中国预制桩可持续发展之路—新思路、新产品.ppt

1、中国预制桩可持续发展之路中国预制桩可持续发展之路新思路、新产品、新技术、新工法新思路、新产品、新技术、新工法 王王 重重 上海兴南混凝土有限公司上海兴南混凝土有限公司 董事长董事长 总经理总经理 中国混凝土与水泥制品协会中国混凝土与水泥制品协会-预制桩分会预制桩分会 副理事长副理事长前 言我国预制桩行业走到了今天，已经到了一个必须“转变思维”方式才能够持续发展的关键时期。企业必须适应社会发展的需要才能够生存。过去的30年中国建设是飞速发展的30年，也是我们行业飞速发展的30年。预制混凝土桩的快速发展，尤其是混凝土管桩的广泛应用，使得中国的基础建设得到了高速发展，使得“造城运动”得以快速变成现实

2、。现场预制混凝土桩，现场混凝土灌注桩都要等混凝土的强度到了设计强度后才能进行下一工序的施工。但是工厂生产的预制混凝土桩72小时后就可以进行打桩或者压桩施工，因此大大的缩短了施工周期。我国现在是预制桩应用量最大的国家，但是预制桩所占建筑基础用桩的60%左右。钻孔灌注桩、长螺旋灌注桩、CFG等在不同的基础建设工程中也在大量的应用。以我们国家的预制桩设计、生产、施工的技术水平，完全可以解决用各种预制桩代替现场施工的各种桩的问题。建设方出“题目”、设计院出“方案”、施工方及制桩公司解决“问题”，是以后中国建筑基础领域的出路。因此就要求我们的企业家、工程技术人员应该拓展新思路解决预制桩发展的新出路。由于

3、我们这30年忙于扩大产能，从而忽视建筑桩基基础领域更加合理的应用预制桩的研究。一、新思路预制桩发展趋势例如：无论在什么地质条件下都用PHC管桩，设计工程师也没有对地质情况进行全面的计算及校核，只是盲目的套用管桩通用图集。所以在各地都有许多问题发生。最终造成在许多省份出台有条件限制管桩的使用。但是限制管桩使用的理由都不充分，没有一个从理论及现实上可以有充分依据的理由，尽管政府相关部门理由不够充分，但是出台的相关文件还是影响了管桩的正确使用。我们国内现在已经设计、生产的混凝土预制桩（包括PC 管桩、PHC管桩、PRC管桩、SC 钢管混凝土管桩、AG竹节管桩等）各种规格型号有数十种，基本能够满足各种

4、基础用桩的要求。问题在于我们这么多好的产品，并没有被工程设计人员及建设方所认识所接受，也没有一个专门的机构去研究，造成了今天没有对预制桩产品的定性、定量的分析、审核、使用。因此我们的一些大企业应该用新思维考虑问题，可以借鉴日本管桩的推广应用模式，成立企业的桩基基础设计部门，如设计院、建设方出“题目”，我们帮助他们作“题目”优化基础用桩的方案，共同解决基础用桩问题。也应该用当下互联网的推广，把产品和专利技术放到网上，如土筑虎工程网，线上和线下相结合。这样我们企业在今后中国建设速度放慢建设市场委缩的形势下还能继续发展。u管桩的性能u预制混凝土管桩的施工方法由于社会发展到一个新的阶段，社会对企业的要

5、求、对产品的要求、对施工的要求都发生翻天覆地的变化，如果我们的产品结构不跟着社会的要求而变化一定会被社会淘汰。我们先通过以下图表来了解我国管桩企业的现状：二、新产品、新技术、新工法-预制桩行业生存之路 经过三十多年的发展，目前的预应力混凝土管桩年生产能力超3.5亿米，中国成功研发了超高强混凝土管桩、高抗水平力管桩、高耐久性管桩、板桩系列等新产品新产品；率先应用了免蒸压、天然气、自动化生产线等新技术新技术，缓解环保及人工劳动力紧张等问题；积极开展产学研结合性研究，学习国内外先进经验，成功引入植桩工法、中掘工法等新工法新工法。预制混凝土管桩的最大贡献是节约了大量的“资源”，减少了排放减少了污染。管

