預應力高強度混凝土管樁生產過程質量控制

【摘 要】預應力高強度混凝土管樁憑借著諸多優勢而已被廣泛運用于工程建設中。本文結合工程實例，詳細介紹了預應力高強度混凝土管樁生產工程質量控制的要點和方法。

【關鍵詞】預應力高強度；混凝土管樁；生產工程；質量控制

1、概述

隨著我國建設事業的迅猛發展，建設用地越來越緊張，大量的新建樓房從多層向小高層、高層發展，而且層數越來越高，而預應力高強度混凝土管樁則是這些工程建筑中的樁基材料。這種管樁適用范圍廣，混凝土強度高，具有較高的單樁豎向抗壓承載力，逐漸受到業內的關注。因此，有必要做好預應力高強度混凝土管樁生產過程中的質量控制，這樣不僅可以追求更好的樁身完整性，還可以確保整體工程的質量。

2、生產過程質量控制要點和方法

2.1 原材料的控制要求

（1）鋼棒的勻質性控制

隨著樁長的增大，鋼棒的勻質性應引起足夠的重視，鋼棒局部缺陷帶來的風險將會增大，而盤間強度和延伸率的不一致也會更多地在同一根樁上形成隱患，在張拉時，斷裂或圓周受力不勻會發生。

（2）水泥

目前預應力高強度混凝土管樁的C80混凝土都是使用強度等級52.5MPa的水泥原材料、配方、工藝設備投入、工序控制、儲存及出運控制等均可能存在各類問題和隱患，如果僅用國家標準去衡量，它們都可能是合格的，但是水泥的國家標準對于超長預應力高強度混凝土管樁來說，是無法滿足生產質量和管樁性能的要求的。

（3）減水劑的穩定性控制

減水劑為聚羧酸型，由于聚羧酸系高效減水劑所配制的大流動性混凝土經時損失小，1h基本無坍落度損失，2h經時損失小于15%，所以優選此減水劑可以進一步改善混凝土的坍落度，保證備用混凝土的質量。生產首件后，經檢驗滿足了設計、過程澆筑要求，今后生產就不可變動，保持該品種使用的連續性。

2.2 鋼筋籠在管模中的定位控制

對于管節特別長的PHC樁來說，澆筑中當混凝土下落壓在鋼筋籠上時，張拉力是很難完全將鋼棒拉直的，因為這個重量太大了，尤其是使用高性能減水劑的高標號混凝土，其粘度特別大，也就是說張拉時整個鋼筋籠要將壓在其上的混凝土抬起并繃直，而事實并非如此，當張拉力結束時，仍無法達到繃直，樁長越長，問題會越嚴重，而事實上鋼棒的這類彎曲變形往往在離心時依然無法解除，即使離心時得到解除，原先的張拉力也會隨著鋼棒彎曲的解除而被部分消除，在實踐中會出現主筋偏位現象，有時甚至是比較嚴重的。

2.3 混凝土設計的特殊要求及其勻質性控制

對于超長預應力高強度混凝土管樁而言，單節混凝土量比短管節成倍增加，而這樣的混凝土量必須一次性地連續注完，在實際操作中，由于鋼筋籠所形成的網格阻礙了混凝土的快速下落，導致澆筑速度無法大幅度提高，因此即便使用兩臺下灰行車同時澆注混凝土，其耗時仍然會比較長，這就對混凝土的工作性能提出了很高的要求，而這些要求只能通過混凝土配合比設計及攪拌過程的控制而獲得保證，這里必須考慮的因素包括混凝土的流動性及保塑性等。

2.4 混凝土澆注的緊湊性要求

超長樁身對于混凝土澆中各道工序時間的要求顯得特別重要，這要求企業在這個方面的管理達到一定的水準，任何人為、電力、機械設備等因素導致的延誤均將對整樁的終身質量造成決定性的影響，而任何因素歸根結底還是管理的水準的問題，混凝土布料時要明確整個布料完成時間，一般情況下，在氣溫大于0～35℃在大車間生產的情況下，整個布料時間應不大于45min。要注意溫度的變化，事先掌握坍落度損失變化曲線。針對人為、電力供應、機械設備等等可能發生中途中斷布料的特殊情況，要有相應的應急預案，確保坍落度滿足后續工序的需要。混凝土生產過程必須一氣呵成，在設定的時間內完成，否則即為異常。

