管桩知识问答.docx
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管桩知识问答
预应力混凝土管桩相关学习和探讨
一、管桩基础知识
1、什么叫混凝土？
什么叫钢筋混凝土？
由胶结材料水泥和水、砂、石、减水剂等按照一定比例配制，经搅拌、成型、养护、凝结、硬化而成的复合固体建筑材料，称为混凝土。
在混凝土中加入一定比例的钢筋所组成的混合物称为钢筋混凝土。
2、什么是预应力混凝土结构？
预应力混凝土管桩可分为哪几种品种？
A、预应力混凝土结构就是混凝土构件在承受外荷载之前，人为地预先通过张拉钢筋对混凝土结构施加预压应力。
构件承受外荷载后，此项预压应力将抵消一部分或全部由外荷载所引起的拉应力。
预应力能提高混凝土承受荷载时的抗拉能力，增加结构的刚度，防止或延迟裂缝的出现。
B、依据国标GB13476-2009的规定：
按照混凝土强度等级划分，可分为预应力混凝土管桩（代号PC）和预应力高强混凝土管桩（代号PHC）。
JC888规定：
凡小于GB13476规定最小壁厚的先张法预应力混凝土管桩为预应力混凝土薄壁管桩（代号PTC）。
3、管桩按混凝土有效预应力值或管桩的抗弯性能可分为哪几种型号？
管桩按抗裂弯矩和极限弯矩的大小分为A型、AB型、B型、C型。
4、管桩应采用什么标号的水泥及其质量要求？
生产预应力混凝土桩所采用的水泥的强度等级为：
标号不低于42.5的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥，其质量要求应分别符合GB175、GB1344的规定；禁止使用火山灰质硅酸盐水泥。
5、管桩应采用什么样的细骨料、粗骨料？
细骨料：
砂子采用硬质洁净的天然中粗砂，细度模数为2.3~3.4之间，其质量应符合GB/T14684的规定。
粗骨料：
石子应选择质地坚硬、级配良好表面粗糙的石灰岩、花岗岩、辉缘岩碎石，其粒径（PHC、PC）不大于25mm，对于PTC桩其最大粒径不大于20mm，且不超过钢筋净距的3/4，其质量应符合GB/14685的规定。
6、管桩应采用什么样的外加剂？
外加剂的质量应符合GB8076的规定，严禁使用氯盐类外加剂，宜优先采用适合与热养护的高效减水剂，外加剂不得对管桩产生有害影响，使用前必须进行试验验证。
7、预应力主筋应采用什么钢材？
螺旋筋宜采用什么钢材？
预应力主筋应采用预应力混凝土用钢棒，其质量应分别符合GB/T5223.3-2005的规定，低松弛预应力螺旋槽钢筋。
螺旋筋应采用冷拔低碳钢丝、低碳钢热轧圆盘条，其质量应分别符合GB50204、GB/T701的规定。
8、为什么在管桩两端2.0m长度范围内螺距加密?
