預(yù)制混凝土樁行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望

李建華

（蘇州混凝土水泥制品研究院，江蘇 蘇州 215000）

預(yù)制混凝土樁行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望

李建華

（蘇州混凝土水泥制品研究院，江蘇 蘇州 215000）

文章闡述了預(yù)制混凝土樁行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，并對其發(fā)展前景進行了展望。

預(yù)制混凝土樁行業(yè)；發(fā)展；現(xiàn)狀；前景

1 概述

預(yù)制混凝土樁包括先張法振動成型預(yù)應(yīng)力混凝土方樁、先張法離心成型預(yù)應(yīng)力混凝土管樁、先張法離心成型預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁和先張法離心成型預(yù)應(yīng)力混凝土異型樁、預(yù)制高強混凝土薄壁鋼管樁、后張法離心成型預(yù)應(yīng)力混凝土管樁、振動成型鋼筋混凝土方樁、板樁等，與混凝土電桿、混凝土管等傳統(tǒng)制品行業(yè)相比，預(yù)制混凝土樁可以算是一個新興的行業(yè)，得到快速發(fā)展不過20多年，與我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高速發(fā)展同步。以下主要以離心成型預(yù)制混凝土樁（包括管樁、空心方樁、異型樁等）為例介紹相關(guān)行業(yè)情況。

2 行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 發(fā)展歷程和發(fā)展區(qū)域

我國早在1944年就開始生產(chǎn)離心鋼筋混凝土管樁(RC樁)。

上世紀60年代，由于鐵路建設(shè)的需要，鐵道部豐臺橋梁廠研制開發(fā)了預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁(PC樁)，并批量生產(chǎn)Φ400和Φ550的PC樁。

上世紀70年代，由于港口建設(shè)的需要，原交通部三航局混凝土制品廠研制生產(chǎn)了大直徑的后張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(雷蒙特樁)。

上世紀80年代后期，隨著原交通部三航局混凝土制品廠全套引進了日本PHC樁的生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)以來，我國逐步推廣生產(chǎn)先張法預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁(PHC樁)。

1993年成立CCPA預(yù)制混凝土樁專業(yè)委員會時，行業(yè)內(nèi)專家提出了“從廣東出發(fā)，沿海北上直至東北平原；從上海出發(fā)，沿江西進直至黃土高坡”的發(fā)展藍圖。經(jīng)過20多年的快速發(fā)展，目前我國管樁的生產(chǎn)廠家已逾500家（圖1），主要分布在浙江、江蘇、廣東、山東、福建等省。

圖1 全國管樁企業(yè)分布圖

離心混凝土方樁生產(chǎn)企業(yè)也迅速增加，目前約有40多家，主要集中在上海、浙江、江蘇，大部分為管樁生產(chǎn)企業(yè)同時生產(chǎn)離心混凝土方樁；預(yù)制高強混凝土薄壁鋼管樁生產(chǎn)企業(yè)也有數(shù)家，如：上海二十冶工程技術(shù)有限公司、國鼎（南通）管樁有限公司等；為滿足工程需要，一些管樁生產(chǎn)企業(yè)已開始生產(chǎn)異型樁，如：浙東建材集團、浙江天海管樁有限公司、云南盛達齒形樁有限公司等。

2.2 品種、規(guī)格和產(chǎn)量

經(jīng)過20多年的發(fā)展，我國預(yù)制樁的產(chǎn)品規(guī)格和品種日趨豐富，搭配也更為合理，其中管樁的產(chǎn)品品種和規(guī)格有：

（1）PHC樁和PC樁：外徑系列300mm、400mm、500 mm、600 mm、700 mm、800 mm、1 000 mm、1 200 mm、1 300 mm、1 400 mm十個規(guī)格，局部地區(qū)還少量生產(chǎn)350 mm、450 mm和550 mm規(guī)格PHC樁和PC樁；生產(chǎn)和使用的PHC管樁單節(jié)長度最長已達56 m。

（2）PTC樁:外徑系列300 mm、350 mm、400 mm、450 mm、500 mm、550 mm、600 mm七個規(guī)格。

（3）預(yù)應(yīng)力離心混凝土空心方樁:外徑系列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）預(yù)制高強混凝土薄壁鋼管樁外徑系列有：400 mm、500 mm、600 mm、800 mm、1 000 mm、1200 mm等規(guī)格。

