探讨预应力混凝土管桩耐久性的问题

穆磊

【摘 要】随着我国的经济不断发展，各种各样的工程也多了起来，如何用最小的经济投入赢得最大的经济利益，一直是每一个企业发展的方向，预应力混凝土管桩物美价廉，施工工期又短，一直受到各建筑企业的青睐，所以本文将从多个方面对预应力混凝土管桩耐久性问题进行详细的分析以及探讨。

【关键词】预应力；混凝土；耐久性；问题；探讨

一、前言

随着工程建设的技术不断发展，人们对于地基的技术也愈来愈高，不仅要稳固可靠，还要耐用持久。所以，预应力混凝土管桩便应运而生了。

二、预应力混凝土管桩概述

预应力混凝土管桩是混凝土技术进步与混凝土制品高新工艺水平相结合的一种预制混凝土桩，具有质量好、植桩方便耐打性好、施工进度快、桩基抗震性好等优点。近10多年来，预应力混凝土管桩的生产与应用发展迅猛，已经成为重要的桩基材料。

预应力混凝土管桩按混凝土强度等级分为预应力混凝土管桩（PC桩）和预应力高强混凝土管桩（PHC桩），NPC桩的离心混凝土强度等级小得低于C50级，PHC桩的离心混凝土强度等级不得低于C80级。因此，区分PC桩与PHC桩仅仅是离心混凝土强度。

预应力混凝土管桩按外径分为300mm、400 mm、500 mm、600 mm、700 mm、800 mm、1000 mm、l200 mm等规格。长度7～15m按其抗弯性能或混凝土有效预压应力值分为A型、AB型、B型和C型。

预应力混凝土管桩对所采用的原材料及相应的配合比，以及生产制作工艺都有着严格的要求。桩身混凝土制料主要采用标号不低于42.5的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥，其质量要求应分别符合GBl75、GB1344规定，禁止使用火山灰质硅酸盐水泥。细骨料宜采用洁净的天然硬质中粗砂，细度模量为2.5～3.2，其质量应符合GB/T14684的规定。粗骨料应采用碎石，其最大粒径应小大于25mm，且不超过钢筋净距的3/4，其质量应符合GB/T14685的规定。预应力钢筋应采用预应力混凝土用钢棒、预应力混凝土用钢丝。其质量应分别符合YB/T111、GB/T5223.3的规定。螺旋筋宜采用冷拔低碳钢丝、低碳钢热轧圆盘条，其质量应分别符合GB50204、GB/T70l的规定。端部锚固钢筋、架立圈宜采用低碳钢热轧圆盘条或钢筋混凝土用热轧带肋钢筋，其质量应分别符合GB/T70l、GB1499的规定。端板、桩套箍宜采用Q235，其质量应分别符合GB/T700的规定。钢筋混凝土拌合用水的质量应符合JGJ63的规定.外加剂的质量应符合GB8076的规定。严禁使用氯盐类外加剂。掺合料不得对管桩产生有害影响，使用前必须进行试验验证。

三、预应力混凝土管桩（以下简称管桩）钢筋的混凝土保护层度的问题

1.现行相关施工验收规范允许管桩桩顶偏位值

《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）规定允许管桩桩顶偏位值：垂直承台梁中心线方向为100mm沿承台梁中心线方向承台方向为150mm。国标10G409《预应力混凝土管桩》以及一些地方标准中都给出了与单桩竖向承载力相对应的管桩开裂弯矩检验值，但我们知道。管桩受力形态为压弯构件，不同的竖向力作用下对应不同的开裂弯矩，以PHC—AB500（100）桩为例（其他桩类同）。抗裂弯矩检验值对应的单桩竖向承载力特征值为仅以100mm允许偏位计，则附加弯矩为已远超过的开裂弯矩检验值，由于裂缝的开展与截面边缘纤维的拉应力成正比也与管桩所承受的弯矩成正比，所以裂缝的开展将超过允许值。影响管桩的耐久性。而实践中沉桩施工时桩顶偏位的情况时有发生且常有超过上述偏位允许值的现象。处理方法大都采用在偏位方向设联合承台的方式解决。但这种解决方法显然无助于解决由于附加弯矩造成的桩身裂缝开展的问题。

