预应力混凝土管桩防腐出现问题的原因及对策.pdf

2 0 1 2年第 5期 煤炭工程 预应力混凝土管桩防腐出现问题 的原 因及对策 赵忠义 ( 中国煤炭科工集团 北京华宇工程有限公司，北京1 0 0 1 2 0 ) 摘要：由于预应力混凝土管桩适用的地域广，生产厂 家多，施工速度快，性价比高，在工 程 中得到越 来越广泛的应用。但 由于图集 1 0 G 4 0 9中的管桩 不能直接 用于 中度及以上腐蚀环境 ， 如 用在 中度及以上腐蚀环境必须采取 防腐措施。 目前许 多处在 中度及 以上腐蚀环境 中，但仍然选 用图集 1 0 G 4 0 9中的管桩，未采取任何防腐措施，致使工程存在安全隐患。论文详细列举了当前 预应力混凝土管桩在 中度及 以上腐蚀性环境使 用中存在的一些问题 ，分析 了产生问题的原因。理 清了预应力管桩 防腐蚀管理工作的思路 ，为设计、施工、监理及业主单位在工程 实施中管桩防腐 质量控制指 出了切 实可行的方法。 关键词 ：预应力混凝土管桩 ；防腐蚀 ；质量控制 中图分类号： 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 6 7 1 0 9 5 9 ( 2 0 1 2 ) 0 5 - 0 0 4 7 3 1 管桩防腐蚀现状 预应力混凝土管桩( 以下简称 “ 管桩” ) 因综合造价低、 施工速度快、施工质量容易控制、对环境影响小，性价 比 高，成了许多工程的首选桩型。目前除在内陆土壤条件正 常的区域大量使用外 ，在沿海地区( 如山东、福建、浙江、 上海等地) 、内陆的盐碱地区( 如内蒙古的东部 ) 及其它腐 蚀性环境中都有广泛的使用。 图集 1 0 G 4 0 9总说明第 2 3条规定 “ 本图集管桩( 外径 3 0 0 ra m除外) 按二 b 环境类别进行耐久性设计。当基础的环 境地质条件对管桩有中度及以上腐蚀性时，应根据使用条 件按有关规范采取有效的防腐蚀措施”，文中 “ 有关规范” 主要指文献 2 3 。文献 2 表4 9 5及文献 3 第 1 2 8页规定，预应力混凝土管桩不适用于 s o ； 、E L 。 、p H 值为强腐蚀等级的环境 ，仅适用于中、弱腐蚀性环境。 虽然文献 2 3 对防腐蚀管桩混凝土的配制提出 了一些要求，但对混凝土外加剂掺量没有给出具体的指标。 由于以上原因，导致现阶段管桩防腐工作 比较混乱 ， 如：有的工程处在中度及以上腐蚀环境，管桩不做防腐蚀 处理，依旧采用普通管桩；有的只做外表面防腐涂层 ，桩 身混凝土不满足规范要求 ；有的外表面涂层养护时间不够 ， 打桩施工中将保护层破坏；有的管桩端头垫板不作加厚处 理等等。 实例 1 ：某重型厂房所处场地为填海造地，单层建筑， 建筑面积约2 0 0 0 0 m 2 ，设两部 5 0 t 的吊车。采用管桩，该场 地具中等腐蚀性。设计文件未对管桩的防腐蚀提出处理方 案。主体工程施工完成后才报审，审查时发现防腐不符合 规范要求 ，要求修改设计。最后只能采取在海边打防护桩 。 阻止海水进入场地，使场地形成封闭区域 ，在封闭区域 内 打降水井，用 自来水置换地下水的方法，减少地下水 中 s o ； 、C L 一 离子含量，降低腐蚀等级， 使之低于中级； 实例 2 ：某工程位于沿海地区。拟建场地内地下水对混 凝土有微腐蚀性，主要腐蚀物质为 C L一 。对钢筋混凝土结 构中的钢筋在长期浸水环境下有微腐蚀性 ，在干湿交替环 境有中等腐蚀性。地下水位变化幅度在 2 m左右，勘察期间 地下水位标高在 一 3 0 m。由于工期较紧，设计单位先出布 桩图，布桩图对防腐没提要求 ，施工单位接到图纸后匆忙 组织施工，工程的耐久性将难以得到保证。 