中日管桩标准的几个技术指标的对比分析.ppt

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1、中日管桩标准的几个技术指标中日管桩标准的几个技术指标的对比分析与研究的对比分析与研究 日本是一个国土狭长的海洋岛国，其建筑日本是一个国土狭长的海洋岛国，其建筑材料资源匮乏，对混凝土的耐久性非常重视，材料资源匮乏，对混凝土的耐久性非常重视，对水泥制品的研究水平和生产技术在世界上处对水泥制品的研究水平和生产技术在世界上处于领先的地位。于领先的地位。日本非常重视开裂日本非常重视开裂(裂缝裂缝)对混凝土耐久性对混凝土耐久性的损害的损害,相当比例的混凝土都掺加相当比例的混凝土都掺加“防裂剂防裂剂”,也非常注意避免预制混凝土制品因为施工方法也非常注意避免预制混凝土制品因为施工方法不当造成开裂。不当造成开裂

2、。我们通过与日本水泥制品标准的对比分析，我们通过与日本水泥制品标准的对比分析，可以学习其节约资源并确保混凝土制品性能的可以学习其节约资源并确保混凝土制品性能的规范和方法，促进中国混凝土制品行业的可持规范和方法，促进中国混凝土制品行业的可持续发展。续发展。我们对比分析的标准有：我们对比分析的标准有：1GB13476-2009，先张法预应力混凝土管桩，先张法预应力混凝土管桩S.2JISA5373:2004，预应力混凝土制品预应力混凝土制品S.3JISA5337，先张法离心成型高强混凝土管桩，先张法离心成型高强混凝土管桩S.混凝土构件受力时有时允许带裂（缝）工作，混凝土构件受力时有时允许带裂（缝）工

3、作，但但有耐腐蚀要求时有耐腐蚀要求时不允许不允许带裂（缝）工作。带裂（缝）工作。一、壁厚对力学性能和生产工艺质量的影响一、壁厚对力学性能和生产工艺质量的影响表表1 1、中日管桩构造的不同壁厚（中日管桩构造的不同壁厚（mm）管桩直径（mm）300400500600中国管桩（GB13476-2009）7095100 125110130日本管桩（JISA5373:2004）60658090由表由表1 1可知，同直径的中国管桩的壁厚远大于日本管桩，其消耗的可知，同直径的中国管桩的壁厚远大于日本管桩，其消耗的混凝土材料明显多的多。我们重点分析了混凝土材料明显多的多。我们重点分析了400400和和5005

4、00的桩。其的桩。其力学性能和材料消耗的对比见表力学性能和材料消耗的对比见表2 2和表和表3 3。表表2 2、中日、中日400400管桩的材料消耗（截面积）和力学性能对比表管桩的材料消耗（截面积）和力学性能对比表桩型截面积截面积截面惯性矩截面惯性矩截面静矩So（mm3）I/So（I/So）中中/（I/So）日日抗裂弯矩KN-M极限弯矩KN-MA（mm2）A中/A日I（mm4）I中/I日ABAB中国桩（95壁厚）909821.33111.6061081.1664.562106254.40.944547481132日本桩（65壁厚）6837419.95310813.693106269.515473

5、.681.4132.4公式备注A=(D2d2)/4；I=(D4d4)/64；So=(D 3-d3)/12；表表3、中日、中日500管桩的材料消耗（截面积）和力学性能对比表管桩的材料消耗（截面积）和力学性能对比表桩型型截面积截面积截面惯性矩截面惯性矩截面静矩So（mm3）I/So（I/So）中/（I/So）日抗裂弯矩抗裂弯矩KN-M极限弯矩极限弯矩KN-MA（mm2）A中/A日I（mm4）I中/I日ABAB中国桩（125壁厚）1471881.39528.751081.1929.114106315.40.934111160167285中国桩（100壁厚）1256001.19126.691081.1

6、078.167106326.80.968103147155265日本桩（80壁厚）105504124.1110817.141106337.61103147.2155264.9 为了客观说明中日管桩的性价比高低，我们按与中为了客观说明中日管桩的性价比高低，我们按与中国管桩相同的截面积，按日本管的壁厚设计出其等成本国管桩相同的截面积，按日本管的壁厚设计出其等成本管桩，再比较相同材料成本（截面积）下的力学性能。管桩，再比较相同材料成本（截面积）下的力学性能。下面以下面以400400（9595壁厚）和壁厚）和500500（100100壁厚）壁厚）的中国管桩为例，以相同材料成本（截面积）为前提设的中国管

