[原創(chuàng)]汪加蔚：預(yù)制混凝土樁風(fēng)雨兼程半世紀 創(chuàng)新發(fā)展放異彩

　　隨著改革開放的推進和經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土樁開始大量應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、鐵路、市政、港口、公路等領(lǐng)域，預(yù)應(yīng)力混凝土樁需求量猛增，迅速形成一個快速發(fā)展的行業(yè)。目前預(yù)應(yīng)力混凝土樁在中國的發(fā)展史和鐵道上的應(yīng)用情況如何？中國混凝土與水泥制品網(wǎng)記者采訪了中國鐵道科學(xué)研究院研究員汪加蔚。

　　預(yù)應(yīng)力混凝土樁是歷史條件推動下的時代產(chǎn)物

　　時年72歲的中國鐵道科學(xué)研究院研究員，行業(yè)老專家汪加蔚氣質(zhì)文雅，和藹可親，談吐中一直保持著學(xué)者的嚴謹與睿智，盡顯出一位從業(yè)數(shù)載的鐵路研究專家嚴謹、勤勉的學(xué)者風(fēng)范。他從事鐵路混凝土制品及材料的研究多年，并主持過國內(nèi)外（蒙古、坦桑尼亞）10多座預(yù)應(yīng)力混凝土軌枕、管樁、先張梁工廠的生產(chǎn)線設(shè)計。談起鐵路建設(shè)工程中的方方面面，汪教授情緒飽滿、邏輯清晰，語言平實，從汪教授的言語中透著對鐵路事業(yè)的熱愛，也讓筆者本人深深地體會到汪教授在鐵路建設(shè)及預(yù)應(yīng)力混凝土制品事業(yè)中傾注了太多的心血。

　　談起預(yù)應(yīng)力混凝土樁的發(fā)展史，汪加蔚介紹說，屬于鐵路系統(tǒng)的北京豐臺橋梁工廠是我國最早生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土制品的廠家之一，始建于二十世紀四十年代，主要生產(chǎn)多種規(guī)格型號的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁、軌枕、管樁及扣件和鋼結(jié)構(gòu)（鋼模型及橋式起重機）等，應(yīng)用于橋梁、軌道和其他結(jié)構(gòu)物中。從五十年代開始，工廠率先發(fā)展預(yù)應(yīng)力技術(shù)，試驗成功并迅速推廣了中國第一孔預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁、第一根預(yù)應(yīng)力混凝土軌枕，并批量生產(chǎn)Φ400和Φ550的PC樁。當時豐橋廠預(yù)應(yīng)力混凝土管樁采用的預(yù)應(yīng)力鋼筋是Ⅳ級帶肋鋼筋（強度600/900Mpa），C50混凝土，不用減水劑，管樁的鋼接頭采用法蘭盤，生產(chǎn)工藝為先張法預(yù)應(yīng)力，鋼筋熱墩頭，骨架自動滾焊，離心成型，管樁芯內(nèi)通蒸汽養(yǎng)護。