总之，目前管桩防腐蚀管理工作 比较混乱。由于管桩 属于隐蔽工程 ，桩体或桩接头遭受严重腐蚀后，其整体稳 定性、抗拉、抗弯性能都会有所降低。特别是破坏没有预 兆，对人身及财产安全构成很大威胁，因此对管桩防腐蚀 应引起足够的重视。 2 管桩防腐蚀存在问题的原 因 管桩防腐蚀是个系统工程，涉及建设、设计、施工、 监理及审图等多个单位，各个单位 因在工程建设中所处的 角色不同，对管桩的防腐蚀工作的认识及作用也不相同； 管桩防腐又受社会因素及人为因素的制约。 2 1 业 主原 因 1 )个别现场管理人员业务素质不高，不懂得管桩的防 腐技术及防腐要求 ，无法对管桩防腐设计、施工实施有效 收稿 日期 ：2 0 1 1 0 9 0 5 作者简介：赵忠义( 1 9 6 3一) ，男，黑龙江望奎人，高级工程师，一级注册结构师，1 9 8 6年毕业于黑龙江矿业学院工民 建专业 ，现在中煤科工集团北京华宇工程有限公司从事结构设计工作。 47 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 煤炭工程 2 0 1 2年第 5期 地管理。 2 )对管桩 防腐 蚀的重要性认 识不 足，认为在 文献 2 、 3 发布以前做过的工程没做防腐处理也没出事。 他们不了解每个工程管桩的作用不同，如：有的管桩只承 受压力，有的既可能承受压力，也可能承受拉力。承受拉 力的桩，如果接头腐蚀严重 ，则更易于破坏。如果场地土 质条件不好，土体对桩的约束作用小，一旦桩接头或桩体 受到较严重的腐蚀 ，容易发生侧向失稳 ，使得竖 向承载力 降低。有的桩承受较大的弯矩( 如框架结构的一柱一桩) ， 如果接头或桩体遭受严重的腐蚀，承载力也会降低。 3 )不按基本建设程序办事。有的业主为了赶进度，让 设计先出桩位布置图，一旦布桩图完成 ，便急于组织施工， 不管桩基是否做了防腐处理。 2 2设计单位原因 1 )图集 1 0 G 4 中的管桩是不能直接用在中度及以上 腐蚀性环境的。由于设计人员不重视管桩的防腐 ，对处在 中度及以上腐蚀环境中的管桩防腐不提任何要求，直接采 用图集中的管桩，致使桩身耐腐蚀性能不满足要求 ；有 的 设计文件对桩的防腐做法交代不清 ，使得施工单位无法 实施 。 2 )地质勘察报告中给定的单桩极限承载力特征值是用 普通管桩经过载荷试验或是经过计算得到的。桩身刷防腐 涂层后，单桩极限承载力特征值没有按照涂刷防腐涂层后 的载荷试验结果确定，致使桩的实际承载力降低。 2 3 施工单位的原因 1 )管桩属于制成品，其混凝 土配制及接头连接钢板、 桩尖钢板均不在施工单位的承包范 围，文献 4 、文献 5 、文献 6 均未对先张法预应力管桩混凝土的防腐提 出质量检验的要求。虽然文献 2 、 3 对桩身防腐混凝 土提出了明确的要求，但由于桩身防腐混凝土属于管桩厂 家施工范围，所 以施工单位难 以控制桩身混凝土的防腐 质量 。 2 )桩身表面防腐蚀涂层的凝固需要较长的时间，特别 是管桩接头处 的涂料 需要在 打桩 ( 或压 桩 ) 时现场涂 刷。为 了赶进度，许多施工单位根本不刷防腐涂料，有的虽然刷 了防腐涂料，但没等涂料完全凝固就开始打桩，经过地下 土体的摩擦，剩余涂层厚度难以满足要求。 3 )管桩施工基本是由专业队伍分包完成。个别总包单 位对桩表面及桩接头防腐涂层的涂刷质量不加管理，任由 分包单位 自行施工。有的总包单位对管桩起吊、搬运等环 节造成的防腐蚀涂层脱落也不加管理。 2 4 监理单位的原 因 1 )监理单位的重要职责是监督施工单位按图施工，有 的监理人员防腐质量意识不强 ，如果设计文件不对管桩的 防腐提出相关要求，监理人员便忽视对管桩的防腐问题的 管理 。 