7、桩为例，以相同材料成本（截面积）为前提设计日本管桩的壁厚的等成本管桩。计日本管桩的壁厚的等成本管桩。500的桩，日本管桩的壁厚为80，D等效=d等效280，A中=125600 mm2=(D2等效d2等效)/4=(（d等效160）2等效d2等效)/4=40(2d等效160)求得d等效=420mm，D等效=580mm。即500（100壁厚）的等成本管桩为580（80壁厚）。同理求的400（95壁厚）的等成本管桩为510.5（65壁厚）。其力学性能的比较如表4、表5。表表4、500（100壁厚）中国管桩与日标壁厚等效管桩的力学性能对比壁厚）中国管桩与日标壁厚等效管桩的力学性能对比桩 型型截面积截面积

8、A（mm2）截面惯性矩截面惯性矩截面静矩截面静矩So（mm3）I/So（I/So）日日/（I/So）中中I（mm4）I日日/I中中中国管桩中国管桩500（100壁厚）12560026.6910818.167106326.81等成本管桩等成本管桩580（80壁厚）12560040.251081.50810.085106399.11.221表表5、400（95壁厚）中国管桩与日标壁厚等效管桩的力学性能对比壁厚）中国管桩与日标壁厚等效管桩的力学性能对比桩 型截面积A（mm2）截面惯性矩截面静矩So（mm3）I/So（I/So）日/（I/So）中I（mm4）I日/I中中国管桩中国管桩400（95壁厚）

9、9098211.60610814.562106254.41等成本管桩等成本管桩510.5（65壁厚）9098223.1461081.9946.532106354.31.3921、抗弯性能分析、抗弯性能分析在不考虑钢筋作用的前提下，构件的抗弯能力与截面惯性矩是成正比的。由表由表2 2的数据我们可以看出：中国的的数据我们可以看出：中国的400400管桩管桩以比日本管桩增加以比日本管桩增加33.1%33.1%的混凝土材料成本的代价获的混凝土材料成本的代价获取了取了16.6%16.6%截面惯性矩的增加，按理其标准中列的抗截面惯性矩的增加，按理其标准中列的抗弯能力也应该提高弯能力也应该提高16.6%16

10、.6%，但由于保护层增厚、钢筋，但由于保护层增厚、钢筋内移的原因，制定标准前的弯矩实验证实抗弯能力并内移的原因，制定标准前的弯矩实验证实抗弯能力并不能提高，只能与日本桩在一个水平上。不能提高，只能与日本桩在一个水平上。也就是说：增加也就是说：增加33.1%33.1%的混凝土材料成本，中国的的混凝土材料成本，中国的400400管桩的抗弯能力并不高于日本管桩管桩的抗弯能力并不高于日本管桩由表3的数据我们也可以看出：500管桩也是类似结果。表表4 4、表、表5 5的数据表明：以相同材料成本（截面积）的数据表明：以相同材料成本（截面积）为前提按日本管桩的壁厚计算的等成本管桩，其抗弯为前提按日本管桩的壁

11、厚计算的等成本管桩，其抗弯能力（截面惯性矩）可以提高能力（截面惯性矩）可以提高50.8%50.8%99.4%99.4%（都不考（都不考虑钢筋作用）。虑钢筋作用）。因此，我们可以认为中国的因此，我们可以认为中国的GB13476-2009的管桩的管桩构造，有改进修改的空间。构造，有改进修改的空间。2、抗剪强度（抗震能力）分析、抗剪强度（抗震能力）分析 由于地震的破坏力主要来自于其产生的水平剪切由于地震的破坏力主要来自于其产生的水平剪切力，管桩的抗震能力取决于其抗剪强度。国内的相关标力，管桩的抗震能力取决于其抗剪强度。国内的相关标准中都没有明确管桩和方桩的抗剪强度的计算方法，一准中都没有明确管桩和方

12、桩的抗剪强度的计算方法，一般参考日本标准般参考日本标准JISA5337JISA5337中的计算公式，管桩的抗剪强中的计算公式，管桩的抗剪强度为：度为：式中：t 有效截面高度（mm），取理论厚度减5mm计算；系数，取0.5；I 截面惯性矩；So 截面静矩 产生斜拉裂缝时的剪切应力（N/mm2）；pc 混凝土有效预压应力（N/mm2）；t 混凝土抗拉强度，取值5.39 N/mm2也就是说抗剪强度与I/So成正比。由表由表2 2、表、表3 3的数据我们可以看出：中国的的数据我们可以看出：中国的400400、500500管桩的混凝土材料成本比日本管桩增加管桩的混凝土材料成本比日本管桩增加33.1%33