　　20世紀80年代，我國浙江、上海、廣東地區(qū)預(yù)應(yīng)力混凝土樁行業(yè)快速發(fā)展。如，在1986年中國鐵道科學(xué)研究院與寧波浙東水泥制品廠（浙東建材集團前身）合作研發(fā)成功預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁（PTC）。九十年代初，薄壁管樁在浙江地區(qū)開始為設(shè)計院所接受，并首先逐步在浙江全省及我國其他省市的工業(yè)與民用建筑工程中得到廣泛應(yīng)用，后來又擴大應(yīng)用到市政、公路等工程。薄壁管樁的應(yīng)用范圍一般是8層以下的住宅樓。汪加蔚說：“薄壁管樁是時代的產(chǎn)物，是在歷史條件推動下應(yīng)運而生的?！币驗樵诙兰o八、九十年代，浙江地區(qū)隨著改革開放，城鄉(xiāng)改造和基本建設(shè)的蓬勃發(fā)展，許多一、二層的房屋都要拆除，改建成五至八層樓房，而浙江是處于軟土地區(qū)，采用一般的淺基礎(chǔ)很難滿足地基承載力的要求，采用PC（厚壁）管樁又會使工程造價提高而難于大量推廣，直到現(xiàn)在的近二十年時間內(nèi)，采用薄壁管樁數(shù)量約達數(shù)億米，還未聽說有因為薄壁管樁而出現(xiàn)問題的建筑物。差不多同時，大約在1984年，廣東省構(gòu)件公司、基礎(chǔ)公司與廣東建筑科學(xué)研究院合作，研制成功預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的焊接接頭，取代原來的法蘭盤接頭，使管樁接頭造價有較大降低，為預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的推廣作出了貢獻。1987到1994年，上海的交通部第三航務(wù)工程局預(yù)制廠引進全套日本預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁（PHC）的生產(chǎn)設(shè)備和工藝技術(shù)，主要有抗拉強度與高強鋼絲相同，韌性卻更好的預(yù)應(yīng)力鋼棒、用于高壓養(yǎng)護能進一步提高混凝土強度的壓蒸釜（生產(chǎn)C80高強混凝土樁）及鋼筋骨架自動滾焊機、鐓頭機等生產(chǎn)設(shè)備。此后，我國管樁行業(yè)的科研、生產(chǎn)單位的技術(shù)人員通過引進、消化再創(chuàng)新，使得我國PHC管樁生產(chǎn)線自動化程度有了很大提高，同時上游企業(yè)的原材料生產(chǎn)企業(yè)（預(yù)應(yīng)力鋼棒、水泥、減水劑、砂、石等）和管樁生產(chǎn)設(shè)備制造企業(yè)以及下游企業(yè)（打樁、壓樁設(shè)備及運輸設(shè)備）也得到很大發(fā)展，管樁外徑也由傳統(tǒng)的400mm～600mm、做到1000～1200mm,管樁混凝土強度由C50到C60再提高到C80，管樁力學(xué)性能和質(zhì)量得到很大提高。

　　汪加蔚還應(yīng)邀談了對預(yù)應(yīng)力離心混凝土空心方樁的看法。他認為，空心方樁是21世紀在管樁大量技術(shù)、生產(chǎn)、應(yīng)用經(jīng)驗的基礎(chǔ)上開發(fā)出的一種新樁型，在材料、工藝、設(shè)備等方面與管樁基本一致，主要是模型有所區(qū)別，理論分析可知，同截面的空心方樁比管樁的外表面積相對較大，對以摩擦樁為主的樁基承載力有利，性價比較高；當用于護坡支擋、深基坑防護以及防治泥石流、山體滑坡的防滑樁，這時水平力較大、一般受力方向不同且方向比較明確，需要不等向配筋，此時空心方樁相對容易操作；另外，與管樁相比，空心方樁在堆放、運輸時比較安全。為此，希望能多做一些工程應(yīng)用試驗，提出定量、準確、可靠的數(shù)據(jù)，進一步確認它的優(yōu)越性，以便為我國樁基工程技術(shù)發(fā)展的政策導(dǎo)向提供一些依據(jù)，因為預(yù)應(yīng)力混凝土離心管樁生產(chǎn)線改為生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力離心方樁還是比較容易做到的。[Page]

　　預(yù)應(yīng)力混凝土樁在鐵路工程中應(yīng)用前景廣闊

　　關(guān)于預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在鐵路領(lǐng)域中的應(yīng)用，汪加蔚介紹說，早在二十世紀五、六十年代，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁就在武漢和南京兩座長江大橋中得到應(yīng)用，但由于受地理位置、施工條件和造價及運輸成本等因素的限制，目前我國鐵路采用較多的還是現(xiàn)場澆注樁，如鉆孔灌注樁、水泥攪拌樁、水泥粉煤灰碎石樁（CFG）等。隨著預(yù)應(yīng)力混凝土樁生產(chǎn)企業(yè)越來越多，分布越來越廣，價格越來越合理，在運輸距離短、地理位置允許的情況下，預(yù)應(yīng)力混凝土樁也越來越多會被鐵路建設(shè)工程所采用。

