[原创]汪加蔚：预制混凝土桩风雨兼程半世纪 创新发展放异彩

　　随着改革开放的推进和经济建设的发展，预应力混凝土桩开始大量应用于工业与民用建筑、铁路、市政、港口、公路等领域，预应力混凝土桩需求量猛增，迅速形成一个快速发展的行业。目前预应力混凝土桩在中国的发展史和铁道上的应用情况如何？中国混凝土与水泥制品网记者采访了中国铁道科学研究院研究员汪加蔚。

　　预应力混凝土桩是历史条件推动下的时代产物

　　时年72岁的中国铁道科学研究院研究员，行业老专家汪加蔚气质文雅，和蔼可亲，谈吐中一直保持着学者的严谨与睿智，尽显出一位从业数载的铁路研究专家严谨、勤勉的学者风范。他从事铁路混凝土制品及材料的研究多年，并主持过国内外（蒙古、坦桑尼亚）10多座预应力混凝土轨枕、管桩、先张梁工厂的生产线设计。谈起铁路建设工程中的方方面面，汪教授情绪饱满、逻辑清晰，语言平实，从汪教授的言语中透着对铁路事业的热爱，也让笔者本人深深地体会到汪教授在铁路建设及预应力混凝土制品事业中倾注了太多的心血。

　　谈起预应力混凝土桩的发展史，汪加蔚介绍说，属于铁路系统的北京丰台桥梁工厂是我国最早生产预应力混凝土制品的厂家之一，始建于二十世纪四十年代，主要生产多种规格型号的预应力混凝土桥梁、轨枕、管桩及扣件和钢结构（钢模型及桥式起重机）等，应用于桥梁、轨道和其他结构物中。从五十年代开始，工厂率先发展预应力技术，试验成功并迅速推广了中国第一孔预应力混凝土桥梁、第一根预应力混凝土轨枕，并批量生产Φ400和Φ550的PC桩。当时丰桥厂预应力混凝土管桩采用的预应力钢筋是Ⅳ级带肋钢筋（强度600/900Mpa），C50混凝土，不用减水剂，管桩的钢接头采用法兰盘，生产工艺为先张法预应力，钢筋热墩头，骨架自动滚焊，离心成型，管桩芯内通蒸汽养护。

　　20世纪80年代，我国浙江、上海、广东地区预应力混凝土桩行业快速发展。如，在1986年中国铁道科学研究院与宁波浙东水泥制品厂（浙东建材集团前身）合作研发成功预应力混凝土薄壁管桩（PTC）。九十年代初，薄壁管桩在浙江地区开始为设计院所接受，并首先逐步在浙江全省及我国其他省市的工业与民用建筑工程中得到广泛应用，后来又扩大应用到市政、公路等工程。薄壁管桩的应用范围一般是8层以下的住宅楼。汪加蔚说：“薄壁管桩是时代的产物，是在历史条件推动下应运而生的。”因为在二十世纪八、九十年代，浙江地区随着改革开放，城乡改造和基本建设的蓬勃发展，许多一、二层的房屋都要拆除，改建成五至八层楼房，而浙江是处于软土地区，采用一般的浅基础很难满足地基承载力的要求，采用PC（厚壁）管桩又会使工程造价提高而难于大量推广，直到现在的近二十年时间内，采用薄壁管桩数量约达数亿米，还未听说有因为薄壁管桩而出现问题的建筑物。差不多同时，大约在1984年，广东省构件公司、基础公司与广东建筑科学研究院合作，研制成功预应力混凝土管桩的焊接接头，取代原来的法兰盘接头，使管桩接头造价有较大降低，为预应力混凝土管桩的推广作出了贡献。1987到1994年，上海的交通部第三航务工程局预制厂引进全套日本预应力高强混凝土管桩（PHC）的生产设备和工艺技术，主要有抗拉强度与高强钢丝相同，韧性却更好的预应力钢棒、用于高压养护能进一步提高混凝土强度的压蒸釜（生产C80高强混凝土桩）及钢筋骨架自动滚焊机、镦头机等生产设备。此后，我国管桩行业的科研、生产单位的技术人员通过引进、消化再创新，使得我国PHC管桩生产线自动化程度有了很大提高，同时上游企业的原材料生产企业（预应力钢棒、水泥、减水剂、砂、石等）和管桩生产设备制造企业以及下游企业（打桩、压桩设备及运输设备）也得到很大发展，管桩外径也由传统的400mm～600mm、做到1000～1200mm,管桩混凝土强度由C50到C60再提高到C80，管桩力学性能和质量得到很大提高。

