預(yù)應(yīng)力管樁在橋梁上的推廣運(yùn)用

1、預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁在寧波橋梁上推廣使用的報(bào)告寧 波 市 交 通 設(shè) 計(jì) 研究 院二 00 八年 十 二 月預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁在寧波橋梁上推廣使用的報(bào)告一、預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁我國行業(yè)的發(fā)展及現(xiàn)狀預(yù)制混凝土管樁包括預(yù)應(yīng)力混凝土管樁 ( 代號(hào) pc管樁) 、預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管 樁(代號(hào)phc 管樁) 及先張法薄壁預(yù)應(yīng) 力混凝土管 樁(代號(hào) ptc管樁) 。上世紀(jì) 60 年代末，鐵道部豐臺(tái)橋梁工 廠開始生產(chǎn)先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（簡稱pc管樁）， 當(dāng)時(shí)主要用于鐵 道橋梁工程的基礎(chǔ)建設(shè)；70 年代研制生產(chǎn)后張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁 。1984 年廣東省構(gòu)件公司、廣東省基礎(chǔ)公司和廣東省建筑科學(xué)研究所合作

2、 , 研制成功新型接樁形式的pc管樁, 將以往法蘭接口樁接頭連接改為焊接連接。為了適應(yīng)港口建設(shè)發(fā)展的需要 ，1987 年交通部第三航務(wù)工程局從日本全套引進(jìn)預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁生產(chǎn) 線, 主要規(guī)格為 d=600 1000 mm 。19871994年, 國家建材局蘇州混凝土水泥制品研究院和廣東番禺市橋豐水泥制品有限公司在有關(guān)科研院所的合作下 , 通過對(duì)引進(jìn)管樁生產(chǎn)線消化和吸收，自主開發(fā)了國產(chǎn)化 的 phc 管樁生產(chǎn) 線。 20 世紀(jì) 80 年代后期, 寧波浙東水泥制品有限公司在有關(guān)研究院所的合作 下 , 針對(duì)我國沿海地區(qū)淤泥軟土層較多的特點(diǎn), 通過對(duì) pc管樁的改造, 開發(fā)了 ptc 管樁, 主要

3、規(guī)格有d= 300600 mm 。隨著改革開放和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁開始大量應(yīng)用于鐵道系統(tǒng)，并擴(kuò)大到工業(yè)與民用建筑、市政、冶金、港口、公路等領(lǐng)域。在長江三角洲和珠江三角洲地區(qū)，由于地質(zhì)條件適合管樁的使用特點(diǎn)，管樁的需求量猛增，從而迅速形成一個(gè)新興的行業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)， 到 2007年年底，全國已 有 400 多家管樁生產(chǎn)企業(yè)（不含臺(tái)灣地區(qū)廠家 ），生 產(chǎn)各類管樁 2.5 億米左右，產(chǎn)值 達(dá) 300 多億人民幣。同時(shí)為管樁行業(yè)配套的輔助產(chǎn)品年產(chǎn)值也近250 億元，成為一個(gè)富有朝氣的新興產(chǎn)業(yè)，目前管樁已占全國水泥制品行業(yè)產(chǎn)值的 50左右。在這近 20 多年的發(fā)展歷 程中，管樁項(xiàng)目

4、先后獲建材行業(yè)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、國家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)；管樁被列為國家級(jí)新產(chǎn)品、原建設(shè)部重點(diǎn)推廣新產(chǎn)品 ；2006年在有關(guān)單位和協(xié)會(huì)的共同努力下， 有 3 家企業(yè)（中山建華管樁有限公司、中山三和樁桿管樁有限公司、寧波浙東建材集團(tuán)）的管樁產(chǎn)品被列入中國名牌產(chǎn)品目錄，這是我國管樁行業(yè)發(fā)展的又一個(gè)新的高潮，得到了行業(yè)內(nèi)外的一致好評(píng)。管樁產(chǎn)品從無標(biāo)生產(chǎn)，發(fā)展到今天擁有較完善的標(biāo)準(zhǔn)體系gb13476-1999 先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁 、 jc888-2001 先張法預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁 、 03sg409 預(yù)應(yīng) 力混凝土管樁 、 gb/t19496-2004 鉆芯檢測(cè)離心高強(qiáng)混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法 、 jc/

