预应力高强度混凝土管桩生产过程质量控制

【摘 要】预应力高强度混凝土管桩凭借着诸多优势而已被广泛运用于工程建设中。本文结合工程实例，详细介绍了预应力高强度混凝土管桩生产工程质量控制的要点和方法。

【关键词】预应力高强度；混凝土管桩；生产工程；质量控制

1、概述

随着我国建设事业的迅猛发展，建设用地越来越紧张，大量的新建楼房从多层向小高层、高层发展，而且层数越来越高，而预应力高强度混凝土管桩则是这些工程建筑中的桩基材料。这种管桩适用范围广，混凝土强度高，具有较高的单桩竖向抗压承载力，逐渐受到业内的关注。因此，有必要做好预应力高强度混凝土管桩生产过程中的质量控制，这样不仅可以追求更好的桩身完整性，还可以确保整体工程的质量。

2、生产过程质量控制要点和方法

2.1 原材料的控制要求

（1）钢棒的匀质性控制

随着桩长的增大，钢棒的匀质性应引起足够的重视，钢棒局部缺陷带来的风险将会增大，而盘间强度和延伸率的不一致也会更多地在同一根桩上形成隐患，在张拉时，断裂或圆周受力不匀会发生。

（2）水泥

目前预应力高强度混凝土管桩的C80混凝土都是使用强度等级52.5MPa的水泥原材料、配方、工艺设备投入、工序控制、储存及出运控制等均可能存在各类问题和隐患，如果仅用国家标准去衡量，它们都可能是合格的，但是水泥的国家标准对于超长预应力高强度混凝土管桩来说，是无法满足生产质量和管桩性能的要求的。

（3）减水剂的稳定性控制

减水剂为聚羧酸型，由于聚羧酸系高效减水剂所配制的大流动性混凝土经时损失小，1h基本无坍落度损失，2h经时损失小于15%，所以优选此减水剂可以进一步改善混凝土的坍落度，保证备用混凝土的质量。生产首件后，经检验满足了设计、过程浇筑要求，今后生产就不可变动，保持该品种使用的连续性。

2.2 钢筋笼在管模中的定位控制

对于管节特别长的PHC桩来说，浇筑中当混凝土下落压在钢筋笼上时，张拉力是很难完全将钢棒拉直的，因为这个重量太大了，尤其是使用高性能减水剂的高标号混凝土，其粘度特别大，也就是说张拉时整个钢筋笼要将压在其上的混凝土抬起并繃直，而事实并非如此，当张拉力结束时，仍无法达到繃直，桩长越长，问题会越严重，而事实上钢棒的这类弯曲变形往往在离心时依然无法解除，即使离心时得到解除，原先的张拉力也会随着钢棒弯曲的解除而被部分消除，在实践中会出现主筋偏位现象，有时甚至是比较严重的。

2.3 混凝土设计的特殊要求及其匀质性控制

对于超长预应力高强度混凝土管桩而言，单节混凝土量比短管节成倍增加，而这样的混凝土量必须一次性地连续注完，在实际操作中，由于钢筋笼所形成的网格阻碍了混凝土的快速下落，导致浇筑速度无法大幅度提高，因此即便使用两台下灰行车同时浇注混凝土，其耗时仍然会比较长，这就对混凝土的工作性能提出了很高的要求，而这些要求只能通过混凝土配合比设计及搅拌过程的控制而获得保证，这里必须考虑的因素包括混凝土的流动性及保塑性等。

2.4 混凝土浇注的紧凑性要求

超长桩身对于混凝土浇中各道工序时间的要求显得特别重要，这要求企业在这个方面的管理达到一定的水准，任何人为、电力、机械设备等因素导致的延误均将对整桩的终身质量造成决定性的影响，而任何因素归根结底还是管理的水准的问题，混凝土布料时要明确整个布料完成时间，一般情况下，在气温大于0～35℃在大车间生产的情况下，整个布料时间应不大于45min。要注意温度的变化，事先掌握坍落度损失变化曲线。针对人为、电力供应、机械设备等等可能发生中途中断布料的特殊情况，要有相应的应急预案，确保坍落度满足后续工序的需要。混凝土生产过程必须一气呵成，在设定的时间内完成，否则即为异常。

