预制混凝土桩行业发展现状及前景展望

李建华

（苏州混凝土水泥制品研究院，江苏 苏州 215000）

预制混凝土桩行业发展现状及前景展望

李建华

（苏州混凝土水泥制品研究院，江苏 苏州 215000）

文章阐述了预制混凝土桩行业发展现状，并对其发展前景进行了展望。

预制混凝土桩行业；发展；现状；前景

1 概述

预制混凝土桩包括先张法振动成型预应力混凝土方桩、先张法离心成型预应力混凝土管桩、先张法离心成型预应力混凝土空心方桩和先张法离心成型预应力混凝土异型桩、预制高强混凝土薄壁钢管桩、后张法离心成型预应力混凝土管桩、振动成型钢筋混凝土方桩、板桩等，与混凝土电杆、混凝土管等传统制品行业相比，预制混凝土桩可以算是一个新兴的行业，得到快速发展不过20多年，与我国的基础设施建设的高速发展同步。以下主要以离心成型预制混凝土桩（包括管桩、空心方桩、异型桩等）为例介绍相关行业情况。

2 行业发展现状

2.1 发展历程和发展区域

我国早在1944年就开始生产离心钢筋混凝土管桩(RC桩)。

上世纪60年代，由于铁路建设的需要，铁道部丰台桥梁厂研制开发了预应力钢筋混凝土管桩(PC桩)，并批量生产Φ400和Φ550的PC桩。

上世纪70年代，由于港口建设的需要，原交通部三航局混凝土制品厂研制生产了大直径的后张法预应力混凝土管桩(雷蒙特桩)。

上世纪80年代后期，随着原交通部三航局混凝土制品厂全套引进了日本PHC桩的生产设备和技术以来，我国逐步推广生产先张法预应力高强混凝土管桩(PHC桩)。

1993年成立CCPA预制混凝土桩专业委员会时，行业内专家提出了“从广东出发，沿海北上直至东北平原；从上海出发，沿江西进直至黄土高坡”的发展蓝图。经过20多年的快速发展，目前我国管桩的生产厂家已逾500家（图1），主要分布在浙江、江苏、广东、山东、福建等省。

图1 全国管桩企业分布图

离心混凝土方桩生产企业也迅速增加，目前约有40多家，主要集中在上海、浙江、江苏，大部分为管桩生产企业同时生产离心混凝土方桩；预制高强混凝土薄壁钢管桩生产企业也有数家，如：上海二十冶工程技术有限公司、国鼎（南通）管桩有限公司等；为满足工程需要，一些管桩生产企业已开始生产异型桩，如：浙东建材集团、浙江天海管桩有限公司、云南盛达齿形桩有限公司等。

2.2 品种、规格和产量

经过20多年的发展，我国预制桩的产品规格和品种日趋丰富，搭配也更为合理，其中管桩的产品品种和规格有：

（1）PHC桩和PC桩：外径系列300mm、400mm、500 mm、600 mm、700 mm、800 mm、1 000 mm、1 200 mm、1 300 mm、1 400 mm十个规格，局部地区还少量生产350 mm、450 mm和550 mm规格PHC桩和PC桩；生产和使用的PHC管桩单节长度最长已达56 m。

（2）PTC桩:外径系列300 mm、350 mm、400 mm、450 mm、500 mm、550 mm、600 mm七个规格。

（3）预应力离心混凝土空心方桩:外径系列250 mm×250 mm、300 mm×300 mm、350 mm×350 mm、400 mm×400 mm、450 mm×450 mm、500 mm× 500 mm、550 mm×550 mm、600 mm×600 mm等。

（4）预制高强混凝土薄壁钢管桩外径系列有：400 mm、500 mm、600 mm、800 mm、1 000 mm、1200 mm等规格。

另外，还开发生产了竹节桩、齿形管桩、带肋竹节桩、扩头桩、六角桩、八角桩等异型桩。

为了提高桩身的抗弯性能，增强抵抗水平力的能力，开发了部分预应力混凝土桩、矩形截面预应力混凝土桩、U型板桩、H型桩等，实现了桩基材料的多样化,扩大了桩基材料的应用范围（图2~8）。

图2 竹节桩

图3 无端板增强型空心桩

图4 齿形桩

图5 大头竹节桩

图6 砂衬齿形桩

图7 齿形空心方桩

图8 空心矩形桩

预制桩生产线生产能力已达100～150万米/年，全国管桩的年生产量已超过3亿米，预应力离心混凝土空心方桩的年生产量已达5000万米。

2.3 生产装备和原材料

上世纪90年代前期，我国预制桩生产用主机、预应力钢筋（PC钢棒）、高效减水剂主要依赖进口，随着国产化能力和机械装备技术水平的提高，1995年以后，预制桩的生产装备已全部实现了国产化，经过不断改进，一些单机的技术性能也得到提升，缩小了与国外装备的差距。如：钢筋定长切断机、钢筋镦头机、钢筋骨架滚焊机、离心成型机、预应力张拉机等，并且已出口东南亚地区，管桩钢模已出口韩国等国家。近年来，还开发了泵送喂料设备、自动吊具、自动清模机、自动喷涂脱模剂设备等装备。