　　汪加蔚还应邀谈了对预应力离心混凝土空心方桩的看法。他认为，空心方桩是21世纪在管桩大量技术、生产、应用经验的基础上开发出的一种新桩型，在材料、工艺、设备等方面与管桩基本一致，主要是模型有所区别，理论分析可知，同截面的空心方桩比管桩的外表面积相对较大，对以摩擦桩为主的桩基承载力有利，性价比较高；当用于护坡支挡、深基坑防护以及防治泥石流、山体滑坡的防滑桩，这时水平力较大、一般受力方向不同且方向比较明确，需要不等向配筋，此时空心方桩相对容易操作；另外，与管桩相比，空心方桩在堆放、运输时比较安全。为此，希望能多做一些工程应用试验，提出定量、准确、可靠的数据，进一步确认它的优越性，以便为我国桩基工程技术发展的政策导向提供一些依据，因为预应力混凝土离心管桩生产线改为生产预应力离心方桩还是比较容易做到的。[Page]

　　预应力混凝土桩在铁路工程中应用前景广阔

　　关于预应力混凝土管桩在铁路领域中的应用，汪加蔚介绍说，早在二十世纪五、六十年代，预应力混凝土管桩就在武汉和南京两座长江大桥中得到应用，但由于受地理位置、施工条件和造价及运输成本等因素的限制，目前我国铁路采用较多的还是现场浇注桩，如钻孔灌注桩、水泥搅拌桩、水泥粉煤灰碎石桩（CFG）等。随着预应力混凝土桩生产企业越来越多，分布越来越广，价格越来越合理，在运输距离短、地理位置允许的情况下，预应力混凝土桩也越来越多会被铁路建设工程所采用。

　　在上世纪后期我国铁路六次大提速的基础上，进入二十一世纪，我国大力发展客运专线和高速铁路，对路基工程不仅有强度要求，更主要的是要严格控制路基变形。如我国现行客运专线和高速铁路设计暂行规定要求，对有砟轨道，时速200～250Km好的。我马上改下
路堤工后沉降应分别小于15cm和10cm，时速300～350Km的路堤工后沉降应小于5cm，对于无砟轨道，工后沉降应小于2cm（俗称0沉降）。由于我国幅员辽阔，自然、地质特征多样，沿海地区很多是深厚层的软土、松软土，软土层深度达40～60m，采用水泥搅拌桩等工法其加固深度往往达不到要求，还有的地区为湿陷性黄土，也存在路基容易沉降的问题。近年来，在甬-台-温、温-福、福-厦等客运专线和京-津、沪-宁、杭-甬等高速铁路建设中，采用的桩网复合结构是由预应力混凝土管桩、桩帽、土工格栅（网）以及桩间土构成的复合地基系统，主要作用机理包括桩身的挤密土体、桩的土拱效应、垫层隔膜效应、群桩效应几方面。通过桩对上部结构荷载的传递，来改变土体的应力分布，减小上部结构施加于软土层的附加应力，并将传递到深软土层。桩网复合结构加固软土地基的方法是预应力混凝土桩在铁路领域成功应用的良好范例。预应力混凝土管桩可用于铁路桥梁、路基、站场等处，估计已应用有数千万米。