13、.1%、19.1%19.1%(100)(100)、39.5%39.5%(125)(125)，由于其构造的不合理性，其抗，由于其构造的不合理性，其抗剪强度（抗震能力）反而降低剪强度（抗震能力）反而降低3.2%3.2%6.6%6.6%。表表4 4、表、表5 5的数据表明：以相同材料成本（截面积）的数据表明：以相同材料成本（截面积）为前提按日本管桩的壁厚计算的等成本管桩，其抗为前提按日本管桩的壁厚计算的等成本管桩，其抗剪强度（抗震能力）可以提高剪强度（抗震能力）可以提高22.%22.%39.2%39.2%（都不考（都不考虑钢筋作用）。虑钢筋作用）。因此，我们可以认为：中国的中国的GB13476-20

14、09的管桩构造，有改进修改的的管桩构造，有改进修改的必要。必要。3、壁厚、壁厚对生生产工工艺质量的影响分析量的影响分析 从事管桩生产的工程技术人员都有这样深刻的体会，从事管桩生产的工程技术人员都有这样深刻的体会，模具中混凝土的填充率的高低对管桩的喂料、合模、模具中混凝土的填充率的高低对管桩的喂料、合模、紧螺丝、离心等工艺质量都有很大的影响。表紧螺丝、离心等工艺质量都有很大的影响。表6 6是是中日中日不同壁厚的管桩生产时在模具中的不同壁厚的管桩生产时在模具中的填充率填充率。表表6 6、中日不同壁厚的管桩生产时在模具中的、中日不同壁厚的管桩生产时在模具中的填充率填充率管桩直径（mm）4005006

15、00壁厚与模具填充率壁壁厚厚填充率填充率壁壁厚厚填充率填充率壁壁厚厚填充填充率率壁壁厚厚填充率填充率壁壁厚厚填充率填充率中国管桩（GB13476-2009）9572.4%10064%12575%11059.9%13067.9%日本管桩（JISA5373:2004）6554.4%8053.8%9051%日本桩的模具中混凝土的填充率低于中国桩日本桩的模具中混凝土的填充率低于中国桩8.9%8.9%21.2%21.2%，所以日本桩厂的自动化效率、工艺质量保证率、产品质量保所以日本桩厂的自动化效率、工艺质量保证率、产品质量保证率和厂区环境都显著高于中国。证率和厂区环境都显著高于中国。大家可能都有体会：中

16、国大家可能都有体会：中国500（125壁厚）的桩最难喂料、壁厚）的桩最难喂料、合模或泵送喂料，因为它的模具中混凝土的填充率最大，达合模或泵送喂料，因为它的模具中混凝土的填充率最大，达75%。由于中国桩的模具中混凝土的填充率普遍高，所以中国管由于中国桩的模具中混凝土的填充率普遍高，所以中国管桩厂的生产环境、喂料桩厂的生产环境、喂料/合模合模/离心密实质量的保证率都不尽人离心密实质量的保证率都不尽人意意。而且中国的原材料控制质量和工艺控制水平都不如日本，所以如此高的填充率更加不合适。特别是日本引进的全自动泵送生产线生产特别是日本引进的全自动泵送生产线生产GB13476-2009GB13476-20

17、09的的管桩，也水土不服，虽然经过有雄厚技术实力的厂家的精心管桩，也水土不服，虽然经过有雄厚技术实力的厂家的精心改进，其工艺质量保证率、产品质量保证率也不尽人意，改进，其工艺质量保证率、产品质量保证率也不尽人意，模模具中混凝土的填充率太高具中混凝土的填充率太高就是重要原因之一。就是重要原因之一。二、保护层厚度与轴向承载力、耐久性的关系1 1、不同保护层厚度管桩的轴向承载力试验与分析、不同保护层厚度管桩的轴向承载力试验与分析 轴向有效承载截面积是指能够受到箍筋约束的承载截面轴向有效承载截面积是指能够受到箍筋约束的承载截面积。钢筋混凝土柱状构件（与素混凝土不同）轴心承载积。钢筋混凝土柱状构件（与素