　　在上世紀后期我國鐵路六次大提速的基礎(chǔ)上，進入二十一世紀，我國大力發(fā)展客運專線和高速鐵路，對路基工程不僅有強度要求，更主要的是要嚴格控制路基變形。如我國現(xiàn)行客運專線和高速鐵路設(shè)計暫行規(guī)定要求，對有砟軌道，時速200～250Km好的。我馬上改下
路堤工后沉降應(yīng)分別小于15cm和10cm，時速300～350Km的路堤工后沉降應(yīng)小于5cm，對于無砟軌道，工后沉降應(yīng)小于2cm（俗稱0沉降）。由于我國幅員遼闊，自然、地質(zhì)特征多樣，沿海地區(qū)很多是深厚層的軟土、松軟土，軟土層深度達40～60m，采用水泥攪拌樁等工法其加固深度往往達不到要求，還有的地區(qū)為濕陷性黃土，也存在路基容易沉降的問題。近年來，在甬-臺-溫、溫-福、福-廈等客運專線和京-津、滬-寧、杭-甬等高速鐵路建設(shè)中，采用的樁網(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)是由預(yù)應(yīng)力混凝土管樁、樁帽、土工格柵（網(wǎng)）以及樁間土構(gòu)成的復(fù)合地基系統(tǒng)，主要作用機理包括樁身的擠密土體、樁的土拱效應(yīng)、墊層隔膜效應(yīng)、群樁效應(yīng)幾方面。通過樁對上部結(jié)構(gòu)荷載的傳遞，來改變土體的應(yīng)力分布，減小上部結(jié)構(gòu)施加于軟土層的附加應(yīng)力，并將傳遞到深軟土層。樁網(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)加固軟土地基的方法是預(yù)應(yīng)力混凝土樁在鐵路領(lǐng)域成功應(yīng)用的良好范例。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁可用于鐵路橋梁、路基、站場等處，估計已應(yīng)用有數(shù)千萬米。

　　目前預(yù)制混凝土樁不僅廣泛應(yīng)用于鐵路，也因其價格越來越低廉、生產(chǎn)廠商分布較廣，而被廣泛應(yīng)用在公路方面。如滬寧、滬杭甬等高速公路的新建和擴建工程中，就大量使用了PC或PTC管樁，既降低了工程成本，提高了工程質(zhì)量，也加快了工程進度，保證了工期。

　　近年來，由于濫砍濫伐，水土流失和土地沙化現(xiàn)象嚴重，因此導(dǎo)致自然災(zāi)害、山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害較多頻發(fā)。在軟土、滑坡、斷層等這類鐵路的不良地質(zhì)地段，往往要用到抗滑樁，包括路堤抗滑樁、路塹抗滑樁、橋涵抗滑樁 ，這類樁要求具有較高的抗水平力性能?？够瑯秾麦w的作用是利用抗滑樁插入滑動面以下的穩(wěn)定地層對樁的抗力（錨固力），平衡滑動體的推力，增加其穩(wěn)定性。當滑坡體下滑時受到抗滑樁的阻抗，使樁前滑體達到穩(wěn)定狀態(tài)。雖然目前鐵路抗滑樁還采用是現(xiàn)場灌注的，然而今后采用預(yù)應(yīng)力混凝土樁也將極有可能。