桩在施打过程中桩头受到一个向外扩张的力，在桩头两端螺旋筋加密能增加桩头的包裹力，防止管桩在施打时应力集中把桩头打坏。
9、管桩用预应力钢筋φ7.1、φ9.0、φ10.7其公称直径、基本直径、横截面积、每米重量是多少？
φ7.1、φ9.0、φ10.7公称直径分别为7.1mm、9.0mm、10.7mm；其基本直径分别为：
7.25mm、9.15mm、11.1mm；其横截面积分别为：
40.0mm2、64mm2、90mm2；每米重量分别为：
0.314kg/m、0.502kg/m、0.707kg/m。
10、简述管桩产品的基本特点？
适应面广；规格齐全；强度高；抗裂、抗弯性能好；质量稳定；性能可靠；成桩质量可靠性高；运输吊装方便；施工现场简单；不污染环境、符合环保要求；经济效益好。
11、管桩的管节标记表示方式？
例：
外径500mm，壁厚100mm，长度12m的A型预应力高强混凝土管桩的标记为（标记于距端头1.0~1.5m处的管外表面）：
PHC500A100-12GB13476，。
12、预应力筋的最小配筋率是多少？
其根数不得少于多少？
最小配筋率不低于0.4%，并不得少于六根。
13、预应力主筋净保护层厚度不得小于多少？
PHC、PC桩的主筋净保护层厚度不得少于25mm；而PTC桩的主筋净保护层厚度不得少于20mm。
14、管桩场地堆放及运输应注意哪些事项？
①管桩混凝土强度达到设计强度后才能出厂；
②管桩吊运应轻吊轻放，严防碰撞；
③管桩堆放、吊运支点为两头分别距桩头0.21L，起吊时，绳索与桩的夹角≥45度；
④施打前管桩吊点位置绳索吊起一头离桩头0.21L。
⑤堆放场地应平整坚实。
⑥管桩应按不同规格、长度及施工流水顺序分别堆放。
⑦当场地条件许可时，宜单层堆放；叠层堆放时，外径为500~600mm的管桩不宜超过7层，外径为400~450mm的管桩不宜超过8层。
外径为300~350mm的管桩不宜超过9层
⑧叠层堆放管桩时，应在垂直于管桩长度方向的地面上设置2道垫木，垫木应分别位于距桩端0.21倍桩长处；底层最外缘的管桩应在垫木处用木楔塞紧以防滚动。
⑨垫木宜选用耐压的长木枋或枕木，不得用有棱角的金属构件替代。
管桩的运输：
无论是汽车运输还是铁路运输或船运，均应该将管桩一根挤一根平行放置，一层叠一层错位放置，小直径桩、短桩放上层，一堆成一个整体。
汽车运输更要注意要用长挂车，桩的悬臂不超过1.5m。
15、施工时，管节焊接前应注意哪些事项？
①当管桩需要接长时，其入土部分桩段宜高出地面0.5~1.0m。
②下节桩的桩头处宜设导向箍以方便上节桩就位。
接桩时上下节桩段应保持顺直，错位偏差不宜大于2mm。
③管桩对接前，上下端板表面应用铁刷子清刷干净，坡口处应刷至露出金属光泽。
④焊接时宜先在坡口圆周上对称点焊4~6点，待上下桩节固定后拆除导向箍再分层施焊，施焊宜由两个焊工对称进行。
⑤焊接层数不得少于二层，内层焊渣必须清理干净后方能施焊外一层；焊缝应饱满连续。
⑥焊好的桩接头应自然冷却后才可继续锤击，自然冷却时间不宜少于8分钟；严禁用水冷却或焊好即打。
二、管桩生产工艺
1、管桩生产的工艺流程：
螺旋筋冷拔—预应力筋下料→骨架滚焊→端头板加工→套箍板的制作→桩套箍的焊接→砂石备料→减水剂及水泥、水、掺和料准备→砼配料（送料）→砼布料（含合模）→预应力张拉→离心成型→常压养护→脱模、清模、装模→质检、标记印刷→压蒸养护→成品堆放