18、混凝土不同）轴心承载时，其钢筋保护层的混凝土（即箍筋以外的混凝土）是时，其钢筋保护层的混凝土（即箍筋以外的混凝土）是不能作为承载面积计算的不能作为承载面积计算的，轴压实验也证明了这一基本，轴压实验也证明了这一基本原理（详见图原理（详见图1 1、图、图2 2）实验观察到，所有试件的实验观察到，所有试件的起始开裂均发生保护层与钢筋交接起始开裂均发生保护层与钢筋交接面处，而且保护层厚度愈大，保护层剥落也愈迅速面处，而且保护层厚度愈大，保护层剥落也愈迅速。图图1轴向加载实验中轴向加载实验中 图图2轴向加载后的试件轴向加载后的试件 我们制作我们制作3 3种钢筋种钢筋保护层厚度分别为保护层厚度分别为20m

19、m20mm、30mm30mm、40mm40mm直径直径300mm300mm管桩，每根管桩分别切割成长径比为管桩，每根管桩分别切割成长径比为1:21:2和和1:31:3的轴心抗压试件，测定其轴心抗压强度值的轴心抗压试件，测定其轴心抗压强度值（见表（见表6 6）。）。表表6 6 不同保护层厚度不同保护层厚度/不同长径比不同长径比 的管桩轴心抗压强度的管桩轴心抗压强度保护层厚度长径比2:1（600300试件）3:1（900300试件）20mm55.2 MPa45.6 MPa30 mm52.3 MPa41.9 MPa40 mm46.7 MPa35.3 MPa结果表明：结果表明：同一根管桩其长径比越大，

20、测得的轴心抗压强度同一根管桩其长径比越大，测得的轴心抗压强度值越小。值越小。相同长径比不同保护层厚度的管桩，保护层厚度相同长径比不同保护层厚度的管桩，保护层厚度越大，测得的轴心抗压强度值越小。越大，测得的轴心抗压强度值越小。作为海洋岛国的日本，其作为海洋岛国的日本，其JISA5373:2004JISA5373:2004标准规定钢筋标准规定钢筋的混凝土保护层应该在的混凝土保护层应该在15mm15mm以上，以上，而中国的而中国的GB13476-2009GB13476-2009标准规定钢筋的混凝土保护层标准规定钢筋的混凝土保护层应该在应该在40mm40mm以上，以上，使使中国的管桩在与日本管桩相同截

21、面积的情况下，其中国的管桩在与日本管桩相同截面积的情况下，其力学性能明显低于日本管桩力学性能明显低于日本管桩。现浇混凝土，或混凝土构件成型后，如果不再承受现浇混凝土，或混凝土构件成型后，如果不再承受打压（冲击）等施工过程的外力，钢筋的混凝土保护层未受打压（冲击）等施工过程的外力，钢筋的混凝土保护层未受创伤的情况下，保护层越厚其抵抗腐蚀介质的能力越强；混创伤的情况下，保护层越厚其抵抗腐蚀介质的能力越强；混凝土越密实（强度等级越高）保护层越厚其抵抗腐蚀介质的凝土越密实（强度等级越高）保护层越厚其抵抗腐蚀介质的能力越强。能力越强。在中国的在中国的“锤击法锤击法”或或“静压法静压法”，每根桩都须承受，

22、每根桩都须承受数百次（甚至数千次）锤击或数百吨的静压力的作用后，才数百次（甚至数千次）锤击或数百吨的静压力的作用后，才能植桩到位。能植桩到位。在在“锤击锤击”或或“静压静压”过程中，无钢筋约束的混凝土过程中，无钢筋约束的混凝土保护层将产生大量的微裂缝，这些微裂缝虽然没有导致保护保护层将产生大量的微裂缝，这些微裂缝虽然没有导致保护层剥落，但却成为了腐蚀介质的通道，保护层的层剥落，但却成为了腐蚀介质的通道，保护层的“保护钢筋保护钢筋”作用丧失，而且柱状钢筋混凝土结构的保护层愈厚，在轴作用丧失，而且柱状钢筋混凝土结构的保护层愈厚，在轴向载荷作用下保护层开裂的程度愈大。向载荷作用下保护层开裂的程度愈大

23、。2、“植桩完成后的管桩混凝土”的电通量推测方法 中国的植桩方式决定了同一批产品的中国的植桩方式决定了同一批产品的“植桩完成后植桩完成后的管桩混凝土的密实度的管桩混凝土的密实度”与与“实际生产时的混凝土留实际生产时的混凝土留料试件的密实度料试件的密实度”、“植桩前的管桩混凝土的密实度植桩前的管桩混凝土的密实度”完全不同的。完全不同的。也就是说，同一批产品的也就是说，同一批产品的“实际生产时的混凝土留实际生产时的混凝土留料试件的电通量料试件的电通量”、“植桩前的管桩混凝土的电通量植桩前的管桩混凝土的电通量”与与“植桩完成后的管桩混凝土的电通量植桩完成后的管桩混凝土的电通量”是完全不是完全不同的。

