摘要：探讨影响预应力高强混凝土管桩质量的各种因素，包括预拌混凝土、配合比设计、布料、离心工艺及养护方法等，提高产品质量，提升经济效益。
关键词：预应力高强混凝土管桩；生产；质量控制
1.产品概况
预应力高强混凝土管桩（PHC管桩）充分利用了预应力工艺及离心成型法，是一种细长的离心混凝土预制构件，主要利用挤土或者半挤土的桩基形式，将建筑荷载传送给地基土的一种受力杆件，具有一定的抗弯、抗压性能。强度等级为C80，按照桩身抗裂弯矩大小的不同可以将其分成A型、AB型、B型、C型。主要利用静压法与锤击法，桩尖的形式主要有开口型、十字型及锥型三种，桩节之间利用端头焊接实现连接。
2.结构特性
2.1单桩承载力高
由于PHC管桩桩身混凝土强度高，可打入密实的砂层和强风化岩层，由于挤压作用，桩端承载力可比原状土质提高70% ～80%，桩侧摩阻力提高20%～40%。因此，PHC管桩承载力设计值要比同样直径的沉管灌注桩、钻孔灌注桩和人工挖孔桩高。
2.2沉桩质量可靠
PHC管桩是工厂化、专业化、标准化生产，桩身质量可靠；运输吊装方便，接桩快捷；机械化施工程度高，操作简单，易控制；在承载力，抗弯性能、抗拨性能上均易得到保证。
2.3应用范围广
PHC管桩是由侧阻力和端阻力共同承受上部荷载，可选择强风化岩层，全风化岩层，坚硬的粘土层或密实的砂层（或卵石层）等多种土质作为持力层，且对持力层起伏变化大的地质条件适应性强，因此适应地域广，建筑类型多。广泛应用于60层以下的多种高层建筑以及工业与民用建筑低承台桩基础，铁路、公路与桥梁、港口、码头、水利、市政、构筑物，及大型设备等工程基础。
3.预应力高强混凝土管桩的生产质量控制
在PHC管桩的生产过程中，管桩产品经常会出现一些外观和内在质量的问题，对建设工程的整体质量构成极大的威胁。因此，对管桩质量造成影响的各种因素进行分析，提高管桩的质量是十分有必要的。
3.1预拌混凝土
混凝土的原材料主要有水泥、骨料、外加剂、水和掺合物等。原材料是提高混凝土和管桩质量的第一要素，亦是质量监控的第一关口。
3.1.1水泥
优先采用强度等级不低于42.5R的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。水泥的安定性必须合格，且与所用的减水剂相容性好。水泥胶砂强度必须达到要求且有一定的富余量。
3.1.2骨料
①细骨料采用质地坚硬、洁净、级配良好的天然砂或人工砂。天然砂细度模数宜为2.5～3.2，人工砂细度模数可为2.5～3.5，其质量技术要求符合GB/T14684的规定，且砂的含泥量不大于1%，氯离子含量不大于0.01%，硫化物及硫酸盐含量不大于0.5%。
②粗骨料应采用质地坚硬、洁净、级配良好的碎石或破碎的卵石。其针片状颗粒含量、泥块含量等质量技术要求符合GB/T14685的规定。粗骨料采用连续级配，含泥量不大于0.5%，最大粒径不超过25mm，且应小于钢筋净距的3/4。
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3.1.3外加剂
混凝土中所用的外加剂不应对管桩产生有害影响，其质量要求符合GB8076《混凝土外加剂》中的相关规定。使用前应按GB8076有关规定对外加剂进行检验，并检验对水泥的适应性，符合GB8076的要求方可使用。
3.1.4水
混凝土拌合用水应满足JGJ63规定，采用自来水或洁净的河水，严格控制氯化物和硫酸盐含量，不得使用海水。
3.1.5掺合物
混凝土中所用的掺合物宜采用硅砂粉、矿渣微粉、粉煤灰或硅灰等，硅砂粉的质量应符合JC/T950-2005中表1的有关规定，矿渣微粉的质量不低于GB/T18046-2008表1中S95级的有关规定，粉煤灰的质量不低于GB/T1596-2005中Ⅱ级F类的有关规定，硅灰的质量应符合GB/T18736-2002中表1的有关规定。
3.2配合比设计
按工艺必须采用离心成型方法，而离心混凝土有其固有的特性。①离心混凝土体积缩小10%～20%；②容重增加8%左右，离心后混凝土密度2650～2700kg/m³；③水泥损失5%～8%；④挤出水量20%～30%；⑤混凝土强度等级比一般振实混凝土提高20%～30%。鉴于上述特点，管桩混凝土配合比设计，可按照普通混凝土设计步骤进行，在得出每立方米原始混凝土的材料用量以后，再乘以离心调整系数或离心混凝土出料系数，最后得出每立方米材料用量。
3.3布料
在管桩生产中，布料工序本来是比较简单而容易做到的工作。而在实际生产中却往往被人们所忽视，常见的弊病是：①布料不均匀平整，在整条管模上出现高低不平的峰状结构，致使离心效果不好，造成管壁厚薄不均或一头厚一头薄的现象。有时由于管模两端的端头裙板内部未塞满混凝土料，造成管桩成品端头出现蜂窝或空洞。②由于布料操作不细心，往往会使混凝土料成堆、大方量的下落，致使钢筋笼焊点脱落，主筋下塌，甚至箍筋散架，又未能及时捆绑扶正，酿成肉眼看不到的隐患。
3.4离心工艺
离心对混凝土结构形成机理和对混凝土性能的影响，是一个较为复杂的理论问题和工艺。在离心过程中，混凝土拌合物同时受到离心力、重力及冲击振动力的作用。大颗粒沉降速度最快。首先沉降至最外层，水泥砂浆填充于大颗粒问的空隙中形成密实的混凝土层。剩余的水泥砂浆和部分水泥净浆沉积在制品内壁，形成砂浆层和净浆层，多余的水分被挤出。管桩生产对离心参数的选定，是一个较为复杂的理论问题。在生产过程中必须坚持理论联系实际的原则，求得速度与时间相关的最佳值。一般说来，离心速度快，离心时问可以短些，离心参数的优劣要以离心效果为准则。
3.5养护方法
管桩分为蒸汽养护和蒸压养护两个阶段。当混凝土温度大于70℃时容易发生延迟性钙钒石反应，此反应产生膨胀影响微观结构，因此很多国外标准要求混凝土养护温度不大于70℃。管桩经蒸汽养护达到脱模强度后，脱模放入高压釜中进行10个大气压约180°C的蒸压养护。
4.结束语
预应力高强混凝土管桩具有桩身质量可靠、适应性强、造价经济等优点，使其在工程建设应用十分广泛、应用前景广阔。但管桩的施工质量控制及遇到问题的处理经验尚不够丰富。随着预应力混凝土管桩技术的不断推广和发展，以及人们对管桩的理论和工程实践经验的不断积累，预应力管桩技术水平将会不断提高，避免管桩质量问题的出现，从而在工程中发挥出更好的经济效益。
参考文献：
[1]陈日明.预应力高强混凝土管桩生产过程质量控制与管理[J].广东建材，2010，第4期.
[2]刘净，罗杰.浅谈预应力高强混凝土管桩的生产和应用前景[J].城市建设理论研究，2014，（7）.
作者：纪维健，男，助理工程师，1991年10月5日出生，籍贯山东泰安。
论文作者:纪维健
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/9/25
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