2.5 管樁離心機最佳轉速的控制與調整

管樁生產對離心參數的設定，是一個較為復雜的理論聯系實際過程，取得速度和時間的最佳值，才能使管樁離心成型后混凝土更密實，減少離心中易出現的質量缺陷，離心一般分為低速、中速、高速三個階段，第一階段是使管模內混凝土拌合料在模內均勻分布，同時起到二次攪拌的作用。第二階段是拌合料中固相顆粒分布至更均勻及穩定的位置。第三階段使混凝土拌合料更加密實。離心成型后從外到內依次是混凝土層、砂漿層、水泥漿層、余漿層，合理的離心制度，可使管樁離心成型后混凝土層更密實，盡量減少砂漿層、水泥漿層、余漿層占壁厚的比例。反之，離心制度不合理和設備問題，會造成砂漿層過厚、內壁露石或坍落、內壁不光滑或波浪紋等缺陷，嚴重的會影響樁身的實際強度和降低抗錘擊能力。

2.6 離心后余漿的排放的控制

常規的預應力高強度混凝土管樁制作工藝一般會產生混凝土量的體積比8%～10%的余漿，現階段采用免倒漿工藝，減少了余漿的環境污染和處理成本，現對可能存在的缺陷進行分析并予以預防：管節側彎或底部裂紋產生主要原因是：離心成型后漿體集中在底部，在蒸養過程中，無疑底部混凝土（包含漿層）體積較大，內部水化熱要大于其他部分，存在部分殘留的溫度應力。當拆模后又需多層堆放，上層管樁重量之和作為壓應力作用在下層管樁之上，由于管樁是環形構件，受壓時下層管樁底部為受拉狀態，當表面受到的拉應力和溫度應力疊加達2MPa左右時，足以使混凝土開裂，同時有彎曲傾向，彎曲影響變化見圖1。

———樁長度；-樁縱軸線彎曲矢高

圖1 D800-110-48m管樁余漿對

樁身彎曲影響變化

采取措施：增加降溫時間，以使管節整體溫度在拆模后保持均勻。在場地條件滿足的情況下，減少堆放層數，盡可能將余漿倒凈。樁頂余漿層影響樁芯混凝土二次澆注，樁頂一般部位混凝土一般需加厚，所產生的余漿也高于樁身部分，在沉樁后在樁頂需入鋼筋籠并澆注樁芯混凝土，較厚的余漿層使樁內徑和實際圖紙大小不一，吊樁底模困難（一般情況一下為1～2m深），且鋼筋籠尺寸事先無法按圖加工，樁芯混凝土澆注也不能達到要求。在離心成型后，從樁頂處用半圓弧推板將余漿向樁尖方向推排，距離大于樁芯混凝土澆注長度即可。因為余漿具有一定的流動性，第一次推排后，仍有部分余漿流淌到樁頂部分。間隔一定時間，待余漿處于半凝固狀態，再次推排，即使有少量余漿節厚但厚度不大于4～5cm即可。

2.7 半成品搬移的特殊要求

經離心脫水后的管樁半成品，實際上處于“構件與管模合為一體”的狀態。此時的搬移及吊放均至關重要，模板的超長帶來更大的撓度，如果支點不足或在下落時重重撞擊地面，均會造成混凝土與管模壁的相對運動，從而改變混凝土的密實狀態，而且此時對于管模來說，全部的張拉力由它承受，其壓桿穩定性正處在一個危險狀態，因此，輕、穩、勻是這個步驟的關鍵，否則管樁的缺陷將因此而鑄成。

2.8 蒸汽養護的控制要求

免高壓蒸養解決了：1）預應力高強度混凝土管樁出釜時溫度很高，若不經過有效的降溫處理，則溫差足以使樁身混凝土產生裂縫；2）高壓蒸養會導致混凝土脆性增大；3）高壓蒸養需要比較高的生產投入等問題。兩者所述成分配比不同，控制好原材料、合理的混凝土配、離心速度、靜置時間等至關重要。

2.9 成品搬運及存放注意點

成品管樁必然要移往臨時堆存場地，并最終通過船舶運往使用地點，對于超長預應力高強度混凝土管樁來說，混凝土的高強度某種意義上也等于高脆性，在這種情況下對于預壓應力較低的A型、AB型管樁來說，混凝土更容易受到因彎曲而帶來的拉應力的影響樁的吊運，而混凝土的脆性實際降低了其抵抗拉應力的能力，如果我們在吊運時，吊點設置數量不足或間距不合理，即會造成上述情況的發生，同樣道理，在臨時堆放場，如果地耐力不足或不勻，支點數量或間距不當，也會造成樁身混凝土因過度受彎而出現拉裂，這需特別引起重視，