24、同的。现在一些海工基础工程采用现在一些海工基础工程采用“实际生产时的混凝土实际生产时的混凝土留料试件的电通量留料试件的电通量”来代表来代表“植桩完成后的管桩混凝植桩完成后的管桩混凝土的电通量土的电通量”是非常危险的，后患无穷。是非常危险的，后患无穷。现浇混凝土防腐工程经常用电通量、氯离子渗透系现浇混凝土防腐工程经常用电通量、氯离子渗透系数做耐蚀性指标，而在工程使用的实际管桩（数做耐蚀性指标，而在工程使用的实际管桩（600600以以下）上是无法取到下）上是无法取到100100（厚（厚5050）的电通量试件进行直）的电通量试件进行直接测试，因为无法避开钢筋。接测试，因为无法避开钢筋。混凝土电通量试

25、件内是不能含有金属导体的。掺有混凝土电通量试件内是不能含有金属导体的。掺有亚硝酸盐和钢纤维等良导电材料的混凝土也不能直接测亚硝酸盐和钢纤维等良导电材料的混凝土也不能直接测电通量。电通量。留样素砼试件又不能代表承受打压（冲击）等施工留样素砼试件又不能代表承受打压（冲击）等施工过程后即过程后即“植桩完成后的管桩混凝土植桩完成后的管桩混凝土”。电通量与混凝土的显孔隙率（电通量与混凝土的显孔隙率（4848小时吸水率）相关性密小时吸水率）相关性密切，二者都代表混凝土的密实度和抵抗渗透的能力。切，二者都代表混凝土的密实度和抵抗渗透的能力。混凝土强度等级 标养28天或压蒸后1天实测强度MPa 48小时吸水率

26、(显空隙率)%100mm100mm50mm试件的电通量C 10050mm(抽筋离心管桩取芯)试件的电通量C C2024.86.334412/C3034.75.803315/C4044.74.673152/C5053.23.792871/C6064.43.111598/C7075.42.911177929.8C8086.72.33894.8699.1C9095.31.97787.5621.3表7、C20C90各混凝土强度等级的显空隙率和电通量图图3 C20C90混凝土的混凝土的显显空隙率和空隙率和强强度与度与电电通量的关系通量的关系图图4 C70C90混凝土的成型混凝土的成型试试件件和管和管桩桩

27、抽芯抽芯试试件的件的显显空隙率与空隙率与电电通量的关系通量的关系 表7是C20到C90各混凝土强度等级的显空隙率和电通量，其中C20到C60是从商品混凝土搅拌楼取的一般商品混凝土，C70、C80、C90是生产PHC管桩的混凝土（经过压蒸工艺）。其中C90级混凝土掺加了同程科技的玻璃微珠掺合料。显空隙率采用前苏联A.E.谢依金的吸水动力学方法，48小时（接近饱和）的吸水率就是显空隙率（能够吸进水的孔隙率）。电通量实验采用100mm100mm50mm和10050mm两种试件。其中10050mm试件是从抽筋离心管桩上取芯，PC棒间隔抽，取芯的1.5米范围内无环筋。锤击数 48小时吸水率(显空隙率)%

28、推测电通量C(方/圆)02.33实测：894.8/699.16202.87推测：1135/895.39603.95推测：2812/221812205.51推测：3403/2685管桩实体取出的芯样含钢无法测电通量，因此我们只管桩实体取出的芯样含钢无法测电通量，因此我们只能根据吸水法测出的显空隙率，用能根据吸水法测出的显空隙率，用插值法推测插值法推测电通量电通量 在工程使用的实际管桩（在工程使用的实际管桩（600以下）上是无法取到以下）上是无法取到100（厚（厚50）的电通量试件的，因为无法避开钢筋）的电通量试件的，因为无法避开钢筋。表8、C80(86.7MPa)管桩锤击后的实体取芯样,做48小

29、时吸水率(显空隙率)%及推测电通量C 图图5 C80(86.7MPa)5 C80(86.7MPa)管管桩桩在不同在不同锤击锤击次数后的次数后的显显孔隙率与孔隙率与推推测测通通电电量的关系量的关系 表表8 8是我们对是我们对 C80(86.7MPa)C80(86.7MPa)管桩锤击后的实体管桩锤击后的实体取芯样取芯样,做做4848小时吸水率小时吸水率(显空隙率显空隙率)%)%及推测电通量及推测电通量C C 。实验表明：锤击对混凝土结构的损伤可以体现在混凝。实验表明：锤击对混凝土结构的损伤可以体现在混凝土的显孔隙率（土的显孔隙率（4848小时吸水率）上，锤击次数愈多，结小时吸水率）上，锤击次数愈多

