中国管桩近期发展状况及同日本的差距ppt课件

中国预应力混凝土管桩近期发展状况及同日本管桩的差距王重2008.10.2526,1,主要内容一、中国预应力混凝土管桩现状二、国外预应力混凝土管桩发展现状三、目前国内管桩生产及应用中存在的问题四、我国的预应力混凝土管桩发展前景,2,一、中国预应力混凝土管桩现状1,管桩在我国发展简史：40年代开始研制离心混凝土管桩（RC）；60年代开始研制并应用预应力混凝土管桩(PRC)；90年代开始大量应用高强预应力混凝土管桩(PHC)。数量：我国是全球生产应用管桩最多的国家，年产量达3亿米、年应用量近2.6亿米；产值可达350亿元，形成产业链产值到达700亿元，在我国水泥混凝土制品行业总产值中占有比较大的份额。规格型号：由于我国幅员辽阔，各地区的地质结构差异性大，因此，规格型号也是全球最多的。,3,应用领域：90年代初期，管桩主要是应用在沿海及沿江流域：广东省、浙江省、江苏省及上海等大城市应用比较广泛，主要用于公路、桥梁、码头建设和工业厂房、电厂的基础。随着城市建设的飞速发展，预应力混凝土管桩在民用项目的建设中大量地被应用。在施工方面根据不同的地区不同的要求，也有不同的沉桩施工工艺来满足不同地质的要求。目前在软土地基上基本采用了预应力混凝土管桩。,一、中国预应力混凝土管桩现状2,4,企业数量与能力：预应力混凝土管桩生产企业从90年的10余家到目前的近500余家，而且产量也大幅度提高。2007年广东省中山建华生产管桩7380万米产值65.5亿元，广东省三和生产管桩1850万米，浙江省浙东集团生产管桩1300万米。浙江省有一个嘉善县，人口只有38万，但是却有管桩生产企业46家（据预测年底将达到53家），年生产管桩5000万米左右。目前我国的预应力混凝土管桩产量基本是10%15%的年增长率而上升。,一、中国预应力混凝土管桩现状3,5,节能增效：从经济方面考虑，自从我国大量地使用预应力混凝土管桩以来，替代钢管桩及混凝土方桩，每年可以节约大量的各种建筑材料及资金，同时为人类节约了大量的能源，而且也使得现在的工程建设周期大大的缩短，以前不可能做到的事情可以成为现实。这都是我们这代人努力辛勤劳动的结果，我们也为此感到自豪。,一、中国预应力混凝土管桩现状4,6,日本是预应力混凝土管桩开发应用最早的国家：目前他们的混凝土管桩有RC管桩、PC管桩、PHC管桩、SC钢管混凝土桩、AG竹节管桩和AHS-ST大根柱管桩(如图)。这些管桩的生产及应用与日本的地理位置有关。我们的高强度预应力混凝土管桩是从日本引进的。目前我国无论是管桩规格型号，还是产量及使用量在全球都是第一，但是在新产品开发及应用方面，我们却没有大的进展，生产模式基本还是停留在80年代的水平。,二、国外预应力混凝土管桩发展现状1,7,8,日本是一个资源缺乏的国家，所以他们做什么事情都从“物尽其用”的角度出发，企业在不断的开发新的产品来代替老的产品，近一步地节约材料、能源和人工，每件产品力争做到完美。由于日本的人工费很高，而且劳动力缺乏，所以日本的工厂机械化程度很高，能够使用机器的地方一般不会用工人。无论是汽车生产厂、电气生产企业，还是混凝土构件生产企业、预拌混凝土搅拌站（日本有很多搅拌站都是无人管理，搅拌车司机去搅拌站拉混凝土时自己去操作）、预应力混凝土管桩生产企业都是如此。所以，他们年产量150万米的预应力混凝土管桩生产企业只有50人60人。生产流水线的机械化程度很高，可以做到横向纵向自动移动(见图)。,二、国外预应力混凝土管桩发展现状2,9,10,“以人为本”的理念贯彻到整个的工厂设计，生产流水线危险的部位都是自动操作，以减少事故的发生率。