另外，還開發(fā)生產(chǎn)了竹節(jié)樁、齒形管樁、帶肋竹節(jié)樁、擴頭樁、六角樁、八角樁等異型樁。

為了提高樁身的抗彎性能，增強抵抗水平力的能力，開發(fā)了部分預(yù)應(yīng)力混凝土樁、矩形截面預(yù)應(yīng)力混凝土樁、U型板樁、H型樁等，實現(xiàn)了樁基材料的多樣化,擴大了樁基材料的應(yīng)用范圍（圖2~8）。

圖2 竹節(jié)樁

圖3 無端板增強型空心樁

圖4 齒形樁

圖5 大頭竹節(jié)樁

圖6 砂襯齒形樁

圖7 齒形空心方樁

圖8 空心矩形樁

預(yù)制樁生產(chǎn)線生產(chǎn)能力已達100～150萬米/年，全國管樁的年生產(chǎn)量已超過3億米，預(yù)應(yīng)力離心混凝土空心方樁的年生產(chǎn)量已達5000萬米。

2.3 生產(chǎn)裝備和原材料

上世紀90年代前期，我國預(yù)制樁生產(chǎn)用主機、預(yù)應(yīng)力鋼筋（PC鋼棒）、高效減水劑主要依賴進口，隨著國產(chǎn)化能力和機械裝備技術(shù)水平的提高，1995年以后，預(yù)制樁的生產(chǎn)裝備已全部實現(xiàn)了國產(chǎn)化，經(jīng)過不斷改進，一些單機的技術(shù)性能也得到提升，縮小了與國外裝備的差距。如：鋼筋定長切斷機、鋼筋鐓頭機、鋼筋骨架滾焊機、離心成型機、預(yù)應(yīng)力張拉機等，并且已出口東南亞地區(qū)，管樁鋼模已出口韓國等國家。近年來，還開發(fā)了泵送喂料設(shè)備、自動吊具、自動清模機、自動噴涂脫模劑設(shè)備等裝備。

2.4 生產(chǎn)線工藝布置

目前我國預(yù)制樁企業(yè)的工藝布置主要有三種：

（1）雙跨及多跨橫向流水布置（圖9）；

（2）單跨橫向流水布置（圖10）；

（3）縱向流水布置（圖11）。

圖9 雙跨及多跨橫向流水布置

圖10 單跨橫向流水布置

2.5 標準規(guī)范

預(yù)制混凝土樁行業(yè)的標準化工作進展順利，經(jīng)過行業(yè)內(nèi)專家和技術(shù)人員的共同努力，已制定完成的標準有：GB13476-2009《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》、GB/T19496-2004《鉆芯檢測離心高強混凝土抗壓強度試驗方法》、10G409《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》國家建筑標準設(shè)計圖集、JGJ 272-2010《預(yù)制高強混凝土薄壁鋼管樁》、JC/T2029-2010《預(yù)應(yīng)力離心混凝土空心方樁》、JC/T2126.6-2012《水泥制品工藝技術(shù)規(guī)程第6部分：先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》、JC/T2162-2012《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁安全生產(chǎn)要求》、JC/T2163-2012《混凝土外加劑安全生產(chǎn)要求》、JC/T605-2005《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁鋼模》、JC/T822-2003《水泥制品生產(chǎn)用離心成型機技術(shù)條件》、JC/T699-2012《水泥制品用鋼筋混凝土管鋼筋骨架滾焊機》、JC/T966-2005《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼棒鐓頭機》、JC/T950-2005《預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁用硅砂粉》、JC/T947-2005《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁用端板》（修訂報批）等。

正在制定的國家標準有《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土異型樁》（已報批）、行業(yè)標準有《硅砂粉技術(shù)規(guī)程》（已報批）、《水泥制品用礦渣粉應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（已報批）、《預(yù)應(yīng)力離心混凝土空心方樁用端板》（已報批）等。

圖11 縱向流水布置

另外，一些省市，如廣東、浙江、上海、江蘇、天津、云南、安徽、湖北、四川、山西等也制訂了相應(yīng)的地方圖集、管樁基礎(chǔ)施工規(guī)范。

2.6 新技術(shù)的應(yīng)用

磨細礦物摻合料和納米微珠超細粉的應(yīng)用；磨細礦物摻合料:礦渣微粉、硅灰、磨細石英砂等；納米微珠超細粉：火山灰粉體經(jīng)加工而成；

節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用；變頻技術(shù)、余氣余熱利用技術(shù)、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)；免蒸壓技術(shù)的研究與應(yīng)用；