　　建立健全的標準體系

　　在標準規(guī)范方面，“十一五”期間，經(jīng)過全體行業(yè)專家和技術(shù)人員的共同努力，預(yù)應(yīng)力混凝土樁行業(yè)的標準、規(guī)程和圖集編制工作取得了很大進展。除了GB50007-2002《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》和JGJ94-9《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》作為指導(dǎo)性的樁基設(shè)計和施工規(guī)范外，GB13476-2009《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》和JC2029-2010《預(yù)應(yīng)力離心混凝土空心方樁》是產(chǎn)品標準；10G409《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》和08SG360《預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁》是國家標準設(shè)計圖集；浙江、江蘇、上海、天津等很多省市還編制有預(yù)應(yīng)力混凝土管樁和先張法預(yù)應(yīng)力空心方樁的地方圖集；廣東、上海、天津、浙江、江蘇、廣西、福建等很多省市都編有《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》，為土木、建筑工程的設(shè)計和施工人員和生產(chǎn)企業(yè)人員選用和生產(chǎn)不同規(guī)格的預(yù)應(yīng)力混凝土樁提供了極大的便利，也為預(yù)應(yīng)力混凝土樁產(chǎn)品和樁基工程施工質(zhì)量檢測提供了依據(jù)。

　　汪加蔚說，目前這些標準和圖集各部門采用都比較規(guī)范，設(shè)計、生產(chǎn)、施工這條應(yīng)用鏈總體運行良好，生產(chǎn)和施工質(zhì)量能夠保證。但隨著預(yù)應(yīng)力混凝土樁企業(yè)越來越多、規(guī)模不斷的擴大，專業(yè)技術(shù)人才的缺乏，市場的無序競爭，監(jiān)管力度的薄弱，一些企業(yè)為了追究利益的最大化，對產(chǎn)品質(zhì)量和施工質(zhì)量缺少足夠重視，使產(chǎn)品或樁基施工質(zhì)量的某些指標達不到標準規(guī)定要求的情況也時有發(fā)生。

　　從我國未來工程建設(shè)的發(fā)展趨勢來看，預(yù)應(yīng)力混凝土樁的質(zhì)量和標準還可以進一步完善和提高，汪加蔚結(jié)合我國國情，提出了如下建議：1、加強預(yù)應(yīng)力混凝土樁的行業(yè)管理、加強技術(shù)質(zhì)量的監(jiān)督檢驗，可以制訂準入條件或執(zhí)行產(chǎn)品生產(chǎn)許可證制度；2、編制預(yù)應(yīng)力混凝土樁產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量檢驗細則，使生產(chǎn)企業(yè)對如何搞好生產(chǎn)管理和保證產(chǎn)品質(zhì)量有更明確、細致的了解；同時要慎重確認有資質(zhì)的質(zhì)量檢驗單位；3、進一步完善或增加編制有關(guān)標準和規(guī)程，除預(yù)應(yīng)力混凝土樁產(chǎn)品標準以外，在充分總結(jié)各地區(qū)設(shè)計、施工經(jīng)驗基礎(chǔ)上，可考慮編制三方面的規(guī)程，即：預(yù)應(yīng)力混凝土樁基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)程，預(yù)應(yīng)力混凝土樁基礎(chǔ)施工技術(shù)規(guī)程，預(yù)應(yīng)力混凝土樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量檢驗和驗收規(guī)程。

　　我國預(yù)應(yīng)力混凝土樁行業(yè)經(jīng)過半個世紀的風(fēng)風(fēng)雨雨，已成為我國較為成熟的產(chǎn)業(yè)之一，市場化程度較高，市場競爭激烈。預(yù)應(yīng)力混凝土樁行業(yè)應(yīng)具有一定的市場門檻，同時也應(yīng)有合理的布局。要想在市場競爭中保持領(lǐng)先優(yōu)勢，除了始終保持良好的產(chǎn)品質(zhì)量外，還需要不斷進行產(chǎn)品創(chuàng)新，健全完善優(yōu)質(zhì)的技術(shù)服務(wù)體系。預(yù)應(yīng)力混凝土樁行業(yè)在不久的將來，一定能夠大放異彩。