30、，结构损伤愈大，显孔隙率（构损伤愈大，显孔隙率（4848小时吸水率）也愈大，电通小时吸水率）也愈大，电通量也愈大。量也愈大。锤击后的桩无法取芯测电通量（芯样含钢筋），锤击后的桩无法取芯测电通量（芯样含钢筋），但可以取到测显孔隙率（但可以取到测显孔隙率（4848小时吸水率）的试样。小时吸水率）的试样。可以通过可以通过PHCPHC混凝土的显孔隙率（混凝土的显孔隙率（4848小时吸水率）小时吸水率）与电通量的大致关系，用与电通量的大致关系，用“插值法插值法”来推断来推断“植桩完成植桩完成后的管桩混凝土后的管桩混凝土”的电通量。的电通量。例如，对于要求电通量例如，对于要求电通量1000库伦的桩基工程，

31、在桩打（压）完成后的桩身上库伦的桩基工程，在桩打（压）完成后的桩身上取取100（厚（厚100）芯样（可内含钢筋）测显孔隙率（）芯样（可内含钢筋）测显孔隙率（48小时吸水率），如果小时吸水率），如果显孔隙率显孔隙率2.70%，那么基本能够保证电通量，那么基本能够保证电通量1000库伦。库伦。3、保护层厚度与耐久性的问题分析 混凝土构件成型后，如果不再承受打压（冲击）等施工过混凝土构件成型后，如果不再承受打压（冲击）等施工过程的外力，钢筋的混凝土保护层未受创伤的情况下，保护层越厚程的外力，钢筋的混凝土保护层未受创伤的情况下，保护层越厚其抵抗腐蚀介质的能力越强；混凝土越密实（强度等级越高）保其抵抗腐

32、蚀介质的能力越强；混凝土越密实（强度等级越高）保护层越厚其抵抗腐蚀介质的能力越强。护层越厚其抵抗腐蚀介质的能力越强。由于日本普遍采用引孔植桩法，所以其混凝土保护层未受由于日本普遍采用引孔植桩法，所以其混凝土保护层未受创伤，而且其混凝土密实（强度等级高），所以规定预制桩创伤，而且其混凝土密实（强度等级高），所以规定预制桩15mm15mm以上保护层即可满足这个海洋岛国一般工程的混凝土中的钢筋防以上保护层即可满足这个海洋岛国一般工程的混凝土中的钢筋防腐要求。腐要求。在中国的在中国的“锤击法锤击法”或或“静压法静压法”，每根桩都须承受，每根桩都须承受数百次（甚至数千次）锤击或数百吨的静压力的作用后，数

33、百次（甚至数千次）锤击或数百吨的静压力的作用后，才能植桩到位。在才能植桩到位。在“锤击锤击”或或“静压静压”过程中，无钢筋约过程中，无钢筋约束的混凝土保护层将产生大量的微裂缝，这些微裂缝虽然束的混凝土保护层将产生大量的微裂缝，这些微裂缝虽然没有导致保护层剥落，但却成为了腐蚀介质的通道，保护没有导致保护层剥落，但却成为了腐蚀介质的通道，保护层的层的“保护钢筋保护钢筋”作用丧失，而且柱状钢筋混凝土结构的作用丧失，而且柱状钢筋混凝土结构的保护层愈厚，在轴向载荷作用下保护层开裂的程度愈大。保护层愈厚，在轴向载荷作用下保护层开裂的程度愈大。表表7 7是锤击对混凝土结构的损伤体现在混凝土的显孔是锤击对混凝

34、土结构的损伤体现在混凝土的显孔隙率（隙率（4848小时吸水率）上的实验数据，锤击次数愈多，结小时吸水率）上的实验数据，锤击次数愈多，结构损伤（显孔隙率）愈大，构损伤（显孔隙率）愈大，因此，对于因此，对于接桩的端头钢板裸露在环境中的锤击式（含静接桩的端头钢板裸露在环境中的锤击式（含静压锤）施工的压锤）施工的PHCPHC桩桩，GB13476-2009GB13476-2009将保护层厚度提高到将保护层厚度提高到40mm40mm，不仅没有防锈蚀作用，而且浪费社会资源，不仅没有防锈蚀作用，而且浪费社会资源 PHC PHC桩不是用于少数特殊腐蚀环境的特制产品，而是常规桩不是用于少数特殊腐蚀环境的特制产品，