6、桩产品已经涵盖民用建筑、工业厂房、铁路、机场、公路、水利、市政、电力通讯、装饰装修等各类工程领域，向客户提供勘察设计、产品供应、施工管理、方案优化、工程应用咨询等系列标准化服务和定制服务。总结过去30年中国预制桩的发展状况及国际上预制桩发展趋势，本人认为必须开发新产品以适应社会发展的需要。u1.新产品混合配筋预应力混凝土管桩PRC：这种PRC管桩是在标准管桩中加入了部分非预应力钢筋形成了一种混合配筋预应力混凝土管桩。PRC管桩比一般的管桩大大的提高了抗弯、抗剪性能，提高了管桩的水平承载力。PRCPRC桩用于基坑支护桩用于基坑支护桩用于基坑支护桩用于基坑支护PRCPRC桩用于堆场立柱桩用于堆场立

7、柱桩用于堆场立柱桩用于堆场立柱PRCPRC桩用于变电站立柱桩用于变电站立柱桩用于变电站立柱桩用于变电站立柱钢管混凝土桩SC：这种桩是将原来的配钢筋压制成了薄壁钢管桩再其内部注入混凝土后进行离心成型，变成钢管与混凝土复合的钢管混凝土桩。由于其惯性矩最大所以其抗弯性能也最大。钢管桩缺点在于其壁薄在反复锤击时容易产生疲劳变形，而混凝土管桩在反复锤击时容易产生膨胀变形而产生破坏。SC管桩是克服了两种管桩的缺陷，发挥了各自的长处。（见下图）预应力板桩：采用先张法预应力浇筑成型，桩身截面呈矩形的实心混凝土板桩。矩形截面，长高比大，提供足够宽的支挡面。张拉台预应力，长线法生产，生产效率高。桩身力学性能优，抗

8、弯、抗剪承载力高。下部导向企口，成墙整齐，上部灌浆企口，密水效果好。某黄河古道治理工程某黄河古道治理工程预应力混凝土离心U形桩：采用先张法预应力离心成型，桩身截面呈外方内圆U形的实心混凝土板桩。离心成型，生产效率高。挡土面大，每延米支挡面材料成本低，性价比高。桩身强度高，力学性能优。企口后灌浆，密水性好，成墙效果美观。PC壁体桩壁体桩：是一种新型的预应力混凝土空心构件，通过采用预应力与非预应力混合配筋、在现有方桩混凝土内添加自主研发的高性能复合材料，优化方桩混凝土配方及养护工艺，经离心成型和高温养护后成桩，使得桩身混凝土的位移延性与耐久性能大大提升，是一种绿色、节能、环保、耐久的产品。可用于挡

9、土、护坡、围堰等工程中，它改变了传统水利工程使用材料的造价高、力学性能差、施工困难、成型质量不稳定等缺点。（见下图）。道路支挡河道护岸水池侧壁桥台基础地下通道侧壁PC壁体桩壁体桩：波浪桩波浪桩：是一种新型的预应力混凝土构件，截面呈半圆环形半圆环形，混凝土强度不小于不小于C80。采用先张法工艺制作生产，可延缓混凝土的开裂，并可提供较高的抗弯承载力。在混凝土内添加自主研发的高性能复合材料，优化混凝土配方及养护工艺，经离心成型和高温养护后成桩，使得桩身混凝土的耐久性能耐久性能大大提升，是一种绿色、节能、环保、耐久的产品。它改变了传统水利工程使用材料的造价高、成型质量不稳定等缺点。施工前施工中施工后波

10、浪桩波浪桩预应力实心方桩预应力实心方桩将主筋采用全部预应力钢筋或预应力钢筋+螺纹钢筋的组合，采用先张法工艺及自密实混凝土成型，具有竖向承载力高、抗裂抗弯性能优、延性好等优点，可应用于抗震设防高烈度区域的一般工业与民用建筑、铁路、公路、港口、市政等工程中，产品规格从边长300mm600mm。与非预应力实心方桩力学性能比较：与非预应力实心方桩力学性能比较：规格抗裂弯矩(kNm)抗拉承载力设计值(kN)抗剪承载力设计值(kN)非预应力方桩预应力方桩提高率非预应力方桩预应力方桩提高率非预应力方桩预应力方桩提高率350350A型65685%2741000265%17120319%400400A型8010