他们各个工序的天车大部分都采用地面无线遥控操作，天车的移动距离不是很远，基本是上面下面相互移动的立体吊运工艺模式。他们从钢筋的吊运、钢模吊运到管桩成品吊运都采用自动吊具操作（见图）。自动化的控制不但可以节约大量的劳动力，还可以避免许多人为因素对产品质量的影响。因此，日本的企业产品的合格率很高，很少有废品的产生，这也是降低成本的最好的出路。日本一些管桩生产企业管桩钢模板是单开口的，混凝土是采用泵送技术从一端喂料，既可以防止露浆又可以提高功效。最值得我们学习的是他们的建筑材料的应用，从开山爆破后的每一粒石屑都会很好的利用，绝对不会浪费，工厂非常整洁干净没有多余的材料及机械设备工具。,二、国外预应力混凝土管桩发展现状3,11,12,13,14,日本是一个多地震国家，二层以上的建筑都要用桩基础，因而应用高强度预应力混凝土管桩比较普遍。但是日本目前已经没有特大型的建设项目开工，所以用桩数量没有那么集中，不会像我们一个项目用几十万米的桩。他们的混凝土管桩生产企业注重研究适应不同的地质条件下成本最低承载力最大的桩。由于日本对于环境保护要求很高，日本已经不允许用柴油锤击的方法沉桩，所有的沉桩基本都采取钻孔植入法，或者中掘静压法沉桩。目前用的管桩最小的是直径300毫米，最大的是直径1200毫米，由于采用了没有污染、没有噪音的沉桩工艺，他们的管桩即使是使用薄壁结构也不会损伤其结构（见表一）,二、国外预应力混凝土管桩发展现状4,15,16,为了发挥管桩的最大的抗弯性能，现在日本用组合管桩也比较普遍，所以钢管混凝土管桩SC也普遍的应用。因为将钢板代替了钢筋放在最外面，从结构上是最合理，抗弯性能最好。（见图）钢管混凝土管桩规格性能见表二,二、国外预应力混凝土管桩发展现状5,17,18,19,为了将管桩的侧摩阻力提高到最大，他们发明了竹节高强度预应力混凝土管桩AG，由于这种管桩的外形是变截面的，它克服了预应力混凝土管桩表明光滑摩擦系数小的缺点，增加了与土壤的摩擦阻力（钉子与螺丝钉的比较），并且用无噪音无损伤的沉桩方法，大大的提高了单桩承载力（见下图）。,二、国外预应力混凝土管桩发展现状6,20,AG桩施工,21,22,23,日本的建筑领域是强调质量第一，无论是混凝土构件的企业，还是建筑施工企业都是遵循这个方针。（我们的企业恰恰相反，这点我将在后面讲）他们为了提高管桩的完整性不惜成本，发明了机械快速接头方法，在冬天及雨天施工时解决了管桩接头的完整性问题。（见图）,二、国外预应力混凝土管桩发展现状7,24,25,26,我国生产高强度预应力混凝土管桩已经有20年的时间了，虽然生产企业及生产规模生产使用数量上突飞猛进，但是产品质量我认为并没有提高，只能讲是后退（最起码讲没有同步增长）。日本的企业是研究如何开发新的混凝土管桩品种，来不断的提高管桩的承载力，进一步的降低单桩成本。我们部分企业是研究如何偷工减料，以牺牲产品质量来降低产品成本，这是本质上的不同。由于我国的经济运营体制的缺陷，使得市场化操作不规范，市场无序竞争，企业已经到了难以生存的地步，企业为了生存已经挖尽所有的潜力，到了目前已经没有潜力可以挖掘，只能以牺牲产品质量来维持生存。但是这只是个时间的问题，随着时间的推移，最终只能是死亡。这种无次序的竞争最终的结果会导致整个行业的退步，最终无论是好的企业和偷工减料的企业一起灭亡。,三、目前国内管桩生产及应用中存在的问题1,27,（一）材料方面：1.