2、混凝土配料时，原料所允许的误差、投料顺序及搅拌时间的控制。
①根椐混凝土配料表，用电子称计量原材料；
原料称重允许误差：
砂石为±2%；水泥、掺和料、水为±1%；减水剂为±0.5%
②搅拌机搅拌时间的投料顺序：
启动搅拌机后，投料顺序：
砂--水泥--水--石子、减水剂（同时）
③搅拌均匀就可以出料（总时间控制在2分钟内）
3、混凝土搅拌好后，给管模布料时要注意的事项：
①布料顺序：
先中间—后两端—再中间
②布料要求：
布料应基本要均匀，头尾略多一些；平车上的混凝土应全部铲入模内。
4、布料完成后，合模时要注意的事项：
①两侧的模边需清理干净，不能留有混凝土料；
②上、下模要对齐；
③合模螺栓要打紧。
5、张拉过程的控制：
①要保证张拉机的张拉头对准管模中心，与管模上的张拉丝杆间不能有夹角；
②张拉时要控制给油速度，保持平稳，并且应断续进行，至少停顿3次，并要有足够时间使得应力得到传递，不能一次拉到位；
③张拉时必须严格按工艺表上要求的张拉值张拉，既不能高也不能低。
④预应力钢筋张拉应力的控制：
张拉时控制应力为：
бcon＝0.70fptk（fptk为预应力强度标准值），当管桩制作中预应力钢筋需超张拉，可比设计要求提高3%，并应符合GB50204的规定。
6、离心过程的控制：
①离心过程：
分为低速—低中速—中速——高速5个过程；
②高速离心时，管模跳动大应降速，但要适当增加高速离心时间；料太干时应增加低速离心时间；
③离心结束后，速度必须降至800转以下时才能进行刹车。
④离心分阶段进行的原因
离心成型对于制造预应力混凝土管桩来说是一个十分重要的序，它会影响管桩混凝土强度和沿整根管桩长度上的混凝土均匀性。
低速、低中速阶段的作用主要是在离心力的作用下，使投入管模内的混凝土均匀分布；高速阶段的主要作用是在离心力的作用下，使混凝土混和物更加密实；中速起着承上启下的过渡作用，同时能使混合物中固相颗粒分布更均匀更稳定的位置。
7、管桩常温养护过程的控制：
①常温养护分为四个阶段：
静停、升温、恒温、降温；
②升温速度不能过快，一般控制在35℃/h;
③管模放置时尽量做到：
上大下小，下长上短。
8、管桩脱模时的要求：
①放张顺序：
尾板—边螺丝—档板—头板；
②拆尾板螺栓时，必须对称交错拆卸；
③起吊上模和管桩时，不得强行起吊，要轻吊轻放。
9、管模清理的要求：
①管模拆开后，必须将模边止口的杂物清除干净，并刷一层薄薄的柴油；
②模底要清扫干净，并均匀地喷上一层脱模剂，不能有脱模剂聚集现象；
③上模也要清理干净，并均匀地喷上一层脱模剂；
④头、尾板上的水泥块要清干净，刷一层薄柴油；
⑤管模上的合模螺栓及张拉螺栓须上机油。
10、装模要求：
①笼筋入模时，要轻吊、轻放，以防笼筋松散；
②装张拉螺栓时，要先将张拉螺栓涂上机油，然后用手拧进端板几圈，再用风炮打紧；端板要紧贴头尾板，不能有缝隙。
③松散了的环筋要挷扎好，笼筋摆放要顺直；
④抱箍板要整好型；
⑤尾板、挡板要紧贴管模，并用锁紧螺母锁紧；
11、螺旋筋冷拔：
①冷拔时，冷拔次数不得过少；
压缩量计算公式：
d2=0．85～0．90d1
注：
式中d1--为该次拔前钢丝直径d2--为该次拔后钢丝直径
②冷拔后的钢丝表面不得有裂纹，机械损伤；
12、预应力钢棒下料、镦头：