5、t947-2005先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁用端板、 jc/t950-2005預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁用硅砂粉、 jc/t948-2005混凝土制品用脫模劑 、 jc/t540-2006混凝土制品用低碳冷拔鋼絲 ，這 一發(fā)展歷程整整走了近20 年。二、預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁的特點(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)（1）單樁承載力高由于擠壓作用，管樁承載力要比同直徑的沉管灌注樁或鉆孔灌注樁高。c80砼管樁的抗壓 設(shè)計(jì)強(qiáng)度 是 c30砼鉆孔灌注樁的 2.5 倍。（2）管樁規(guī)格多一般的廠家可生 產(chǎn)300600mm 管樁， 個(gè)別廠家可生 產(chǎn)8001200mm 管樁。單樁承載 力從 600kn到 20000kn 。（3）對(duì)持力層起伏變化

6、大的地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)因?yàn)楣軜稑豆?jié)長短不一，通常 4-16m 一節(jié)，搭配 靈活，接長方便，在施工現(xiàn)場(chǎng)可隨時(shí)根據(jù)地質(zhì)條件的變化調(diào)整接樁長度，節(jié)省用鋼量。（4）運(yùn)輸?shù)跹b方便，接 樁快捷管樁節(jié)長一般在16m以內(nèi)，樁身又有預(yù)壓應(yīng)力，起吊時(shí)用特制的吊鉤勾住管樁的兩端就可以方便地吊起來。接管采用電焊法，兩個(gè)電焊工一起工作 ，500 的管樁，一個(gè)接頭 約 20 分鐘左右可以焊好。（5）施工速度快，工效 高，工期短管樁施工速度快，一臺(tái)打樁機(jī)每臺(tái)班至少可打7-8 根樁，可完成20000kn以上承載力的 樁基工程。（6）樁身耐打，穿透力 強(qiáng)因?yàn)闃渡韽?qiáng)度高，加上有一定的預(yù)應(yīng)力，樁身可承受重型柴油錘成百上千次的錘擊而不

7、破裂，而且可穿 透 5-6 米的密實(shí)砂礫層。（7）施工文明，現(xiàn)場(chǎng)整 潔管樁工地機(jī)械化施工程度高，現(xiàn)場(chǎng)整潔，不會(huì)發(fā)生鉆孔灌注樁工地泥漿滿地的臟污情 況，而且不會(huì)存在鉆孔灌注樁那樣需將泥漿進(jìn)行外運(yùn)。（8）成樁質(zhì)量穩(wěn)定可靠 ，檢測(cè)方便樁身質(zhì)量及沉樁長度可用直接手段進(jìn)行檢測(cè)，難于弄虛作假。2、缺點(diǎn)（1）用柴油錘施工管樁 時(shí)，震動(dòng)劇烈，噪音大，擠土量大，對(duì)周邊會(huì)造成一定的環(huán)境污染和影響，目前城區(qū)基本采用靜壓法施工，解決了震動(dòng)劇烈和噪音大的問題，但擠土作用仍然存在。（2）用柴油錘施工管樁時(shí)，在深基坑開挖后截去余樁較多，目前采用靜壓法施工，送樁深度可加大，余樁問題可以解決。（3）在“上軟下硬，軟硬突變”、巖

8、層埋深淺等地質(zhì)條件下，不宜采用管樁。三、預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁在寧波地區(qū)使用現(xiàn)狀預(yù)應(yīng)力混凝土管樁目前在寧波地區(qū)廣泛使用，工業(yè)與民用建筑、公路軟基處理一般采 用300600mm 小直徑管樁，港口 、碼頭一般采用大直徑管樁，但橋梁上采用很少。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，寧波市在19951997年分別在段塘立交、彩虹南路立交橋上使用了管樁，也取得了比較好的效果，但由于當(dāng)時(shí)寧波地區(qū)陸上大規(guī)模施工橋梁較少、柴油錘施工管樁對(duì)環(huán)境影響也有一定的影響，因此沒有得到很好地推廣運(yùn)用。2008 年隨著 國家擴(kuò)大內(nèi)需，寧波地區(qū)的交通、市政工程得到了迅速發(fā)展，寧波繞城高速東段、象山港大橋及接線、“五路四橋”、多條繞城高速連接線、機(jī)場(chǎng)高

