D1200B2-2
D1200C1-1*
D1400B3-1*
D1400B3-2
D1400C3-1*
1
大管桩外径D（mm）
1200
1200
1200
1200
1200
1200
1200
1400
1400
1400
2
大管桩内径d（mm）
940
940
910
910
910
910
910
1100
1100
1100
3
桩截面积A（m2）
大直径混凝土管桩和先张法预应力混凝土管桩简介
大管桩的概况
1949年美国雷蒙特公司最早用离心机生产了中空预应力混凝土管桩。国内使用大管桩是在70年代中期，随着我国航运事业的发展，原有的预应力方桩已不能适应，而钢管桩又造价高、维护困难。在这样的背景下，三航局于70年代中期开始对大管桩的制造进行可行性研究，1983年“大直径预应力混凝土管桩制造与应用”正式列入国家重点科技攻关项目，并由苏州水泥制品研究院、南京水科院和上海冶金研究院协作，共同完成了大管桩的研制，并获得“六五”国家科技攻关成果奖。渐在各港口工程建设项目中推广应用，2005年，在江苏省连云港的原厂又建造了大管桩生产流水线。在过去的二十多年里，经过一系列的开发研究工作，对生产设备进行了全面的完善，沉桩工艺不断改良，产品也不断升级换代，如其中的B型桩获得了上海市科技进步二等奖。在“七五”期间，三航局对该产品又经过进一步地改进，完善，并完成了双根钢绞线混凝土大管桩的研制任务，即B型管桩。2004年又试验成功Φ1400mm混凝土大管桩，即为C型管桩和三股钢绞线大管桩。三航局主编的《港口工程预应力混凝土大直径管桩设计规程》（JTJ/T 261-97）和《港口工程嵌岩桩设计与施工规程》（JTJ 285-2000）已列入国家行业标准。
(a)成型工艺
管节成型采取低速边喂料边振动的方式，喂料结束后，再采用边振动边辊压，在管节内壁施压使混凝土致密的成型工艺。振动辊压结束后，进行高速离心处理，使管壁中层混凝土产生不小于73g的离心加速度，使管节混凝土进一步的密实。
(b)预留孔道
管节预留孔道的成型采用钢管芯棒外套橡胶管，在混凝土强度达70%时抽出。
2.2大管桩的规格和技术性能
大管桩的直径为Φ1200mm、Φ1400mm两种，其断面为空心圆形，管节采用拌和物维勃稠度控制在25～35s的混凝土，并经离心、振动、碾压复合工艺制作而成。成型的基本管节长度为4m（如设计和工程需要还可生产1m和2m的管节），采用后张法预应力拼接成要求的桩长。预应力钢筋采用高强度低松弛钢绞线。
大管桩外径，单位为mm
表示后张法预应力混凝土大直径管桩
大管桩的结构图见图2.2-1。
大管桩的规格和技术性能表见表2.2-1。
图2.2-1大管桩的结构示意图
常用大管桩规格、型号和力学指标表表2.2-1
序号
大管桩型号
D1200A3-1*
D1200A3-2
D1200B1-1*
D1200B1-2*
D1200B2-1
0.437
0.437
0.481
0.481
0.481
0.481
0.481
0.589
0.589
0.589
4
单位长度重量T（kN/m）
11.36
11.36
12.50
12.50
12.53
12.53
12.62
15.32
15.32
15.47
5
桩截面惯性矩J（m4）
0.0651
0.0651
0.0706
0.0706
(c)养护工艺
成型管节的蒸养，可以采用钢模卧放置于坑池加盖的方式，或钢模外加保温罩放置的方式，根据生产地域的气温和场地条件而定。但蒸养时，通蒸汽前必须保证有30℃的干燥温度静定养护2h以上。
脱模后，混凝土管节水养7d，以保证混凝土得到充分的水化。
646
778
1017
1224
1151
1386
1532
1524
1836
2298
13
含混凝土抗拉强度的开裂弯矩设计值（kN?m）
1032
1164
1436
1644
1572
1807
1959
2139
2450
2923
14
破坏弯矩设计值（kN?m）
2300
2300
2598
2597
2639
2638
2760
3783
3781
0.0709
0.0709
0.0718
0.1210
0.1210
0.1232
6
预留孔数
20
20
16
16
18
18
16
20
20
20
7
预留孔直径（mm）
32
32
40
40
40
40
40
40
40
40
8
钢绞线股数
1
1
2
2
2
2
3
2
2
3
9
单股钢绞线直径（mm）
15.2
15.2
15.2
15.2
15.2
15.2
15.2
15.2
根据大管桩直径、每孔钢绞线股数、预留孔数量、钢绞线强度值的不同，定义不同规格的大管桩型号。大管桩的型号应采用以下形式：
D□□□□□□–□
钢绞线强度标准值，1表示1570MPa，2表示1860MPa，3表示2000MPa
大管桩截面预留孔数目，1表示16孔，2表示18孔，3表示20孔
每个预留孔中钢绞线股数，A表示单股，B表示双股，C表示3股
15.2
15.2
10
钢绞线抗拉强度标准值
fptk（MPa）
1570
1860
1570
1860
1570
1860
1570
1570
1860
1570
11
混凝土有效预压应力σpc（MPa）
5.96
7.18
8.64
10.41
9.74
11.73
12.80
8.81
10.62
13.05
12
不含混凝土抗拉强度的开裂弯矩设计值（kN?m）
4022
注：①不含混凝土抗拉强度的开裂弯矩设计值、含混凝土抗拉强度的开裂弯矩设计值分别是指混凝土拉应力限制系数αct为0.00、1.00时的开裂弯矩设计值；
②*表示常用型号。
2.3大管桩的制作工艺
大管桩采用分段成型混凝土管节、管节间涂刷粘结剂、后张拉预应力钢绞线、预留孔道内压力灌注水泥浆体、钢绞线自锚等工艺手段拼接成所需长度的管桩。
大管桩具有强度高、混凝土密实度高、低孔隙率、低吸水率、耐久性好、耐锤击性能好、耐腐蚀能力强；可适合于任何土质，且断面为圆形，波浪力和水流力大为减小，其使用年限长，维修费用低，是一种理想的海工建筑物桩基结构。
目前三航局生产的大管桩已应用于数十座沿海码头和桥梁，以东海为例，在乍浦、北仑、舟山一带就有十多座2万～20万吨级的大管桩码头。从上世纪80年代中期研制成功至今，已在港口码头、桥梁等工程中得到广泛的应用。图2.1-1为采用大管桩作为桩基的朱家尖大桥。