①钢筋下料长度的误差值：
长度≤15m时不得大于1.5mm，长度＞15m时不得大于2mm；
②钢筋端面应平整，不得有飞边、毛刺；
③不同厂家、不同级别的钢筋不能混用；
④大量镦头前应先试镦，当镦头的外形圆整，不歪斜，不开裂时，才正式镦头；
13、滚焊的要求：
①镦好头的主筋滚焊前应进行编组，同一条管桩的主筋长度相对误差值不大于1.5或2.0mm。
②焊接时电流大小要控制好，既要保证焊接强度，但又不宜过烧，破坏主筋的抗拉强度;
③钢筋骨架成型后，各部分尺寸应符合以下要求：
主筋：
间距偏差不得超过+5㎜；
螺旋筋间距：
中间部分为80㎜，两端加密为45㎜，间距偏差不得超过+5㎜；箍筋加密区长度：
2000㎜。
④最后一圈螺旋筋距主筋端头4～5㎜；
14、蒸压养护过程分为哪几个阶段：
①分为四个阶段：
升压阶段--恒压阶段--降压阶段--降温阶段；
②要严格控制升温及降温的速度。
三、管桩常见的质量问题及原因分析
1、混凝土抗压强度达不到规定指标：
①过分考虑节约水泥，节约减水剂；
②碎石质量差、或质量波动大；
③混凝土搅拌质量差；
④减水剂质量差；
⑤养护制度不合理，放张脱模强度低，蒸压养护时恒温温度偏低或时间偏短；
⑥实验人员试块质量不行、操作不规范；三个试体本身离散性大。
针对以上情况，改进方法是提高实验人员和管理人员的技术素质，改造搅拌楼及上料、称量系统，同时还要改善养护制度。
2、端头板倾斜：
①钢筋定长切断不准、使镦头后受拉钢筋长度不一致；
②对于用以拉头中心丝杆为张拉杆中心的工艺，丝杆容易偏斜，或丝杆与拉头本身平面不垂直所致；
3、桩头丝孔蜂窝或桩头混凝土做空：
混凝土混合比不适当；或混凝土混合物太干硬，都是造成混凝土和易性不良的直接原因。
混凝土混合物和易性还可以，但是浇注时不均匀，特别是桩头缺料、填塞不能饱满，以及离心制度不当是造成端面蜂窝和桩头做空的外部原因，造成丝孔蜂窝的另一个原因则是螺钉未拧紧，引起水泥浆流出。
蜂窝和桩头做空均能削弱桩头的坚固性，在锤击法施工中很容易将桩头打烂。
4、桩身弯曲：
①钢筋定长切断不准，使主筋受力不均匀，混凝土横截面受压不均匀，造成外观上弯曲；
②张拉过程、离心过程、甚至蒸养过程中，由于镦头质量问题、钢筋质量问题，在上述过程中造成少量主筋断裂，使整个桩混凝土横截面上变成偏心受压了，这样桩外观上造成弯曲；
③管桩模具刚度不够或本身制造上不同心，平直度不好，造成制的管桩外形弯曲。
5、外表面麻面、粘皮与合缝跑浆：
①麻面——混凝土和易性问题和钢模过热；
②粘皮——脱模剂选择不当或脱模强度过低；
③合缝跑浆——纵向，主要是模具变形、垫条不佳、合模时合口未清理干净或未对称上拧螺丝；环向，裙板圆顺不良和未放合适的环形密封条。
6、管桩内表面浮浆过厚、内表面出现波峰状：
①C3A含量较大，超过8%；
②粉状物料过多；
③水泥或外掺矿物质粉料细度过细，饱水性好，离心时水分不易离析出来；
④水泥品质与减水剂二者匹配不好；
⑤摸具变形或离心机不均匀沉陷等造成离心速度上不去，高速时模具跳动，所谓混凝土离不硬；
⑥离心制度不良、高速离心阶段转速过慢，时间过短。
7、内壁露石：
①混凝土配合比不佳；
②石子级配不好；
③离心制度问题；
④离心不平稳。
8、减少“白霜”现象：