9、架橋、軌道交通等工程都正在前期或?qū)嵤╇A段，這些工程投資額巨大，而且以高架橋、大型互通立交為主，因此橋梁造價(jià)所占的比例比較大。寧波地區(qū)地質(zhì)為軟土地基，地質(zhì)條件較差，因此橋梁基礎(chǔ)以鉆孔灌注樁為主，目前正在實(shí)施的項(xiàng)目鉆孔灌注樁幾乎占了100% 。鉆孔灌注樁有技術(shù)成熟，施工難度小，適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，但其存在泥漿排放量大、成樁施工周期較長、長樁檢測(cè)費(fèi)用大等缺點(diǎn)，特別在城區(qū)狹窄的地段施工，對(duì)環(huán)境的影響比較大。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工圖 1鉆孔灌注樁施工圖 2上海、廣州等沿海城市的高架橋梁上被廣泛使用phc管樁，上海的軌道交通高架橋普遍采用 600mm 的phc 管樁，經(jīng) 濟(jì)效益和社會(huì)效益顯 著。從寧波地區(qū)ph

10、c管樁使用情況來看 ，phc管樁作為橋梁基礎(chǔ)比較適宜，施工方便迅速，符合環(huán)保、節(jié)能的要求，具有推廣的價(jià)值和意義。四、預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁與鉆孔灌注樁經(jīng)濟(jì)比較（1）舟山連島工程寧波 連接線高架橋舟山連島工程寧波連接線高架橋全長3.845 公里，上部結(jié)構(gòu)采用整體式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用“花瓶式”雙柱墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。標(biāo)準(zhǔn)跨 為 30 米預(yù)應(yīng)力連續(xù)混凝土箱梁，標(biāo)準(zhǔn)跨基礎(chǔ)方案見圖3、圖 4： 150cm鉆孔灌注 樁基礎(chǔ)方案圖 360cmphc 管樁基礎(chǔ)方案圖 4對(duì)該工程進(jìn)行6 根150cm鉆孔灌注樁與 15 根60cmphc 管樁造價(jià)比較，通過計(jì)算其樁長一致，承臺(tái)尺寸調(diào)整暫不考慮。采用公

11、路工程基本建設(shè)項(xiàng)目概算預(yù)算編制辦法的2007 定額進(jìn)行編制，價(jià)格按寧波市造價(jià)信息 11 月份價(jià)格計(jì)算。 造價(jià)分析見 表 1、2：150cm鉆孔灌注樁造價(jià)分析表 1樁型樁基鋼筋樁基混凝土樁基檢測(cè)管鉆孔灌注 樁150cm 60m 6 根5570 元/ 噸25.9 噸=144263元1480 元/m60m 6根=532800元45 元/ m 60m 6 根=16200 元樁基檢測(cè)費(fèi)用合計(jì)1200 元/ 根6根=7200 元700463元（已包括利潤 、稅金）60cmphc 管樁 造價(jià)分析表 2樁型樁型組合材料價(jià)格打樁費(fèi)用樁填芯樁尖運(yùn)輸費(fèi)用費(fèi)用合計(jì)phc 管樁60cm 60m 15根15 m（上）+1

12、5 m（中）+15 m （中）+15 m （下）（15 m260元/m +315 m 249 元/m ）15 根=226575元60m 45 元/ m 15根=40500元527 元/ 根15根=7905 元700 元/ 根15根=10500元8 元/m60m 15根=7200 元292680元（1+11% ）（ 11% 為利潤、稅金 ）=324875元兩者差值 ：700463-324875=375588元兩者比值 ：324875/700463=46.4%從上兩表比較分析 ：phc 管樁造價(jià)僅為鉆孔灌注樁 的 46.4%，經(jīng)濟(jì)效益顯著。本項(xiàng)目基礎(chǔ)實(shí)施若 按 phc管樁考慮可以節(jié)省造價(jià)近 480

13、0萬元。施工周期 ：phc 管樁一個(gè)橋墩 2 天完成；鉆孔灌注樁按1 根樁 2.5天考慮，一個(gè)橋墩完成 需要 15 天；phc 管樁施工周期遠(yuǎn)少于鉆孔灌注樁。因此從本項(xiàng)目分析采用 phc 管樁經(jīng)濟(jì)性明顯。（2）寧波市軌道交 通 1 號(hào)線一期工程高架橋?qū)幉ㄊ熊壍澜煌? 號(hào)線一期工程全長21.3 公里，其中高架橋5.63公里，上部結(jié)構(gòu) 采用整體式預(yù)應(yīng)力混凝土箱 梁，下部結(jié)構(gòu) 采用“花瓶式”墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。標(biāo)準(zhǔn)跨也 為 30 米預(yù)應(yīng)力 混凝土箱梁，標(biāo)準(zhǔn)跨基礎(chǔ)方案見 圖 5：標(biāo)準(zhǔn)跨基礎(chǔ)方案圖 5以初勘 15 號(hào)鉆孔 地質(zhì)資料作為參考，通過計(jì)算分析，采用120cm鉆孔灌注樁樁長需53m ，采用60c

