一、预制桩的发展历史
我国早在1944年就开始生产离心钢筋混凝土管桩(RC桩);上世纪六十年代,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;上世纪七十年代,研制生产了大直径的后张法预应力混凝土管桩(雷蒙特桩)用于港口建设;上世纪八十年代后期,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后,我国逐步推广生产和应用先张法预应力高强混凝土管桩(PHC桩)。
二、 “十一五”发展回顾(2006-2010)
1、生产装备和原材料
上世纪九十年代中期前,我国的管桩生产用关键装备、预应力钢筋(PC钢棒)、高效减水剂等主要依赖进口。
随着国产化能力和机械装备技术水平的提高,1995年以后管桩的生产装备已全部实现国产,并且逐步出口东南亚等国家。近五年,经过不断改进,一些单机的技术性能也得到了较大的提高。
PC钢棒经过消化吸收,国产母材的质量稳定性和加工工艺水平有了长足提高,目前国内已建有80多条生产线,完全满足了我国管桩生产的需求,并且也已出口日本、东南亚等国家。
高效减水剂的品种、质量和性能也完全满足了我国管桩生产的需要。
2、生产工艺布置和新技术的应用
1)生产工艺布置
目前我国管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。双跨横向流水布置与日、韩上世纪八、九十年代的基本类似(日、韩的一些老企业目前仍维持原有的布局,有些生产企业已改进提高),采用桥吊与地面车辆相结合的运输方式,无倒流水工序,生产环境相对较安全。多跨横向流水布置是在双跨基础上改进的,与双跨相比,工序更合理、易实现机械化与自动化。
② 单跨横向流水布置。全部采用桥吊的运输方式,存在倒流水工序,桥吊之间需相互避让,工人始终处在头顶移动重载的环境下操作,生产环境安全性较差。
③ 纵向流水布置。全部采用桥吊或桥吊与地面车辆相结合的运输方式,存在倒流水工序,生产环境相对较安全。
2)新技术的应用
① 磨细矿物掺合料已被大部分管桩生产厂采用;
② 余浆的综合利用余浆回收后用于生产混凝土砖、排水管、加气混凝土等,这不仅有利于环保,而且亦为企业利废、增加效益开辟了新路子。
③ 节能技术的应用管桩生产中的能源消耗主要体现在:各种机械设备正常运转所需的电力能耗和蒸汽养护过程中的能耗。
变频技术已在管桩离心成型设备中得到广泛应用,节省了30%左右的离心电耗,取得了非常显着的技术经济效益。另外,锅炉鼓风机引风机的变频控制系统、水泵的变频控制、变压器的谐波治理和无功补偿装置等也已在管桩企业中得到了应用,取得了明显的节能效果。
压蒸养护余汽的利用,节能效果非常明显,已有不少企业采用了以下措施:
1)多条蒸压釜之间高压余汽的互通利用;2)蒸压釜余汽互通利用后,釜内剩余低压余汽通入常压养护池利用;3)蒸压釜内大量高温冷凝水的余热回收利用;4)将热电厂低压蒸汽人工升压为高压蒸汽,以满足管桩生产需要等。
再有,把热能和电能结合起来综合考虑,采用热电联产系统,不仅可以大大减少能耗,也符合国家节能降耗环保政策。
④ 免压蒸技术的研究与应用长期以来,生产PHC 桩主要依靠二次蒸汽养护,可在较短的时间内使管桩混凝土获得高强度(C80),缩短管桩的生产周期,适当减少成品堆场的占地面积。但二次蒸汽养护能耗较大,设备投资和维护工作量也大,因此,管桩的免压蒸生产技术得到了全行业的重视,业内专家和一些企业的技术人员对此开展了应用研究,采用适当掺加矿物掺合料,或改用新一代的高性能外加剂等方法,取消压蒸养护,使管桩混凝土强度在3~7天内达到C80,已取得很大进展,但用于大量生产还需进一步研究试验。
3、产品规格
经过十多年的发展,我国管桩规格系列已较为合理,形成了PHC桩和PC桩按外径分为300mm、400mm、500mm、600mm、800mm、1000mm、1200mm各七个规格;PTC桩分为300mm、350mm、400mm、450mm、500mm、550mm、600mm七个规格。
“十一五”期间还开发生产了外径700mm、1300mm、1400mm的管桩,还有无端板异型管桩、齿形管桩、竹节桩等,生产和使用的PHC管桩单节长度最长已达56m。预应力离心混凝土空心方桩和预制高强混凝土薄壁钢管桩也有相应的规格系列。
4、生产厂家数量和发展地域
2005年底,我国的管桩生产厂家约300家,分布在全国17个省市自治区。“十一五”期间是我国预制混凝土桩行业快速发展的五年,不仅管桩企业数量由300家增加到了500多家,发展地域也由17个省市自治区增加到了25个(不包括港澳台),主要为广东、上海、浙江、江苏、福建、天津、云南、湖北、北京、山东、安徽、河北、海南、四川、河南、广西、辽宁、黑龙江、吉林、湖南、江西、陕西、山西、内蒙古、贵州等,大部分集中在江苏、浙江、广东、上海四省市。另外,离心混凝土方桩生产企业也迅速增加;预制高强混凝土薄壁钢管桩生产企业也有数家。
5、产能产量
2005年底,我国管桩的年生产量约1.8亿米,经过五年的快速发展,生产企业的规模不断扩大,生产线能力已达100~150万米/年, 2010年全国管桩的年生产量已超过3亿米。
6、标准规范
“十一五”期间,经过全行业专家和技术人员的共同努力,预制混凝土桩行业的标准化工作也进展良好,具体表现在以下几个方面:
① 修订了GB13476-1999《先张法预应力混凝土管桩》(新标准号GB13476-2009)、03SG409《预应力混凝土管桩》国家建筑标准设计图集(新标准号10G409)。
② 制订了行业标准JGJ272-2010《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》。
③ 制订了行业标准《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》(已报批)。
④ 正在修订JC/T947-2005《先张法预应力混凝土管桩用端板》。
⑤ 正在制订国家标准《先张法预应力混凝土异型桩》、行业标准《预应力混凝土管桩安全生产要求》、《硅砂粉技术规程》、《水泥制品用矿渣粉应用技术规程》、《预应力离心混凝土空心方桩用端板》、《混凝土外加剂安全生产要求》、《用于耐腐蚀水泥制品的碱矿渣粉煤灰混凝土》等。