离心时中速时间过短，内分层严重，便产生，要彻底消除“白霜”现象是不可能的，这是必然的物理化学现象，但是合适的离心制度可以减少这种现象；
对于掺有氧化硅质的材料，在蒸压条件下不但可以增加混凝土强度，还可以消除大部分的“白霜”。
四、管桩施工方面的基本本知识
1、管桩的施工方式有哪几种？
主要设备有哪些？
管桩的施工方式有六七种之多。
目前使用的主要有打入法和压入法两种。
主要设备有柴油锤打桩机和静力压桩机。
2、管桩施打前有哪些准备工作？
①认真检查打桩设备各部件的性能，以保证正常作业。
②检查管桩外观质量，注意在运输过程中有无损伤，管桩标记是否清晰。
③根据施工图绘制桩位编号图。
④测定和标出场地上的桩位，其偏差不得大于20mm。
⑤在桩身上划出以m为单位的长度标记。
3、管桩施打顺序编排的基本原则
①根据桩的密集程度以及周围建筑物的关系：
若桩较密集，且距建筑物较远，场地开阔时，宜从中间向四周进行。
若桩较密集，场地狭长，两端距建筑物较远时，宜从中间向两端进行。
②根据桩的入土深度，宜先长后短。
③根据桩的规格，宜先大后小。
④根据建筑物的高层与低层的关系，宜先高后低。
4、管桩施打的基本规定有哪些？
管桩基础工程竣工验收要具备哪些文件资料？
①管桩施打的基本规定如下
第一节桩起吊就位插入地面的垂直度偏差不得大于0.5%，并宜用长条水准尺或其他测量仪器校正，必要时，宜拔出重插。
施打中，桩棰、桩帽、桩身中心线应重合。
当桩身倾斜率超过0.8%时，应找出原因并设法纠正；当桩尖进入硬土层后，严禁用移动桩架等强行回扳的方法纠偏。
在较厚的粘土、粉质粘土层中施打管桩，不宜采取大流水打桩施工法，应将每一根桩一次性连续打到底，尽量减少中间休歇时间。
桩数多于30根的群桩基础，应从中心位置向外施打；承台边缘的桩，待承台内其他桩打完并重新测定桩位后，再插桩施打。
如实、及时、准确的做好管桩施工记录。
②管桩基础工程竣工验收要具备文件资料
工桩基设计文件和施工期图，包括图纸会审纪要、设计变更通知书等；
桩位测量放线图，包括工程基线复核签证单；
工程地址和水文地质勘察报告；
经审定的施工组织设计或施工方案，包括施工中的变更文件及资料；
管桩出厂合格证及管桩技术性能资料（产品说明书）；
打桩施工记录总汇，包括桩位编号图、现场绘制的管桩收锤回弹曲线；
打桩工程竣工图；
成桩质量检查报告；
单桩承载力检测报告；
质量事故处理资料。
5、管节焊接前应注意哪些事项？
①当管桩需要接长时，其入土部分桩段宜高出地面0.5~1.0m。
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②下节桩的桩头处宜设导向箍以方便上节桩就位。
接桩时上下节桩段应保持顺直，错位偏差不宜大于2mm。
③管桩对接前，上下端板表面应用铁刷子清刷干净，坡口处应刷至露出金属光泽。
④焊接时宜先在坡口圆周上对称点焊4~6点，待上下桩节固定后拆除导向箍再分层施焊，施焊宜由两个焊工对称进行。
⑤焊接层数不得少于二层，，内层焊渣必须清理干净后方能施焊外一层；焊缝应饱满连续。
⑥焊好的桩接头应自然冷却后才可继续锤击，自然冷却时间不宜少于8分钟；严禁用水冷却或焊好即打。
6、桩机的选择
①锤击桩机的选择要求：
⑴锤重是桩重的1.5-2.5倍，采用重锤低击的方法（见下表）
⑵为控制桩的锤直度，严禁使用不配套的桩帽：
桩帽内径应比桩外径大20-30mm.
