先张法预应力高强度混凝土管桩的生产
和施工监理质量控制
西安普迈项目管理有限公司 岩土专业资深专家 张宪昌
一、先张法预应力管桩简介
先张法预应力高强度混凝土管桩，代号PHC，以下简称PHC桩，或称PHC管桩。
PHC管桩，按桩身混凝土的有效预应力值和抗弯性能分A型、AB型、B型、C型等四种类型。主要区别在管桩预应力主筋的数量和直径上区分，PHC管桩混凝土强度等级为C60～C80，，市面上多采用C80.管桩的外径从300～1000不等；管桩壁厚70～130不等；详见表1（附后）。管桩的单节长度为8米－15米不等。工程中依据地层状况，试桩后的单桩承载力值和建筑物的体型、结构荷载分部形式等选择桩长和桩径。标准图集规定：PHC桩的长径比值：对摩擦桩不宜大于100；端承桩不宜大于80。
二、PHC管桩的生产材料要求和生产过程
（一）PHC管桩的生产材料要求
1、钢材
主筋采用预应力混凝土用钢棒SBPDL1275/1420,其质量应符合冶金标准《预应力混凝土用钢棒》YB/T111-1997标准。桩端板和桩端套箍的材料性能应符合国标《碳素结构钢》GB/T700-1988要求。
2、水泥
PHC桩生产用的水泥应是42.5R级及其以上的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、管桩水泥。
3、粗骨料
PHC桩生产所用骨料最大粒径介于20～25毫米间，其质量标准应符合国标《建筑用卵、碎石》GB/T14685-2001的规定。
4、细骨料
PHC桩宜采用硬质粗中砂，细度模数要求2.3～3.4，砂的质量标准应符合国标《建筑用砂》GB/T14684-2001的规定。
5、外加剂
PHC桩所用外加剂，应符合国标《混凝土外加剂》GB/8076-1997的规定，但严禁使用氯盐类外加剂。PHC桩生产中加入适量的石英粉（二氧化硅），掺入量各生产厂家均不外泄，属保密指标。石英粉在高温高压下产生重新结晶，形成新的晶体构架，从而提高管桩的抗弯强度。
（二）PHC管桩的制作过程
目前在西安地区生产PHC管桩大约有7～8家，其中生产组织管理较规范，产品质量较好的有西安华建管桩有限公司（在蓝田）和西安康特管桩有限公司（在西安泾河工业园区）。
1、管桩砼浇筑：
目前各厂家生产PHC管桩均采用电子计量配料，旋转离心振捣成型。其旋转转速分四级：第一级为初速约20～30转/分，其作用是调整砼骨料均匀分配；第二级中速，第三级中高速、第四级为高速，高速达900转/分～1200转/分，控制粗骨料离心力为40G。骨料在40G的加速度作用下，高速向外侧运动，充分密实。在管桩的横切面上骨料粒径形成：从内到外的由小变大的有序紧密排列（见照片：桩体切面）。桩环形断面上的骨料粒径从外到内由大到小的有序密实排列，大大提高了管桩弯矩值和强度值，旋转持续时间13分钟后，连模送入蒸养池。
2、管桩一级蒸养
管桩在85℃温控下和一个大气压力下蒸养8小时后出池脱模，此时的PHC管桩已达到设计强度值的70％；脱模后的PHC桩立即送入蒸压釜进行二级蒸养。
3、PHC桩的二级蒸养
管桩的二级蒸养在压力釜中进行，其压力控制在10个大气压，温度控制在180℃条件下养护12小时后，PHC桩强度达到C80的100％，出釜自然降温后为成品桩。
三、PHC桩的进场验收检查：
（一）预应力管桩进场后的外观检查：
1、外表顺直，光洁，颜色略为深灰色、色差均匀，表面光洁无麻面，无空洞，无气泡，无修补痕迹、无胀膜漏浆、无裂纹、无断裂。如存在空洞、漏浆、断裂为不合格桩。
2、桩端钢板无变形，锚固结实，无孔洞，无受损变形，无漏浆；桩内孔呈圆形，内壁呈均匀旋转痕迹，端头钢板垂直、平整。端板变形、不平、不垂直为不合格桩。
3、桩头套箍无变形、无漏浆、无孔洞。套箍严重变形，形成漏浆、有洞为不合格桩。
4、检查桩身上各种标注是否齐全，长度符合要求，壁厚符合要求。内壁光滑浑圆。
5、进场资料检查
保证资料检查；钢筋保证资料齐全，检验试验合格，沙料含泥量报告，骨料压碎指标检验报告，配合比资料（注：有的厂家不提供配合比资料，因为配合比中另外加入了高强度外加剂，属保密性的商业密秘不外传）。水泥安定性试验，水泥强度试验资料等齐全真实，当送复印件时应注明原件存放处，同时检查时间是否过期。