11、525%3731500302%22526920%450450A型11213521%4541500230%28233017%青岛贝克曼沃玛风力发电项目青岛贝克曼沃玛风力发电项目山东威海华发九龙湾中心住宅山东威海华发九龙湾中心住宅济南济南10001000千伏特高压交流变电站千伏特高压交流变电站武汉黄金花园武汉黄金花园A A地块地块预应力实心方桩工程应用预应力实心方桩工程应用竹节管AG：桩这种管桩属于变截面管桩，由于其变截面的特征克服了管桩表面光滑摩擦系数小的缺陷，大大的提高了单桩承载力。可以代替钻孔灌注桩、长螺旋灌注桩等其他灌注桩。（见下图）工型桩：这种桩是可以用于地基处理及光伏支架，有效地降低了

12、工程的造价。（见下图）。仿木桩：仿木桩是一种新型的混凝土预制桩，结合预应力混凝土管桩的成熟工艺，采用离心成心，承载力高，抗弯抗剪性能优越。环保美观、安全可靠，耐腐耐久。表面作木纹处理，美观、环保。可以用于河道治理、支护，栈道架空基础，河道景观治理等。预制空箱式装配护岸预制空箱式装配护岸：是预制重力式挡土墙的一种，采用空箱式结构，内部可填充混凝土、石材、土体、建筑垃圾等，达到挡土支护的效果。挡墙由多个构件拼装而成，上下构件错缝堆砌，相邻构件之间采用阴阳榫口拼接，满足其整体性能。阶梯式生态护岸构件阶梯式生态护岸构件预制构件预制构件叠合板叠合板陶粒墙板陶粒墙板预制梁柱预制梁柱预制阳台板预制阳台板由于

13、管桩的广泛使用所以对产品的质量要求也进一步提高，国家的各种建筑设计、施工规范、管桩产品国家标准、管桩产品行业标准都在不断的修订。我们的产品必须要符合国家规范、标准的要求。另外管桩属于高能耗、低产出的产品，各地都出台了限制措施，例如限气、限电、限制排放等等措施。例如上海将全面禁止燃煤锅炉，要改造成燃气、燃油锅炉，这样我们的燃料费用将增加四倍左右。另外中国的劳动力成本每年的涨幅基本维持在30%左右，在过若干年以后可能会到“无工可招”的局面。因此管桩企业采用新技术生产管桩是必由之路。u2.新技术采用自动化、半自动化生产线逐步实现自动化安全生产，近几年一些大企业在自动化管桩生产线的研制方面作了大量的工

14、作。年产200万米自动化生产线新工艺部分图片通过采用高性能复合材料，优化混凝土配合比，实现了在免蒸压条件下混凝土强度达到C80以上，对节能减排和保护环境起到了积极作用，同时，该技术的推广应用，使混凝土耐久性大幅提升，可在中、强腐蚀介质环境下达到100年的耐久性指标；通过采用高活性掺和料，并进一步优化配合比和养护工艺，可使预制桩强度达到C105-C125，预制桩的力学性能得到大幅提高，应用领域得到进一步拓展。抗硫酸盐侵蚀GSM(50年)GSS(100年)抗冻融破坏GFM（50年）GFS（100年）抗氯离子侵蚀GCM（50年）GCS（100年）复合腐蚀环境GAM（50年）GAS（100年）高性能系

15、列复合材料高性能混凝土管桩防腐、抗冻性能主要应用在强腐蚀性、冻土区域高性能混凝土管桩（抗腐蚀高性能混凝土管桩（抗腐蚀/抗冻融）抗冻融）防腐管桩除各项力学性能指标均达到GB13476国家标准的要求外，相应混凝土耐久性能达到相关国家标准中、强腐蚀环境下的使用要求。其主要防腐指标如下表：耐久性项目国家标准GB/T50476-2008耐腐蚀桩内控指标标准值使用范围抗冻性能循环次数F400严寒地区及除冰盐等其他氯化物环境F400F400动弹性模量(%)(%)808080质量损失率(%)(%)5.01.01.0抗硫酸盐性能KS120严重硫酸盐腐蚀环境KS120KS120抗渗性能国家标准最高P12P12P1