14、mphc 管樁樁長需 51m ，現(xiàn)按同等樁長考慮，對(duì)該工程進(jìn) 行 4 根120cm鉆孔灌注樁 與 9 根60cmphc 管樁造價(jià)比較。采用公路工程基本建設(shè)項(xiàng)目概算預(yù)算編制辦法的2007 定額進(jìn)行編制，價(jià)格按寧波市造價(jià)信息 11 月份價(jià)格計(jì)算。 造價(jià)分析見 表 3、4：120cm鉆孔灌注樁造價(jià)分析表 3樁型樁基鋼筋樁基混凝土樁基檢測(cè)管鉆孔灌注 樁120cm 53m 4 根5570 元/ 噸10噸=144263元1100 元/m53m 4根=233200元45 元/ m 53m 4 根=9540 元樁基檢測(cè)費(fèi)用合計(jì)1200 元/ 根4根=4800元391803元（已包括利潤 、稅金）60cmphc

15、 管樁 造價(jià)分析表 4樁型樁型組合材料價(jià)格打樁費(fèi)用樁填芯樁尖運(yùn)輸費(fèi)用費(fèi)用合計(jì)phc 管樁60cm 53m 9 根15 m（上）+15 m（中）+15 m （中）+8 m （下）（15 m260元/m +38 m 249 元/m）9根=120258元53m 45 元/ m 9 根=21465元527 元/ 根9 根=4743 元700 元/ 根9 根=6300元8 元/m53m 9根=3816元156582元（1+11% ）（ 11% 為利潤、稅金 ）=173806元兩者差值 ：391803-173806=217997元兩者比值 ：173806/391803=44.4%從上兩表比較分析 ：phc

16、 管樁造價(jià)僅為鉆孔灌注樁 的 44.4%，經(jīng)濟(jì)效益顯著。本項(xiàng)目基礎(chǔ)實(shí)施若 按 phc管樁考慮可以節(jié)省造價(jià)近 4000萬元。施工周期 ：phc 管樁 1 個(gè)橋墩 1 天完成；鉆孔灌 注樁按 1 根樁 2.5天考慮，一個(gè)橋墩完成 需要 10 天；phc 管樁施工周期遠(yuǎn)少于鉆孔灌注樁。因此從本項(xiàng)目分析采用 phc 管樁同樣經(jīng)濟(jì)性明顯。五、預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁在寧波地區(qū)橋梁上的應(yīng)用前景1、預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁的生產(chǎn)能力寧波地區(qū)預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁生產(chǎn)廠家以寧波浙東水泥制品有限公司為龍頭，年生產(chǎn)能力在 1000 萬米以上，如果都用在橋梁基礎(chǔ)上，可以建成 長 550 公里寬 10 米的高架橋，因此生產(chǎn)能力

17、能完全滿足工程的需要，而且這些重點(diǎn)項(xiàng)目基本在寧波城區(qū)附近，管樁運(yùn)輸方便。2、預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁的打樁設(shè)備液壓靜壓樁開始于八十年代后期，相對(duì)于錘擊樁而言，它具有沉樁速度均勻、無噪音、無振動(dòng)、能自動(dòng)顯示壓樁力、晝夜施工等優(yōu)點(diǎn)。隨著九十年代初期高層建筑的快速發(fā)展，單樁豎向承載力越來越高，液壓靜壓樁機(jī)的噸位也隨著增大，目前最大噸位已達(dá)到1200t ，最大單樁承載力由初期的120t 提高到現(xiàn)在的 300t 左右，故近幾年來廣泛地應(yīng)用于工業(yè)廠房、綜合辦公大樓、高層建筑的樁基施工中，并取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，大型液壓靜壓樁機(jī)見 圖 6。液壓靜壓樁設(shè)備圖 6其有以下優(yōu)點(diǎn)：a、靜壓樁具有無震動(dòng)、無噪聲、場(chǎng)地小和能定量監(jiān)測(cè)單樁承載力等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合在人口密集的市區(qū)及建筑群中施工。b、施工引起的土體隆起和水平擠動(dòng)比打入式樁小，適宜于危房、精密儀器房、岸邊和地下管線多的地區(qū)內(nèi)施工。c、由于避免了錘擊應(yīng)力，可減少