35、而是常规建筑产品，其使用环境绝大多数（建筑产品，其使用环境绝大多数（95%95%以上）属于以上）属于GB/T50746-GB/T50746-20082008混凝土结构耐久性设计规范混凝土结构耐久性设计规范中定义的中定义的-B-B类环境作用类环境作用等级（长期与水或湿润土体接触的水中或土中构件），其相应等级（长期与水或湿润土体接触的水中或土中构件），其相应的混凝土保护层厚度应该为的混凝土保护层厚度应该为30mm30mm（现浇），考虑到与现浇混凝（现浇），考虑到与现浇混凝土相比，工厂化预制的土相比，工厂化预制的C80C80混凝土的质量控制水平高，所以混凝土的质量控制水平高，所以PHCPHC管桩的保

36、护层厚度可以更小些（管桩的保护层厚度可以更小些（151525mm25mm）。）。少数腐蚀类环境是不能使用锤击式（含静压锤）施工的少数腐蚀类环境是不能使用锤击式（含静压锤）施工的PHCPHC桩，不论其保护层厚度是桩，不论其保护层厚度是15mm15mm还是还是50mm50mm。在锤击式（含静压在锤击式（含静压锤）施工条件下，锤）施工条件下，50mm50mm厚度的保护层比厚度的保护层比15mm15mm厚度的保护层更加厚度的保护层更加容易开裂，腐蚀介质的渗透通道更加粗大，钢筋的锈蚀速度更容易开裂，腐蚀介质的渗透通道更加粗大，钢筋的锈蚀速度更快。快。采用引孔植桩法，可以解决混凝土保护层创伤、开裂采用引孔

37、植桩法，可以解决混凝土保护层创伤、开裂问题，部分解决腐蚀类环境下使用问题，部分解决腐蚀类环境下使用PHCPHC桩的问题。桩的问题。作为海洋岛国的日本，其工业标准作为海洋岛国的日本，其工业标准JISA5373JISA5373：20042004预制预应力混凝土制品预制预应力混凝土制品规定是规定是“PCPC钢棒及螺旋筋的钢棒及螺旋筋的混凝土保护层应为混凝土保护层应为15mm15mm以上以上”。而我国的而我国的GB13476-2009GB13476-2009标准规定钢筋的混凝土保护层标准规定钢筋的混凝土保护层应该在应该在40mm40mm以上，以上，不但对力学性能和耐久性无益，不但对力学性能和耐久性无益

38、，而且而且会大幅度降低锤击式（含静压锤）施工的会大幅度降低锤击式（含静压锤）施工的PHCPHC桩的耐腐桩的耐腐蚀能力。蚀能力。如果如果GB13476-2009GB13476-2009的钢筋保护层厚度修改为的钢筋保护层厚度修改为151525mm25mm，可提高，可提高PHCPHC桩的性能桩的性能202060%60%，或降低成本，或降低成本101025%25%，既确保工程质量又节约社会资源。，既确保工程质量又节约社会资源。三、螺旋筋问题的探讨 我国的GB13476-2009标准规定：直径300 mm、400 mm的管桩，其螺旋筋的直径不小于4 mm；直径500 mm、600 mm的管桩，其螺旋筋的

39、直径不小于5 mm。管桩两端2000 mm范围内螺旋筋的螺距为45mm，其余部分螺旋筋的螺距为80mm。日本工业标准JISA5373：2004规定：直径500 mm及以下的管桩，其螺旋筋的直径不小于3 mm；直径6001000 mm的管桩，其螺旋筋的直径不小于4 mm。螺旋筋的螺距不大于110mm。相比较而言，中国管桩的螺旋筋直径大于日本管相比较而言，中国管桩的螺旋筋直径大于日本管桩、螺距小于日本管桩。这说明中国管桩的螺旋筋以内桩、螺距小于日本管桩。这说明中国管桩的螺旋筋以内的混凝土受到的约束明显高于日本管桩，的混凝土受到的约束明显高于日本管桩，这对采用锤击这对采用锤击式（含静压锤）施工的中国