機械化、自動化生產(chǎn)線及其生產(chǎn)裝備的研究與應(yīng)用（圖12~13）；

植樁工法的研究與應(yīng)用（圖14）。

2.7 預(yù)制樁應(yīng)用

經(jīng)過20多年的快速發(fā)展，我國管樁特別是PHC樁的應(yīng)用領(lǐng)域已從當初單一的鐵路橋梁擴展到了工業(yè)與民用建筑（含構(gòu)筑物），如：上海世博會、上海國際航運大廈、廣州亞運村、南京奧林匹克會展中心、大亞灣核電站綜合會館、淮安萬達廣場、萬科東麗湖、天津摩托羅拉廠房、天津天管元通不銹鋼制品有限公司等（圖15~16）。公路如：廣深高速、南京江六高速公路、滬寧高速拓寬工程、杭甬高速等。橋梁如：東海大橋、崇啟通道(上海段）工程II標項目、岳常高速、山汊磯大橋等（圖17）。港口和碼頭如：外高橋舾裝碼頭、外高橋造船基地船塢、中船龍穴、上海外灘拓寬工程、洋山深水港一期碼頭等（圖18）。機場如：上海浦東機場、廣州白云機場、澳門機場等。鐵路和城市輕軌如：上海磁懸浮、京津城際列車、武廣客運專線等。城市高架道路如：上海內(nèi)環(huán)高架、南北高架等。水利如：杭州灣河道駁岸等。市政、電力如：華能電廠、遼陽紅陽熱電廠、華能風電等工程的樁基基礎(chǔ)。

圖12 自動化生產(chǎn)線局部--鋼模自動輸送（適合雙跨或多跨橫向布置）

圖13 自動化生產(chǎn)線局部--適合雙跨或多跨橫向布置

圖14 引孔植樁

圖15 上海世博會--管樁直徑：500 mm～600 mm

圖16 南京奧林匹克會展中心--管樁直徑：500mm～600mm

圖17 東海大橋--管樁直徑：1200 mm

圖18 外高橋造船基地船塢--管樁直徑：800 mm～1200 mm

3 存在主要問題

3.1 原材料

由于大規(guī)模的使用和開采，資源的不可再生性及近幾年來對自然環(huán)境的保護，使天然的石、砂料越來越少，尤其是砂資源。符合預(yù)制樁生產(chǎn)質(zhì)量要求的砂石材料越來越少，尤其是高品質(zhì)的石、砂原材料更是稀缺，對預(yù)制樁的生產(chǎn)帶來了不利影響；鋼棒質(zhì)量不盡人意，由于盲目擴產(chǎn)，追求高強度，部分鋼棒企業(yè)生產(chǎn)的鋼棒延性較差，容易發(fā)生脆斷，難以滿足預(yù)制樁的生產(chǎn)要求。

3.2 專業(yè)技術(shù)人員匱乏

經(jīng)過20多年的快速發(fā)展，預(yù)制樁生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量猛增，企業(yè)規(guī)模越來越大，而由于我國教育系統(tǒng)的改革，高校在專業(yè)設(shè)置方面做了重大調(diào)整，真正具有混凝土制品專業(yè)知識的新生專業(yè)力量缺失，加上愿意去混凝土制品生產(chǎn)企業(yè)的學生少之又少，預(yù)制樁生產(chǎn)企業(yè)普遍缺少專業(yè)技術(shù)人員，尤其是缺乏既懂混凝土又懂混凝土制品生產(chǎn)工藝的專業(yè)技術(shù)人員。因此，一些預(yù)制樁生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)力量薄弱，生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量控制的水平亟待提高。

3.3 基礎(chǔ)研究滯后

雖然我國的預(yù)制樁產(chǎn)量（特別是管樁）處于世界領(lǐng)先地位，但還稱不上是預(yù)制樁生產(chǎn)技術(shù)的強國。20年來，我們注重于擴大生產(chǎn)規(guī)模、推廣產(chǎn)品的應(yīng)用、發(fā)展壯大行業(yè)，輕視了對預(yù)制樁內(nèi)在性能、耐久性能的研究，如：蒸壓與免蒸壓混凝土的性能差異、蒸壓對預(yù)制樁樁身混凝土耐久性能的影響、蒸壓與免蒸壓對保護層厚度的影響、保護層厚度對軸向承載能力的影響、鋼筋的預(yù)應(yīng)力損失及其計算和檢驗方法、螺旋筋間距對預(yù)制樁承載能力的影響、有效預(yù)壓應(yīng)力與樁身承載力的關(guān)系、施工方法對預(yù)制樁承載能力的影響等，以至于在一些技術(shù)規(guī)范、規(guī)程的制定中沒有話語權(quán),不利于預(yù)制樁的持續(xù)健康發(fā)展。