2.4 生产线工艺布置

目前我国预制桩企业的工艺布置主要有三种：

（1）双跨及多跨横向流水布置（图9）；

（2）单跨横向流水布置（图10）；

（3）纵向流水布置（图11）。

图9 双跨及多跨横向流水布置

图10 单跨横向流水布置

2.5 标准规范

预制混凝土桩行业的标准化工作进展顺利，经过行业内专家和技术人员的共同努力，已制定完成的标准有：GB13476-2009《先张法预应力混凝土管桩》、GB/T19496-2004《钻芯检测离心高强混凝土抗压强度试验方法》、10G409《预应力混凝土管桩》国家建筑标准设计图集、JGJ 272-2010《预制高强混凝土薄壁钢管桩》、JC/T2029-2010《预应力离心混凝土空心方桩》、JC/T2126.6-2012《水泥制品工艺技术规程第6部分：先张法预应力混凝土管桩》、JC/T2162-2012《预应力混凝土管桩安全生产要求》、JC/T2163-2012《混凝土外加剂安全生产要求》、JC/T605-2005《先张法预应力混凝土管桩钢模》、JC/T822-2003《水泥制品生产用离心成型机技术条件》、JC/T699-2012《水泥制品用钢筋混凝土管钢筋骨架滚焊机》、JC/T966-2005《预应力混凝土用钢棒镦头机》、JC/T950-2005《预应力高强混凝土管桩用硅砂粉》、JC/T947-2005《先张法预应力混凝土管桩用端板》（修订报批）等。

正在制定的国家标准有《先张法预应力混凝土异型桩》（已报批）、行业标准有《硅砂粉技术规程》（已报批）、《水泥制品用矿渣粉应用技术规程》（已报批）、《预应力离心混凝土空心方桩用端板》（已报批）等。

图11 纵向流水布置

另外，一些省市，如广东、浙江、上海、江苏、天津、云南、安徽、湖北、四川、山西等也制订了相应的地方图集、管桩基础施工规范。

2.6 新技术的应用

磨细矿物掺合料和纳米微珠超细粉的应用；磨细矿物掺合料:矿渣微粉、硅灰、磨细石英砂等；纳米微珠超细粉：火山灰粉体经加工而成；

节能技术的应用；变频技术、余气余热利用技术、热电联产系统技术；免蒸压技术的研究与应用；

机械化、自动化生产线及其生产装备的研究与应用（图12~13）；

植桩工法的研究与应用（图14）。

2.7 预制桩应用

经过20多年的快速发展，我国管桩特别是PHC桩的应用领域已从当初单一的铁路桥梁扩展到了工业与民用建筑（含构筑物），如：上海世博会、上海国际航运大厦、广州亚运村、南京奥林匹克会展中心、大亚湾核电站综合会馆、淮安万达广场、万科东丽湖、天津摩托罗拉厂房、天津天管元通不锈钢制品有限公司等（图15~16）。公路如：广深高速、南京江六高速公路、沪宁高速拓宽工程、杭甬高速等。桥梁如：东海大桥、崇启通道(上海段）工程II标项目、岳常高速、山汊矶大桥等（图17）。港口和码头如：外高桥舾装码头、外高桥造船基地船坞、中船龙穴、上海外滩拓宽工程、洋山深水港一期码头等（图18）。机场如：上海浦东机场、广州白云机场、澳门机场等。铁路和城市轻轨如：上海磁悬浮、京津城际列车、武广客运专线等。城市高架道路如：上海内环高架、南北高架等。水利如：杭州湾河道驳岸等。市政、电力如：华能电厂、辽阳红阳热电厂、华能风电等工程的桩基基础。

图12 自动化生产线局部--钢模自动输送（适合双跨或多跨横向布置）

图13 自动化生产线局部--适合双跨或多跨横向布置

图14 引孔植桩

图15 上海世博会--管桩直径：500 mm～600 mm

图16 南京奥林匹克会展中心--管桩直径：500mm～600mm

图17 东海大桥--管桩直径：1200 mm

图18 外高桥造船基地船坞--管桩直径：800 mm～1200 mm

3 存在主要问题

3.1 原材料

由于大规模的使用和开采，资源的不可再生性及近几年来对自然环境的保护，使天然的石、砂料越来越少，尤其是砂资源。符合预制桩生产质量要求的砂石材料越来越少，尤其是高品质的石、砂原材料更是稀缺，对预制桩的生产带来了不利影响；钢棒质量不尽人意，由于盲目扩产，追求高强度，部分钢棒企业生产的钢棒延性较差，容易发生脆断，难以满足预制桩的生产要求。

