，選用軟厚適宜的木樁墊，收到良好效果。
(3) 選擇合理的打樁施工順序，能減小樁的側(cè)向位移，對周圍建筑物不會有大的影響。
樁基側(cè)向位移是軟弱地基施工中經(jīng)常見到的一種現(xiàn)象，根據(jù)不同情況進行綜合分析，制訂出合理的打樁施工方案，并采取相應(yīng)措施，可以把打樁危害降低到最低限度。基礎(chǔ)形狀規(guī)則的打樁施工順序應(yīng)先里后外，由中心逐漸往外側(cè)對稱施工。本工程基礎(chǔ)形狀規(guī)則，施工時遵循“對稱施工”的原則，確保了基礎(chǔ)內(nèi)擠壓應(yīng)力的平衡。
打樁施工時，先打主樓樁——深樁(24m長)，后打裙樓樁——淺樁(9m長)；先打跨中樁，后打邊區(qū)樁；先打近樁，后打遠樁；先打毗鄰建筑物的樁，后打遠離建筑物的樁。通過采取以上措施，有效地降低了樁基的側(cè)向位移。
(4) 防震溝的設(shè)置有效地降低了對臨近建筑物的影響，裙樓東側(cè)建工園招待所基礎(chǔ)為條形鋼筋混凝土基礎(chǔ)，深1m，基礎(chǔ)底板邊離大廈地下室外墻僅2.5m，樁基施工前開挖了一條寬0．8m、深2m的防震溝，溝中滿填黃砂，經(jīng)觀察和檢測，在整個施工過程中，對招待所結(jié)構(gòu)無不良影響。
(5) PHC樁采用C80混凝土，強度高；鋼筋采用預(yù)應(yīng)力螺旋筋，抗裂性好，因此成樁質(zhì)量可靠，不易損壞，實際施工中，僅2根樁破裂，補救措施也方便快捷。
(6) 采用PHC樁，可做到現(xiàn)場清潔，文明施工。
市場需求
大的背景
管樁行業(yè)需求預(yù)測分析
按 [1] 各省政府與國家保障性安居工程協(xié)調(diào)小組簽訂的工程建設(shè)目標責任書，2011年全國開建的保障房總量為1000萬套，投資金額將高達1.4萬億元。此外，據(jù)溫家寶總理于2011年2月27日透露的信息，往后五年，保障房建設(shè)將達到 [2] 3600萬套，住房的覆蓋率可以達到20%。同時，根據(jù)中國社會科學院預(yù)測，“十二五（2011年-2015年）”期間，中國房地產(chǎn)行業(yè)投資額將超過30萬億元。
預(yù)測
預(yù)計2012年PHC管樁的需求量將達到3.8億米；到2016年，PHC管樁的需求量將達到5.98億米左右的規(guī)模。按照2011年全國產(chǎn)能利用率計算，到2016年全國PHC管樁產(chǎn)能需達到8.1億米左右才能滿足產(chǎn)量增長的需求。按PHC管樁每條生產(chǎn)線150萬米/年計算，能容納231條新的生產(chǎn)線
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