3.4 生產(chǎn)裝備

經(jīng)過20年的快速發(fā)展，我國預(yù)制樁行業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平總體提高不快，仍然為勞動密集型行業(yè)。目前，我國的預(yù)制樁生產(chǎn)裝備雖然已能滿足產(chǎn)品生產(chǎn)的要求，但裝備的精度、質(zhì)量、自動化程度及生產(chǎn)線自動化水平等與先進發(fā)達國家相比還有較大差距，有待進一步提高。如：鐓頭機對鋼棒的適應(yīng)性不盡人意、鋼筋骨架滾焊機焊接骨架螺距的誤差不是很穩(wěn)定、鋼筋切斷-鐓頭-滾焊之間的機械化自動化程度不高、設(shè)備的外觀質(zhì)量較差等。

4 行業(yè)發(fā)展趨勢

我國預(yù)制混凝土樁行業(yè)發(fā)展20多年來，在行業(yè)內(nèi)各位專家、企業(yè)家和有識之士的共同努力下，在學習國外先進技術(shù)和先進經(jīng)驗的同時，從原材料、生產(chǎn)工藝、節(jié)能養(yǎng)護、生產(chǎn)裝備、設(shè)計施工、檢測等技術(shù)領(lǐng)域都做了大量技術(shù)創(chuàng)新工作，取得了可喜的成績，打下了較好的發(fā)展基礎(chǔ)。

4.1 產(chǎn)品品種

隨著竹節(jié)樁等異型樁、部分預(yù)應(yīng)力預(yù)制樁的推出，新的樁型將不斷涌現(xiàn)，高承載（受壓、受拉、受彎、剪切等）能力的預(yù)制樁今后將得到大量應(yīng)用。

4.2 生產(chǎn)技術(shù)

研究開發(fā)新型原材料和生產(chǎn)工藝技術(shù)，優(yōu)化混凝土配合比，在保證預(yù)制樁產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，降低生產(chǎn)成本，提高資源的利用率。

4.3 生產(chǎn)線自動化水平

以合理的工藝布置、運轉(zhuǎn)流暢的生產(chǎn)流程、用工數(shù)量少、生產(chǎn)環(huán)境安全、節(jié)能低碳、自動化-智能化的管控系統(tǒng)為特征的預(yù)制樁機械化-自動化-智能化生產(chǎn)線是預(yù)制樁行業(yè)的發(fā)展方向。

4.4 生產(chǎn)裝備

與機械化-自動化配套的自動計量-攪拌系統(tǒng)、泵送喂料系統(tǒng)、快裝模具、快速裝拆模裝備、自動化節(jié)能養(yǎng)護系統(tǒng)、自動清模-噴涂脫模劑裝置、鋼筋自動切斷-送料-鐓頭-成籠系統(tǒng)、鋼筋骨架及鋼模自動輸送系統(tǒng)、自動吊夾具、生產(chǎn)過程自動化智能化的管控系統(tǒng)等的研發(fā)、完善、推廣應(yīng)用，將使我國預(yù)制樁行業(yè)的生產(chǎn)及裝備技術(shù)水平發(fā)生質(zhì)的飛躍。

4.5 節(jié)能技術(shù)

變頻技術(shù)、免蒸壓技術(shù)、余氣余熱的利用、熱效鍋爐、太陽能等清潔能源、自動化節(jié)能養(yǎng)護系統(tǒng)等的研發(fā)、完善、推廣應(yīng)用，將使我國預(yù)制樁行業(yè)實現(xiàn)從高能耗向低碳零排放方向的轉(zhuǎn)變。

4.6 應(yīng)用技術(shù)

我國地域遼闊，地質(zhì)條件差異較大，隨著預(yù)制混凝土樁品種的日趨完善及設(shè)計、應(yīng)用技術(shù)的不斷提高，在選擇樁基材料時，目前單一規(guī)格品種配樁設(shè)計的模式將會得到改變，合理的優(yōu)化組合配樁設(shè)計將在滿足建筑工程承載力（受壓、受拉、受彎、剪切等）的前提下，實現(xiàn)既滿足安全和耐久性要求，又節(jié)約樁基材料減少工程投資的目標。

新型無損植樁工法及其施工設(shè)備將得到進一步開發(fā)完善、推廣應(yīng)用。在滿足樁基承載要求和使用壽命的同時，實現(xiàn)無污染施工（無擠土效應(yīng)、無噪音、無震動、無污泥排放）、縮短施工周期，降低施工成本，擴大預(yù)制樁的應(yīng)用領(lǐng)域。

作者：李建華（1963-），男，本科，教授級高工，無機非金屬材料專業(yè)。

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

prestressed concrete pile industry;development;current conditions;prospect

嵐嶸）（

2013-12-8）