⑶每根桩的总锤击数及最后1M沉桩锤击数应符合下列规定：
PTC桩总锤击数不宜超过1000次，最后1M沉桩锤击数不宜超过150次；
PC桩总锤击数不宜超过1500次，最后1M沉桩锤击数不宜超过200次；
PHC桩总锤击数不宜超过2000次，最后1M沉桩锤击数不宜超过300次；
目的：
是防止桩身混凝土疲劳破坏。
⑷贯入度是指满锤情况下连续3个10锤（一阵）的贯入深度。
②静压桩机的选择要求：
⑴压桩机提供的压桩力应是桩机和配重之和乘以折减系数0.8-0.9为宜；静压桩机选用表
五、管桩的耐腐蚀性问题
1、钢筋混凝土被腐蚀的机理
①腐蚀性介质通过毛细孔渗透到混凝土内部，就会与水泥水化物发生化学反应，生成膨胀性或无胶凝性的反应产物，引起混凝土溃散破坏。
如反应生成物含有大量结晶水的钙矾石比原来的固相体积增加了1.5倍，致使混凝土膨胀；又如反应结果使硅胶SiO2和铝胶Al2O3毫无胶凝作用，致使混凝土分解；
②氯离子会腐蚀钢筋，是造成混凝土膨胀破坏的重要原因。
2、管桩的防腐措施管桩的防腐措施（或防腐能力或防腐能力）
①预应力混凝土管桩有很高的强度，其本身的高强度就是抗腐蚀最好的措施。
清华大学对此进行过认真的研究，他们通过测定饱盐混凝土的导电率，并计算氯离子扩散系数来评价混凝土的渗透性，结果见下表：
当混凝土强度为C80时，管桩用混凝土的水灰比一般为0.28～0.29，均小于0.3，否则强度将不达标。
管桩用高强混凝土一般选用塌落度为2～4cm，即是介于干硬性混凝土和塑性混凝土之间的低水灰比的混凝土。
因此可以得出结论：
高强混凝土本身的渗透性很低，具有很高的抗腐蚀性。
②PHC桩特有的离心成型工艺使得混凝土密实度大大提高，因而具有很高的抗渗透性，完全能满足严重腐蚀环境中应用的耐久性要求。
③混凝土中加掺合料（如磨细硅砂粉、磨细矿渣粉、粉煤灰等），这些加入的掺合料本身就有结构稳定的特性。
这些掺合料的掺入还使氯离子在混凝土中电通量大大降低，渗透速率也将大大降低，而且随着水灰比的下降，又会使混凝土氯离子电通量和渗透速率继续下降，从而起到提高抗渗透性的作用，达到提高防腐性能的目的。
④选用配筋率较高的AB型或AB型以上管桩。
这些管桩配用钢筋直径较粗，数量又多一些，也是会延长被腐蚀的时间，增加抵御能力，改善管桩的防腐性能。
⑤施工方法可采取的防腐措施：
可选用封口型桩类，内孔用填芯混凝土封闭，桩底内孔应灌注高度不小于2m（对弱腐蚀性环境下应用的管桩）或3m（对中等腐蚀性环境下应用的管桩）的封底混凝土，且封底混凝土应掺微膨胀剂，强度等级不得低于C20，以减少地下水对管桩的侵蚀，从而进一步提高防腐性。
⑥对强腐蚀性环境下应用的管桩可采用加大保护层厚度的方法。
按即将颁布的GB13476—2009版《先张法预应力混凝土管桩》新规定，最小保护层厚度由25㎜改为40㎜，增加50%以上或按设计要求特制管桩。
加大保护层厚度，这样会增加混凝土腐蚀裕量。
⑦混凝土中掺入钢筋阻锈剂,降低钢筋的腐蚀速度。
⑧管桩表面涂刷防腐蚀涂层。
我们的试验表明，采用有机硅砼保护剂，它不仅在砼表面形成簿模，还可以渗入砼表层3～7mm，更大提高砼防腐蚀能力，即使表面涂层被损坏了，渗入混凝土里面的部分仍然起了强有力的防护作用。
⑨针对不同的腐蚀介质，研制防腐的特制水泥，如具有抗硫酸盐侵蚀性能的水硬性胶凝材料的水泥，其熟料成分以硅酸钙为主的抗硫酸盐水泥。
特制水泥用于制作管桩应十分谨慎，该水泥必须具有压蒸养护条件下的结构稳定性，有相匹配的减水剂，确保其推荐掺量下的流动度超过规定值，以求得混凝土合理的和易性，达到预期的高强度值。
并应进行前期匹配性试验后才可使用，我们已有工程案例，据检测，其抗氯离子、抗硫酸根离子、电离性、抗冻性等指标都符合有关规定。
⑩应减少接头数量，宜采用单节管桩。
若需要接桩时，接桩钢零件应涂防腐蚀耐磨涂层或增加焊缝厚度,接头宜设置于腐蚀性比较弱土层中。
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