2 )个别监理人员对管桩防腐重视不够，对管桩防腐涂 4 8 层检查及监管不严，防腐质量难以保证。 2 5管桩 生产厂家的问题 1 )受经济利益的驱使 ，管桩销售时不问场地环境条件 如何，只要施工单位购买，即使场地具有中度及 以上腐蚀 等级，也向其出售普通管桩。 2 )以假乱真，以次充好。防腐管桩所用混凝土需要根 据场地腐蚀性物质的种类采取不同的处理措施，如针对含 有 s o ； 的环境，配制混凝土的水泥应该采用抗硫酸盐硅酸 盐水泥 ，或在混凝土中掺入抗硫酸盐、硅酸盐的外加剂或 掺入矿物掺合料；含有 C L一 的环境，需要在混凝土中掺入 矿物掺合料或钢筋阻锈剂。有的管桩未采用防腐蚀混凝土， 厂家硬说是采用 了防腐蚀混凝土。处于中强腐蚀环境的桩 表面防腐涂层，有的厚度不够 3 o 0 m。 2 6现行管桩 图集的原 因 1 )图集 1 0 G 4 0 9中的管桩是不适用于中度及以上腐蚀 环境的，此外桩的接头的焊缝略微突出桩体外表面，如果 防腐涂层养护不好( 或是虽然养护好 ，但如果遇到场地内的 坚硬物体) ，则在打桩过程中容易导致涂层脱落 ，降低管桩 的防腐蚀性能。 2 )特殊加工影响工期。文献 2 、 3 规定，在中 度及以上腐蚀环境中使用管桩，桩身混凝土需掺入抗腐蚀 剂 ，厂家一般只生产普通管桩，只有与采购单位签订购销 合同，才组织生产防腐管桩。从备料到生产需要一定的时 间，影响施工工期。为了赶进度，许多工程将普通管桩用 在了中度及以上腐蚀环境中。 总之，导致 目前管桩防腐工作 比较混乱的原 因，首先 是有关单位对管桩防腐重要性的认识不足，防腐质量意识 不强；其次对于中度及以上腐蚀性环境 ，没有现成的耐腐 蚀预应力混 凝土管 桩图集 可供使用 ，只 能在应用 图集 1 0 G 4 的基础上，结合文献 2 、 3 的防腐做法才能实 施，由于其中牵涉到设计、施工、监理、建设、生产厂家 等多个单位，任何一个单位出现问题，都会影响管桩的防 腐质量；再次文献 2 、 3 对管桩混凝土防腐做法比较 笼统，不够具体，可操作性不强。 3 提高管桩防腐蚀效果的对策 1 )有关部门应该组织编制适用于中度及以上腐蚀环境 的耐腐蚀预应力混凝土管桩图集。有了图集，使用单位才 有据可查，减少不必要的中间环节，管桩的防腐质量才有 可靠的保证。 2 )拟编制的耐腐蚀预应力混凝土管桩图集说明中应明 确划分管桩生产厂家与承包单位的防腐责任节点。厂家对 管桩桩体( 防腐混凝土、预应力钢筋) 、接头钢板、桩端板 的质量负责；施工单位应对管桩表面( 包括接头表面) 耐腐 蚀涂层的品种、涂刷厚度、养护质量、强度、质量检验负 责，并且施工单位对管桩连接处的焊缝质量负责。拟编制 的 耐腐蚀预应力混凝土管桩还应对节点连接板进行适 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2年第 5期 煤炭工程 当改进 ，使接头焊缝外缘与桩身外缘齐平，这样才能保证 桩表面防腐涂层在沉桩过程中不被损坏。 3 )建设单位应该严格执行基本建设程序，合理安排工 期。提高对管桩防腐蚀工作重要性的认识 ，不要为了抢进 度忽视管桩的防腐工作。 4 )施工图审查单位应对管桩的防腐设计进行严格地审 查 。 5 )施工单位编制的施工组织设计应包含管桩防腐蚀施 工的内容。应安排专人负责防腐蚀管桩的采购、检查、验 收和沉桩过程的监督工作。安排有经验的涂刷工人配合分 包单位做好管桩接头部位及桩身表面防腐涂层涂刷工作。 6 )监理单位应认真审查施工组织设计 ，特别是审查管 桩的防腐措施的可靠性及可操作性。监理工程师在施工现 场应严格检查管桩防腐措施是否落实。监督防腐涂层的厚 度、养护、强度是否满足设计要求。 