2.5 管桩离心机最佳转速的控制与调整

管桩生产对离心参数的设定，是一个较为复杂的理论联系实际过程，取得速度和时间的最佳值，才能使管桩离心成型后混凝土更密实，减少离心中易出现的质量缺陷，离心一般分为低速、中速、高速三个阶段，第一阶段是使管模内混凝土拌合料在模内均匀分布，同时起到二次搅拌的作用。第二阶段是拌合料中固相颗粒分布至更均匀及稳定的位置。第三阶段使混凝土拌合料更加密实。离心成型后从外到内依次是混凝土层、砂浆层、水泥浆层、余浆层，合理的离心制度，可使管桩离心成型后混凝土层更密实，尽量减少砂浆层、水泥浆层、余浆层占壁厚的比例。反之，离心制度不合理和设备问题，会造成砂浆层过厚、内壁露石或坍落、内壁不光滑或波浪纹等缺陷，严重的会影响桩身的实际强度和降低抗锤击能力。

2.6 离心后余浆的排放的控制

常规的预应力高强度混凝土管桩制作工艺一般会产生混凝土量的体积比8%～10%的余浆，现阶段采用免倒浆工艺，减少了余浆的环境污染和处理成本，现对可能存在的缺陷进行分析并予以预防：管节侧弯或底部裂纹产生主要原因是：离心成型后浆体集中在底部，在蒸养过程中，无疑底部混凝土（包含浆层）体积较大，内部水化热要大于其他部分，存在部分残留的温度应力。当拆模后又需多层堆放，上层管桩重量之和作为压应力作用在下层管桩之上，由于管桩是环形构件，受压时下层管桩底部为受拉状态，当表面受到的拉应力和温度应力叠加达2MPa左右时，足以使混凝土开裂，同时有弯曲倾向，弯曲影响变化见图1。

———桩长度；-桩纵轴线弯曲矢高

图1 D800-110-48m管桩余浆对

桩身弯曲影响变化

采取措施：增加降温时间，以使管节整体温度在拆模后保持均匀。在场地条件满足的情况下，减少堆放层数，尽可能将余浆倒净。桩顶余浆层影响桩芯混凝土二次浇注，桩顶一般部位混凝土一般需加厚，所产生的余浆也高于桩身部分，在沉桩后在桩顶需入钢筋笼并浇注桩芯混凝土，较厚的余浆层使桩内径和实际图纸大小不一，吊桩底模困难（一般情况一下为1～2m深），且钢筋笼尺寸事先无法按图加工，桩芯混凝土浇注也不能达到要求。在离心成型后，从桩顶处用半圆弧推板将余浆向桩尖方向推排，距离大于桩芯混凝土浇注长度即可。因为余浆具有一定的流动性，第一次推排后，仍有部分余浆流淌到桩顶部分。间隔一定时间，待余浆处于半凝固状态，再次推排，即使有少量余浆节厚但厚度不大于4～5cm即可。

2.7 半成品搬移的特殊要求

经离心脱水后的管桩半成品，实际上处于“构件与管模合为一体”的状态。此时的搬移及吊放均至关重要，模板的超长带来更大的挠度，如果支点不足或在下落时重重撞击地面，均会造成混凝土与管模壁的相对运动，从而改变混凝土的密实状态，而且此时对于管模来说，全部的张拉力由它承受，其压杆稳定性正处在一个危险状态，因此，轻、稳、匀是这个步骤的关键，否则管桩的缺陷将因此而铸成。

2.8 蒸汽养护的控制要求

免高压蒸养解决了：1）预应力高强度混凝土管桩出釜时温度很高，若不经过有效的降温处理，则温差足以使桩身混凝土产生裂缝；2）高压蒸养会导致混凝土脆性增大；3）高压蒸养需要比较高的生产投入等问题。两者所述成分配比不同，控制好原材料、合理的混凝土配、离心速度、静置时间等至关重要。

2.9 成品搬运及存放注意点

成品管桩必然要移往临时堆存场地，并最终通过船舶运往使用地点，对于超长预应力高强度混凝土管桩来说，混凝土的高强度某种意义上也等于高脆性，在这种情况下对于预压应力较低的A型、AB型管桩来说，混凝土更容易受到因弯曲而带来的拉应力的影响桩的吊运，而混凝土的脆性实际降低了其抵抗拉应力的能力，如果我们在吊运时，吊点设置数量不足或间距不合理，即会造成上述情况的发生，同样道理，在临时堆放场，如果地耐力不足或不匀，支点数量或间距不当，也会造成桩身混凝土因过度受弯而出现拉裂，这需特别引起重视，