　　目前预制混凝土桩不仅广泛应用于铁路，也因其价格越来越低廉、生产厂商分布较广，而被广泛应用在公路方面。如沪宁、沪杭甬等高速公路的新建和扩建工程中，就大量使用了PC或PTC管桩，既降低了工程成本，提高了工程质量，也加快了工程进度，保证了工期。

　　近年来，由于滥砍滥伐，水土流失和土地沙化现象严重，因此导致自然灾害、山体滑坡、泥石流等地质灾害较多频发。在软土、滑坡、断层等这类铁路的不良地质地段，往往要用到抗滑桩，包括路堤抗滑桩、路堑抗滑桩、桥涵抗滑桩 ，这类桩要求具有较高的抗水平力性能。抗滑桩对滑坡体的作用是利用抗滑桩插入滑动面以下的稳定地层对桩的抗力（锚固力），平衡滑动体的推力，增加其稳定性。当滑坡体下滑时受到抗滑桩的阻抗，使桩前滑体达到稳定状态。虽然目前铁路抗滑桩还采用是现场灌注的，然而今后采用预应力混凝土桩也将极有可能。

　　建立健全的标准体系

　　在标准规范方面，“十一五”期间，经过全体行业专家和技术人员的共同努力，预应力混凝土桩行业的标准、规程和图集编制工作取得了很大进展。除了GB50007-2002《建筑地基基础设计规范》和JGJ94-9《建筑桩基技术规范》作为指导性的桩基设计和施工规范外，GB13476-2009《先张法预应力混凝土管桩》和JC2029-2010《预应力离心混凝土空心方桩》是产品标准；10G409《预应力混凝土管桩》和08SG360《预应力混凝土空心方桩》是国家标准设计图集；浙江、江苏、上海、天津等很多省市还编制有预应力混凝土管桩和先张法预应力空心方桩的地方图集；广东、上海、天津、浙江、江苏、广西、福建等很多省市都编有《先张法预应力混凝土管桩基础技术规程》，为土木、建筑工程的设计和施工人员和生产企业人员选用和生产不同规格的预应力混凝土桩提供了极大的便利，也为预应力混凝土桩产品和桩基工程施工质量检测提供了依据。

　　汪加蔚说，目前这些标准和图集各部门采用都比较规范，设计、生产、施工这条应用链总体运行良好，生产和施工质量能够保证。但随着预应力混凝土桩企业越来越多、规模不断的扩大，专业技术人才的缺乏，市场的无序竞争，监管力度的薄弱，一些企业为了追究利益的最大化，对产品质量和施工质量缺少足够重视，使产品或桩基施工质量的某些指标达不到标准规定要求的情况也时有发生。

　　从我国未来工程建设的发展趋势来看，预应力混凝土桩的质量和标准还可以进一步完善和提高，汪加蔚结合我国国情，提出了如下建议：1、加强预应力混凝土桩的行业管理、加强技术质量的监督检验，可以制订准入条件或执行产品生产许可证制度；2、编制预应力混凝土桩产品生产质量检验细则，使生产企业对如何搞好生产管理和保证产品质量有更明确、细致的了解；同时要慎重确认有资质的质量检验单位；3、进一步完善或增加编制有关标准和规程，除预应力混凝土桩产品标准以外，在充分总结各地区设计、施工经验基础上，可考虑编制三方面的规程，即：预应力混凝土桩基础设计规程，预应力混凝土桩基础施工技术规程，预应力混凝土桩基础施工质量检验和验收规程。

　　我国预应力混凝土桩行业经过半个世纪的风风雨雨，已成为我国较为成熟的产业之一，市场化程度较高，市场竞争激烈。预应力混凝土桩行业应具有一定的市场门槛，同时也应有合理的布局。要想在市场竞争中保持领先优势，除了始终保持良好的产品质量外，还需要不断进行产品创新，健全完善优质的技术服务体系。预应力混凝土桩行业在不久的将来，一定能够大放异彩。