7 )生产厂家首先应该对管桩的使用环境有所了解，如 果环境类别为中度及以上腐蚀环境，必需使用防腐蚀管桩。 其次 ，根据设计选用的管桩桩型及防腐措施组织生产。此 外。厂家还应对地下土质情况有所了解，配合施工单位合 理确定管桩的长度 ，尽量减少接头数量，使接头位于非污 染土层或地下水位相对稳定的土层。 8 )现阶段使用图集 1 0 G 4 0 9中的管桩，如果场地具有 中度及以上腐蚀等级，需要采取 以下措施：设计单位从 图集 1 0 C , 4 0 9中选用管桩后 ，应对防腐混凝土、外防腐涂层 ( 材料、涂层厚度、涂层养护时间) 提出具体要求 ； 提高 混凝土的耐腐蚀性 ，如采用特种水泥、在混凝土中掺加外 加剂等；管桩接头必须做防腐覆盖；桩尖采用的钢板 必须加厚。 9 )防腐蚀涂料的生产企业应该加紧研制高强、块硬性 防腐涂料，以减少防腐涂料的养护时间，提高沉桩的施工 速度 。 4 结语 管桩防腐涉及到多个单位。由于图集 1 0 C - 4 不适用于 中度及以上腐蚀环境 ，虽然文献 2 、 3 对管桩在中等 腐蚀环境下提出了做法 ，但指标不够具体 ，难以有效地实 施。现阶段要做好管桩的防腐工作，必须提高各单位对管 桩防腐工作的认识。建议有关部门尽快组织编制 耐腐蚀 预应力混凝土管桩 图集 ，只有编制出 耐腐蚀预应力混 凝土管桩 图集 ，才能从根本上扭转 目前管桩防腐工作的 混乱局 面。 参考文献 ： 1 2 3 4 5 6 7 1 O G 4 0 9 ，预应力混凝土管桩 s 0 8 J 3 3 l 。建筑防腐构造 S G 0 0 4 6 2 0 0 8 ，工业建筑防腐设计规范 s GB 5 0 2 0 22 0 0 2。建 筑 地 基 基 础 工 程 施 工 质 量 验 收 规 范 S G B 5 0 2 2 4 2 0 1 0 。建筑防腐蚀工程施工质量验收规范 s J G J 一 2 0 o 3 ，建筑基桩检测技术规范 s 陈义侃预应力高强度混凝土管桩防腐蚀问题的讨论 J 福建建设科技，2 0 0 7 ，( 5 ) ( 责任编辑章新敏) 钻进特征 整个钻具 回转 仅孔底螺杆钻具马达总成以下部分回转 3 )从对煤矿地质异常条件位置准确探测和瓦斯抽采钻 孔轨迹延伸范围准确度要求的逐渐提高的角度出发，螺杆钻 具及配套机具在煤矿井下水平定向钻进中应用将更为广阔。 4 )目前螺杆钻具组合最佳级配为 “ c I ：O 6 m m P D C钻头 + 7 3 mm 1 2 5 。 弯角螺杆钻具 + 7 3 m m无磁钻杆 + 7 3 m m 通缆钻杆” 。当然，根据不同工况螺杆钻具组合可进行相应 调整 。 参考文献： 【 1 吴景华螺杆定向钻进工艺及存在问题 J 地质与勘探， l 9 9 7 。( 5 ) ：6 o一6 3 2 赵永哲，石智军高位水平长钻孔的定向工艺原理及应用 J 煤炭工程， 2 0 o 7 ，( 8 ) ： 5 2 5 4 【 3 苏义脑螺杆钻具研究与应用 M 北京：石油工业出版 社 。2 0 0 1 4 于连江，陈 国良螺杆钻具特性分析 J 石油机械， 1 9 9 5。( 8 ) ：2 9 3 2 5 石智军井下水平长钻孔钻机研制及配套工艺开发项目 研究报 告 R 西安： 煤炭科学研究总院西安研究院科研报告， 2 O 0 9 6 赵永哲煤矿井下近水平定向孔螺杆钻具钻进受控机理研究 D 北京：煤炭科学研究总院， 2 0 0 8 7 李泉新煤矿井下随钻测量定向钻进技术推广应用 R 西安 ：中煤科工集团西安研究院科研报告 ，2 0 1 1 ( 责任编辑张宝优) 4 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m