40、管桩确实是必要的。式（含静压锤）施工的中国管桩确实是必要的。侧向约侧向约束的大小对锤击式（含静压锤）施工的管桩的束的大小对锤击式（含静压锤）施工的管桩的“植桩完植桩完成后的管桩混凝土的剩余强度成后的管桩混凝土的剩余强度”影响很大，约束愈大，影响很大，约束愈大，剩余强度就愈大剩余强度就愈大。但在实际生产过程中，由于螺距太小，钢筋但在实际生产过程中，由于螺距太小，钢筋太密，太密，也大大增加了管桩两端离心效果不好（甚至产生空洞）也大大增加了管桩两端离心效果不好（甚至产生空洞）的概率，降低了工艺质量保证率和产品质量保证率。的概率，降低了工艺质量保证率和产品质量保证率。建建议全桩的螺旋筋的螺距统一改为议

41、全桩的螺旋筋的螺距统一改为656580 mm80 mm。四、抗震指标问题 结构抗震的重要指标：抗剪强度（开裂剪力和结构抗震的重要指标：抗剪强度（开裂剪力和破坏剪力破坏剪力）在日本工业标准）在日本工业标准JISA5373JISA5373：20042004中有明确中有明确的规定，中国的的规定，中国的GB13476-2009GB13476-2009标准却忽略了标准却忽略了破坏剪力破坏剪力这一至关重要的抗震指标，不能不说这是一个极大的这一至关重要的抗震指标，不能不说这是一个极大的缺陷。缺陷。五、结论1 1、中国管桩的构造应该学习日本标准，特别是壁、中国管桩的构造应该学习日本标准，特别是壁厚和钢筋的混凝

42、土保护层厚度方面。日本在水泥制厚和钢筋的混凝土保护层厚度方面。日本在水泥制品研究和应用方面毕竟起步早、经验足；品研究和应用方面毕竟起步早、经验足；2 2、中国、中国GB13476-2009GB13476-2009管桩的壁厚要求过大，对管管桩的壁厚要求过大，对管桩的抗弯能力和抗剪能力都是不利的；对管桩的喂桩的抗弯能力和抗剪能力都是不利的；对管桩的喂料、合模等工艺操作也是不利的；料、合模等工艺操作也是不利的；3 3、中国、中国GB13476-2009GB13476-2009管桩的保护层要求过厚，使管桩的保护层要求过厚，使中国管桩在截面积大增加的情况下，承载力却低于中国管桩在截面积大增加的情况下，承

43、载力却低于日本日本JISA5373:2004JISA5373:2004管桩；管桩；4 4、中国、中国GB13476-2009GB13476-2009管桩，在采用管桩，在采用“锤击法锤击法”、“静压法静压法”施工时，因管桩混凝土内部产生大量微裂缝，施工时，因管桩混凝土内部产生大量微裂缝，使得混凝土保护层起不到保护钢筋不锈蚀的作用。保使得混凝土保护层起不到保护钢筋不锈蚀的作用。保护层再厚，也没有意义；护层再厚，也没有意义；5 5、中国、中国GB13476-2009GB13476-2009管桩，在采用管桩，在采用“锤击式锤击式”、“静压法静压法”施工时，厚保护层的管桩的保护层开裂程度施工时，厚保护层

44、的管桩的保护层开裂程度远高于薄保护层的管桩的保护层开裂程度；远高于薄保护层的管桩的保护层开裂程度；6 6、引孔植桩法是防止管桩保护层开裂必要条件，是、引孔植桩法是防止管桩保护层开裂必要条件，是有防腐要求的（管）桩基工程的有效施工方法，也是有防腐要求的（管）桩基工程的有效施工方法，也是解决腐蚀性环境下使用解决腐蚀性环境下使用PHCPHC管桩的应对措施之一；管桩的应对措施之一；7 7、建议中国管桩的混凝土保护层厚度取、建议中国管桩的混凝土保护层厚度取151525mm25mm；8 8、建议中国管桩螺旋筋的螺距统一取、建议中国管桩螺旋筋的螺距统一取656580mm;80mm;9 9、建议中国管桩标准中增加破坏剪力、建议中国管桩标准中增加破坏剪力-这一结构抗这一结构抗震指标。震指标。参考文献1 GB13476-2009，先张法预应力混凝土管桩S.2 JISA5373:2004预应力混凝土制品S.3 JISA5337，先张法离心成型高强混凝土管桩S.4 姜正平.预应力空心方桩与管桩的对比分析 J.苏州科技学院学报工程技术版，2013,26(2):28-31.5 GB/T50746-2008，混凝土结构耐久性设计规范S.6 姜正平，宋旭艳，何耀晖.PHC桩的使用环境分析和耐腐蚀性研究J.施工技术，2011,40(7):38-42.