2.管桩施工时沉桩作用力可能造成的桩身裂缝

管桩沉桩时和试验检测时的压桩（静压或锤击）荷载一般都超过单桩桩身结构承载力标准值的两倍。设计时除非按单桩所需竖向承载力特征值的两倍以上来选对应桩身结构竖向承载力设计值的桩，否则。沉桩过程中或管桩单桩竖向承载力检测试验过程中都可能已使桩身产生了纵向裂缝。国标10G409预应力混凝土管桩》以及一些地方标准中桩身设计承载力仅为相应竖向承载力特征值的1.35倍。而如果按承载力特征值的两倍以上来选桩虽然能有效避免在上述过程中桩身出现裂缝。但在建筑建成使用阶段这些桩承载力则有较大的富余。在建造造价上形成一定的浪费，这也是大部分投资者所不愿做的。这种裂缝的出现显然对桩身的耐久性能产生不利影响。

四、工程中的耐久性问题及处理措施

1.管桩的腐蚀破坏管桩的腐蚀破坏是指在侵蚀性离子或介质的作用下，管桩混凝土因受到腐蚀作用而体積膨胀或成分改变，最终导致混凝土开裂、剥落、强度降低，甚至破坏的现象。针对管桩的腐蚀破坏，可采取研制防腐蚀特制水泥、高性能耐腐蚀混凝土外加剂，加大混凝土保护层厚度，在管桩外表面涂刷或喷射混凝土保护剂等措施。在实际工程中，应综合考虑管桩所处环境情况和耐久性要求进行合理设计，如耐久性材料的选取、耐久性结构构造设计、侵蚀环境的附加防腐设计等等，都应具体情况具体处理。

2.钢筋锈蚀

混凝土中钢筋的锈蚀是在存在氧气和水分共同参与的条件下发生的电化学反应。刚浇筑的混凝土是碱性的，在碱性环境中的钢筋容易发生钝化作用，使表面产生钝化膜，能够阻止混凝土中钢筋的锈蚀。但当二氧化碳等侵蚀介质侵入时，混凝土的碱性降低，或者由于混凝土保护层开裂等因素，导致钢筋表面钝化膜破坏，使钢筋表面的不同部位出现较大的电位差，形成阳极和阴极，在一定的环境条件下，发生锈蚀。钢筋锈蚀会使混凝土保护层开裂，钢筋与混凝土之间的黏结力破坏，钢筋受力截面减少，结构强度降低等，从而导致结构耐久性的降低。减少管桩混凝土的腐蚀破坏，可有效保护钢筋，防止钢筋锈蚀。此外，必要时也可在预应力钢筋表面涂刷或喷射钢筋阻锈剂。

3.桩端岩层软化破坏

大部分的强风化泥岩以及含泥量较多的强风化、全风化花岗岩层存在遇水易软化的现象，当其做为桩端持力层时，如果桩尖附近有水，强风化泥岩则遇水软化，含泥较多的强风化、全风化花岗岩体会遇水发生崩解，导致桩端土承载力大大降低，引起管桩下沉，影响建筑物使用和安全。预应力混凝土管桩有可能从桩头与承台连接裂缝处、桩身焊接质量差接头处或桩壁裂缝处进水，沿着管桩内部流入桩尖，当桩尖由于撞击等原因产生裂缝时，水渗入桩端岩层，发生软化破坏。为了解决桩尖裂缝渗水问题，施工过程中应提高焊接质量，优化沉桩工艺，同时还可在管桩内腔顶部用填芯混凝土封闭，防止顶部进水。

结束语

通过以上详细的分析和探讨，我们不难看出预应力混凝土管桩耐久性对于建筑物来说，起到了至关重要的作用。所以，我们必须采取相应的措施加强其耐久性。

参考文献：

[1]阮起楠.预应力混凝土管桩[M].中国建材工业出版社.2012（21）：90-92

[2]崔永高.上海软土地区静力压桩若干问题的探讨[J].工程地质学报.2012（04）：526～530.

[3]赵俭斌.辽沈地区静压管桩终压力与单桩极限承载力的关系研[J].沈阳建筑大学学报（自然科学版）.2012（04）：302-305.

[4]张忠苗.软土地基管桩挤土浮桩与处理方法研究[J].岩土工程学报.2012（4）：2-4