3.2 专业技术人员匮乏

经过20多年的快速发展，预制桩生产企业数量猛增，企业规模越来越大，而由于我国教育系统的改革，高校在专业设置方面做了重大调整，真正具有混凝土制品专业知识的新生专业力量缺失，加上愿意去混凝土制品生产企业的学生少之又少，预制桩生产企业普遍缺少专业技术人员，尤其是缺乏既懂混凝土又懂混凝土制品生产工艺的专业技术人员。因此，一些预制桩生产企业技术力量薄弱，生产技术、产品质量控制的水平亟待提高。

3.3 基础研究滞后

虽然我国的预制桩产量（特别是管桩）处于世界领先地位，但还称不上是预制桩生产技术的强国。20年来，我们注重于扩大生产规模、推广产品的应用、发展壮大行业，轻视了对预制桩内在性能、耐久性能的研究，如：蒸压与免蒸压混凝土的性能差异、蒸压对预制桩桩身混凝土耐久性能的影响、蒸压与免蒸压对保护层厚度的影响、保护层厚度对轴向承载能力的影响、钢筋的预应力损失及其计算和检验方法、螺旋筋间距对预制桩承载能力的影响、有效预压应力与桩身承载力的关系、施工方法对预制桩承载能力的影响等，以至于在一些技术规范、规程的制定中没有话语权,不利于预制桩的持续健康发展。

3.4 生产装备

经过20年的快速发展，我国预制桩行业的生产技术水平总体提高不快，仍然为劳动密集型行业。目前，我国的预制桩生产装备虽然已能满足产品生产的要求，但装备的精度、质量、自动化程度及生产线自动化水平等与先进发达国家相比还有较大差距，有待进一步提高。如：镦头机对钢棒的适应性不尽人意、钢筋骨架滚焊机焊接骨架螺距的误差不是很稳定、钢筋切断-镦头-滚焊之间的机械化自动化程度不高、设备的外观质量较差等。

4 行业发展趋势

我国预制混凝土桩行业发展20多年来，在行业内各位专家、企业家和有识之士的共同努力下，在学习国外先进技术和先进经验的同时，从原材料、生产工艺、节能养护、生产装备、设计施工、检测等技术领域都做了大量技术创新工作，取得了可喜的成绩，打下了较好的发展基础。

4.1 产品品种

随着竹节桩等异型桩、部分预应力预制桩的推出，新的桩型将不断涌现，高承载（受压、受拉、受弯、剪切等）能力的预制桩今后将得到大量应用。

4.2 生产技术

研究开发新型原材料和生产工艺技术，优化混凝土配合比，在保证预制桩产品质量的前提下，降低生产成本，提高资源的利用率。

4.3 生产线自动化水平

以合理的工艺布置、运转流畅的生产流程、用工数量少、生产环境安全、节能低碳、自动化-智能化的管控系统为特征的预制桩机械化-自动化-智能化生产线是预制桩行业的发展方向。

4.4 生产装备

与机械化-自动化配套的自动计量-搅拌系统、泵送喂料系统、快装模具、快速装拆模装备、自动化节能养护系统、自动清模-喷涂脱模剂装置、钢筋自动切断-送料-镦头-成笼系统、钢筋骨架及钢模自动输送系统、自动吊夹具、生产过程自动化智能化的管控系统等的研发、完善、推广应用，将使我国预制桩行业的生产及装备技术水平发生质的飞跃。

4.5 节能技术

变频技术、免蒸压技术、余气余热的利用、热效锅炉、太阳能等清洁能源、自动化节能养护系统等的研发、完善、推广应用，将使我国预制桩行业实现从高能耗向低碳零排放方向的转变。

4.6 应用技术

我国地域辽阔，地质条件差异较大，随着预制混凝土桩品种的日趋完善及设计、应用技术的不断提高，在选择桩基材料时，目前单一规格品种配桩设计的模式将会得到改变，合理的优化组合配桩设计将在满足建筑工程承载力（受压、受拉、受弯、剪切等）的前提下，实现既满足安全和耐久性要求，又节约桩基材料减少工程投资的目标。

新型无损植桩工法及其施工设备将得到进一步开发完善、推广应用。在满足桩基承载要求和使用寿命的同时，实现无污染施工（无挤土效应、无噪音、无震动、无污泥排放）、缩短施工周期，降低施工成本，扩大预制桩的应用领域。

作者：李建华（1963-），男，本科，教授级高工，无机非金属材料专业。

It expounds the developing conditions of the prestressed concrete pile industry,and its prospect is introduced.

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岚嵘）（

2013-12-8）