16、2混凝土电通量（C C）1000严重氯盐腐蚀环境500500氯离子扩散系数（RCM）（10-12m2/s）4.0严重氯盐腐蚀环境3.03.0 标准、实测值耐久性项目国家标准高性能混凝土实测标准值使用范围使用年限抗冻性能动弹性模量80严寒地区及除冰盐等其他氯化物环境100年87.0循环次数F400F400质量损失5.00.2%抗硫酸盐性能KS120严重硫酸盐腐蚀环境/KS120抗渗性能国家标准最高P12P15混凝土电通量（C）1000严重氯盐腐蚀环境100年454氯离子扩散系数（RCM）（10-12m2/s）4.0严重氯盐腐蚀环境100年0.90高性能混凝土管桩（抗腐蚀高性能混凝土管桩（抗腐蚀/

17、抗冻融）抗冻融）高性能混凝土管桩工程应用高性能混凝土管桩工程应用孤东海堤东大堤隐患治理工程孤东海堤东大堤隐患治理工程超高强混凝土管桩超高强混凝土管桩（1）在管桩穿透部分较厚密实的砂层、粘土层中，普通的C80管桩较难满足穿透的要求，且其桩身承载力仍由桩周与土的抗力来提供，并未充分发挥管桩高承载力的特点。（2）对应用在载体桩和劲性复合桩技术的管桩，其桩身承载力一般可由桩身混凝土强度来控制，并可穿透较厚密实的砂层及黏土层。将现有的管桩混凝土强度由C80提升至C105-C125，使应用载体桩和劲性复合桩的管桩的竖向抗压承载力大幅度提升。超高强管桩（C105-C125）不仅可解决管桩穿透密实砂层、粘土层

18、问题，还可使管桩竖向抗压承载力得到充分发挥，在桩基础工程中更具明显的优势。中国管桩30年的应用发展非常快，但是在施工方面仍以锤击法沉桩、静力压桩法沉桩为主，国内近几年发展的劲性复合桩工法，一定程度上弥补了现有施工方法的不足。但是随着社会发展的需要我们更多的新型管桩沉桩方法，锤击法和静压法已经不能适应需要。例如：在城市建筑物比较密集的地区进行桩基础施工就面临着锤击造成的震动问题、空气污染问题、沉桩过程中产生的排土问题、影响城市地下各种管道管线问题、要在桩基础施工中解决这些一系列问题我们必须研究新的施工方法。中崛法施工：即在管桩内孔下钻孔设备边在管桩内部钻孔取土边将管桩压至设计标高。可以保障管桩的

19、沉桩质量，同时也可以不会挤压其他建筑物的基础及周围各种管线。（见下图）u3.新工法植桩法施工：即先在设计好的桩位上钻孔，待钻孔至桩尖标高后注入固桩剂再将管桩旋转压至孔内。（也可以在桩底进行扩大头的施工，从而 提高桩尖承载力）。可以保障管桩的沉桩质量，同时也可以不会挤压其他建筑物的基础及周围各种管线。如果采用预制管桩做植桩法施工还可以大大的提高承载力。（见下图）管桩快速接头锤击、静力压桩、中崛法、植桩法施工：目前由于我们的施工队伍的素质参差不齐，往往是“一级队伍中标、三级队伍施工”的案例屡见不鲜。从而影响了整体桩基础的质量，管桩本身的质量是没有问题的，但是沉桩后桩基础验收往往是三类桩占了很大的比

20、例。经过大量的工程实例分析大多数问题都出在管桩的接头上，现在管桩链接基本上采取电焊焊接方式，电焊焊接接桩方式是没有问题的，但是我们的施工人员往往忽视焊接质量，不按照操作规程进行电焊焊接施工，造成焊接接头的质量达不到设计要求。为此近几年为了解决接头问题，我们研究了机械快速接桩的方式进行管桩链接，保障了管桩接头的质量同时也解决了管桩作为抗拔桩的使用问题。（见下图）中国预制桩行业要可持续发展必须走产品不断更新，走节能、环保逐步实现生产自动化、半自动化之路。中国的预制桩企业要生存就必须生产节能、环保的产品，生产附加值高的产品。建议各个企业向生产差异化的方向看，不要全部都看管桩这个产品的市场，应该研究新技术、开发新产品、开发新工法。只要有新的产品、新的桩基础施工工法的应用，我们的企业才能不断的前进。结束语