钢筋的保证资料检查，质保证书的时间、规格、用量、所用工程名称等是否与本工程相符合。是否盖有销售单位印章，是否注明原件存放何处等是否正确有效。
四、PHC管桩的施工质量控制：
1．准备工作
（1）场地应平整、坚实，便于压桩机行走和压桩；
（2）检查动力电源（380V）或自带柴油发电机是否到位；
（3）基坑开挖尺寸符合要求，桩位定点放线经验收是否符合要求；
（4）PHC管桩进场运输通道是否畅通，管桩进场验收合格；对不合格的桩标注记号，并书面通知退场；
（5）压桩方案及压桩队人员上岗证已审查合格；
（6）压桩机压力表曲线已审查合格，压桩机上配重已核实，满足工程桩的承载力极限值要求；机械正常；
2．压桩过程质量控制参数
（1）桩的垂直度不大于0.5%，对轴线偏差不大于50；
（2）每根桩的接头不得超过3个，每节桩的接头可用焊接（二氧化碳保护焊）连接。检查焊工上岗证、焊接是否符合要求；
（3）熟悉压桩机型号，桩机自身（不含配重时）重量、配重、最大压力、压桩机边距尺寸，最大压力应与桩机自重加配重相符合；同时不小于单桩设计极限承载力值；
（4）压桩过程中检查压力表的变化，当压力表突然下降或回零时，记录该变化深度；
（5）压桩过程中发生异常响声、压桩机顶起或偏斜时，应注意压桩的深度，并做记录，分析原因；
（6）压桩过程中遇桩裂纹，桩头混凝土脱皮或抱桩机打滑等现象，应立即停止，分析原因并做好记录后再压；
（7）送桩的长度一般为2.00～5.00m，但不宜超过8米，严格控制送桩长度，控制桩顶标高；超压或送不到位，给筏板和防水施工带来麻烦。
（8）最后一节桩压到离地表一定高度（约1.00米左右）时，开始送桩，送桩时监理人员应到操作室观察压力表读数，该送桩读数为该桩的最终压力读数，作为记录读数；
（9）桩基技术规范规定（黑体强条）：工程桩应进行承载力和桩身质量检验，首选送桩时压力表读数低的桩，作为桩承载力检测对象；旁站记录上应记录，本施工班压入桩数、桩长、送桩压力表读数，有无异常等。
3、PHC工程桩桩头的处理
(1)工程桩上端2m内应采取有效防水措施。工程桩桩头应清理干净，不得有油污、铁锈、泥土等，内壁作防水处理，并下园板，焊4Φ10筋，L=1100,上端与端板焊接，内浇砼，上焊6Φ18，锚入筏板长500－700。监理人员检查托板钢筋的焊接长度、数量、规格及防水等是否符合要求；
（2）工程桩完成后，桩基单位给总包单位交基坑和桩位，此时监理人员参加实测桩位的轴线偏移，实测桩顶标高偏差。对轴线和标高偏差超标者（规范要求值）时，通过设计院出变更处理。
五、管桩施工技术资料
1、 PHC桩施工方案，管理人员名单及上岗证；
2、 PHC桩出厂的保证资料；
3、 PHC承载力检测报告（包括大小、应变检测资料）；
4、 按楼号形成的桩位竣工平面图（含实测的桩顶标高记录）。该记录上应有桩基施工单位签名、监理确认签字、接收单位及甲方代表签字；
5、 桩位测量放线定位图（含放线用的测量控制点位置和坐标与标高）资料；
6、 PHC桩压桩过程中形成的一系列记录资料；
7、 在压桩过程中，监理人员应跟踪检查压桩记录表的及时、准确性，防止压完后写回忆录。
（附：PHC桩生产过程照片14张）
2009年10月28日
 
1.PHC桩主筋所用预应力砼钢棒 2.PHC桩筋笼入模实况
 
3.PHC桩端板与主筋连接实况 4.PHC桩浇注砼实况
 
5.PHC桩封模及预应力张拉实况 6.PHC桩离心式旋转振捣实况
 
7.PHC桩离心式振捣后入池一级蒸养 8.蒸养池一级蒸养压力值
 
9.压力釜二级蒸养实况 10.经压力釜二级蒸养出釜的成品桩
 
11.桩切面,粗骨料粒径从外向内逐渐变小的有序排列 12.桩头端板变形,套箍变形, 有空洞,不合格桩
 
13.PHC桩力学性能表1 14.PHC桩力学性能续表1
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