混凝土管桩用PC钢筋大家知道，高强度预应力混凝土管桩采用的预应力钢筋是管桩的主要原材料，我国原来没有这种PC钢筋，在80年代都是从日本进口，90年代初期我们研制了并生产了国产的PC钢筋，现在可以自足并且出口到日本及东南亚国家。（南通交通钢绳有限责任公司有14条高强度预应力钢筋生产线，30万吨产的年生产能力，能够满足国内的部分市场还有部分产品进入了日本市场及东南亚市场。）但是，目前一些企业为了小集体的利益，不顾产品质量及建筑物的安危，指使一些小的钢筋生产工厂，生产不符合要求的钢筋。比如：以小代替大，所用的钢筋都是负公差以下的，并且要求钢筋生产工厂生产小于标准规定的细钢筋，作为交货条件。另外，就是擅自提高钢筋的极限抗拉强度，生产管桩时提高张力从而做非标产品，但是这种高强度预应力混凝土管桩的预压应力根本达不到要求，在运输及打桩过程中混凝土容易产生裂缝，对建筑物的基础工程造成很大的隐患。,三、目前国内管桩生产及应用中存在的问题2,28,2.螺旋钢筋螺旋钢筋在混凝土管桩中起着钢筋笼成型的作用，但是主要的功能是抵抗混凝土管桩在沉桩过程中及以后的使用过程中的剪切应力。关于螺旋钢筋的使用我们的标准有明确的规定，但是现在大家为了降低成本，将螺旋钢筋的直径减少到能够使钢筋笼成型即可以，标准中规定是螺旋钢筋直径为5mm,但是他们只用3mm代替。由于很多人根本就不知道螺旋钢筋的重要性，所以根本没有当回事。但作为企业的工程技术人员应该知道这个道理。国标GB134761999中已经明确规定了螺旋钢筋的配置要求，管桩二端应该密缠，但是在制造过程中都是加大间距，基本都在100mm120mm之间给管桩使用种下很大的隐患。,三、目前国内管桩生产及应用中存在的问题3,29,3.管桩用端板管桩用端板是起着固定预应力钢筋，锁住混凝土管桩预压应力，连接上下管桩形成整体结构的重要结构件。关于端板的制造要求及材料在国家标准中都有明确规定，但是我们管桩生产企业现在使用的大量端板都是不符合标国家准要求的。有些企业为了降低成本而偷工减料，用不合格的端板来制造混凝土管桩。如：使用铸造端板，材质及结构均达不到要求，有的甚至掉到地上就成碎片；还有用中空端板，在端板的里面挖一条槽减轻端板的，但是对混凝土管桩来讲则降低了其使用功能重量（见图）；,三、目前国内管桩生产及应用中存在的问题4,30,31,做异形端板外面厚里面薄，更有甚者直接将端板厚度减少2毫米，为了偷工减料真是动足了脑筋。不合格的端板使用在混凝土管桩上，生产时在张拉过程中不敢拉足，这样会造成预压应力不足，成品混凝土管桩容易产生裂缝。上下二节管桩由于端板的质量达不到焊接的最基本的要求，造成整体桩的完整性承载力降低。现在长春一家生产端板已经用Q235合格钢坯连续轧制一次成型的端板，用户只要自己钻孔焊接裙板就可以使用。,三、目前国内管桩生产及应用中存在的问题5,32,4.混凝土掺合料目前大多数管桩生产企业都采用用磨细石英砂代替水泥，磨细石英砂代替水泥可以提高混凝土的标号，又可以增强混凝土的合易性有利用成型。一是可以节省能源，二来可以降低成本。但是磨细石英砂的质量应该严格控制，如果二氧化硅的含量达不到要求，或含泥量超标都达不到预期的效果。一些工厂只知道磨细石英砂可以代替部分水泥，就用磨细石英砂代替30%的水泥，但是混凝土的强度达不到C80。因为掺磨细石英砂必须与水泥匹配，磨细石英砂必须符合质量要求，二次压蒸养护的时间及温度也必须达到要求才能达到预期的效果。至于磨细石英砂的掺量是20%或者30%应该通过试验才能够决定，是应该根据企业所用的胶凝材料及工艺情况经过大量的试验才能够决定，而不能盲目的照搬照套。,三、目前国内管桩生产及应用中存在的问题6,33,（二）生产工艺方面：我国预应力混凝土管桩20年来的生产应用，有了不断的改进，生产效率也不断的提高，现行的生产工艺是在生产中不断的总结出来的，没有经过论证不应该随意的改变。我们现在改变生产工艺有些出发点不是科学地提高生产效率，而是人为的缩短生产时间，在整个工序中减少工艺流程的时间，来提高生产“能力”，但是产品质量却大打折扣，最终是得不偿失。,三、目前国内管桩生产及应用中存在的问题7,34,主要表现有：1.缩短离心时间：我们正常的离心工艺是先低速度离心（这是一个布料的过程，使得混凝土管桩每个截面的混凝土均匀），再是中速度离心（这个过程是混凝土的细骨料粗骨料及胶凝材料进一步的混合的最佳状态的过程），最后是高速离心（这个过程是混凝土进一步的密实，将多余的水分彻底排出）。三个离心阶段的时间是经过大量的试验在生产过程中总结出来的最佳时间，没有依据地随便改变生产工艺，都会影响预应力混凝土管桩的质量，现在许多管桩在生产过程中没有严格的工艺管理，管桩的表面还比较好看，但是在管桩的基础施工中就会产生各种问题。,三、目前国内管桩生产及应用中存在的问题8,35,主要表现有：2.缩短普通蒸汽养护及高压蒸汽养护时间：高强预应力混凝土管桩是通过工艺上的处理经过普通蒸汽养护及高压蒸汽养护将混凝土的水化反应提前完成。为什么我们的管桩生产工艺规程中要明确普通蒸汽养护及高压蒸汽养护时间，就是我们在多年的生产实践过程中，总结出了最佳的蒸汽养护制度。既可以满足混凝土的水化要求又可以满足混凝土的强度要求。人为的没有根据的随便缩短蒸汽养护时间对管桩混凝土强度是有影响的。,三、目前国内管桩生产及应用中存在的问题9,36,主要表现有：3.减少预应力钢筋的张拉应力：预应力混凝土管桩是靠预应力钢筋预先张拉，待混凝土具有一定的强度时，放松预应力钢筋使其回缩对混凝土产生一定的压力，形成预应力混凝土。预应力混凝土管桩的预压应力，可以避免管桩在生产及施工中管桩的混凝土产生裂缝，增强管桩的耐久性。但是我们目前有部分管桩生产企业为了片面的追求利润，使用了部分不合格的材料，比如钢筋的材料没有达到要求，端板的材质及几何尺寸不符合要求，在钢筋的张拉过程中就会产生问题，所以就用降低钢筋张拉应力来掩盖其他的缺陷。但是却给预应力混凝土管桩本身的质量造成了永久的缺陷。还有一些在生产工艺上的“偷工减料”我在这里就不一一列举。,三、目前国内管桩生产及应用中存在的问题10,37,我们用了20年的时间使我们国家的预应力混凝土管桩无论是生产或者使用的数量上都做到了世界第一，但是中国是一个发展中国家，在许多领域与发达国家还有一定的差距。预应力混凝土管桩虽然生产及使用在数量上是世界第一，但是在应用上还有许多应该逐步完善的地方。我们从使用混凝土方桩，到预应力混凝土方桩，再到高强度预应力混凝土管桩是一个渐近的过程。但是，到目前为止我们的单位混凝土材料应用价值还是处于比较低的水平。例如在相同的地址条件下应用相同的尺寸的管桩但是得到的承载力确相差很大。因为我们目前的施工条件有限，所以造成单位混凝土材料应用价值就有限。笔者认为在今后一段时间里应该从以下几方面入手：,四、我国的预应力混凝土管桩发展前景1,38,1.新材料的开发应用：我国目前的建筑材料还是比较充足的，所以材料问题大家也不够重视，但是建筑材料会越来越紧张，终于一天我们会走到枯竭的年代。大家都知道现在的材料单价与15年之前比较有多少差距，管桩销售价格与15年前相比是什么差距。所以企业要生存，要有效益必须要从新材料的开发应用上下功夫，因为在这里还有部分空间。,四、我国的预