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《铁路桥梁先张法预应力混凝土管桩》正式实施,我国首个铁路预制管桩标准

  绮梅        2021-07-13 11:44:29

“零的突破”!国内首个“铁路预制管桩”标准正式实施!

《铁路桥梁先张法预应力混凝土管桩》正式实施,我国首个铁路预制管桩标准


推进预制管桩在铁路桥梁中的应用,是加速释放节能环保的绿色铁路优势的“助推器”。7月11日,由中铁上海院牵头编制的《铁路桥梁先张法预应力混凝土管桩》经中国国家铁路集团有限公司批准正式实施。该技术标准的落地实施实现了我国预制管桩在铁路行业标准制定“零的突破”,对于铁路桥梁领域的标准化管理和规范化发展意义重大。


目前,我国高铁桥梁里程已突破1.6万公里,约占已通车的高铁运营里程的“半壁江山”,部分线路桥梁占比甚至可达90%以上。装配式建筑具备节能环保、施工便捷、质量可靠的特点,当前铁路桥梁“看得见”的上部结构简支梁基本已实现预制架设,但扎根地下几十米甚至上百米的的“地基”部分仍采用传统的钻孔灌注桩现浇施工为主,不仅需要大量人工,且容易出现缩孔、桩底沉渣多、泥浆外运污染等问题,成本较高。提升铁路管桩预制化程度,在实行“双碳”行动的当下显得尤为迫切。


据了解,先张法预应力混凝土管桩虽已有国家标准并在工业民用建筑中得到应用,然而其在铁路建设实践过程中,存在产品规格型号不统一、厂家生产管理水平不一、产品质量参差不齐等问题,缺乏统一的标准给设计施工带来不便和困难,制约了其广泛应用。中铁上海院桥隧院副总工程师潘湘文介绍,由于铁路桥梁的管桩在耐久性、原材料、设计理论、受力特点、管桩产品规格等方面存在差异,对墩台位移、刚度、沉降也有相关要求,因此急需制定适应铁路建设需求的技术标准。

《铁路桥梁先张法预应力混凝土管桩》正式实施,我国首个铁路预制管桩标准


作为国铁集团企业标准,该标准首次完整提出了先张法预应力混凝土管桩用于铁路桥梁中的技术和质量要求、检验方法和规则等,其在原材料要求、检验规则方面等同于甚至严于国家标准。中铁上海院副总工程师陈怀智表示,此次标准的制定,是铁路桥梁管桩行业“标准化设计、工厂化生产、装配式施工”的先导环节,有助于提高铁路桥梁整体装配式产业化程度。


据悉,中铁上海院管桩科研团队历时5年,通过国内外十余家生产厂家调研走访和大量相关试验,结合部分线路预制管桩应用的实践研究,已形成了从管桩标准、工法到技术规程的成套关键技术研究成果,目前已应用于连镇高铁、淮宿蚌铁路等建设中,助力推动绿色发展成为铁路建设最亮丽的底色。

《铁路桥梁先张法预应力混凝土管桩》正式实施,我国首个铁路预制管桩标准


预应力混凝土管桩在我国铁路工程中的应用与发展简况


预应力混凝土管桩


1、早期铁路系统管桩生产与应用


解放初期,铁道部丰台桥梁厂就有一个管桩车间,这是我国最早的管桩生产车间,开始生产普通钢筋混凝土管桩,到二十世纪五十年代发展成预应力混凝土管桩。预应力筋是采用我国当时生产的φ12mm、强度600/900MPa的Ⅳ级建筑钢筋,后采用φ7mm高强螺旋肋钢丝(1570MPa),C50(后C60)混凝土,离心法成型。主要产品:外径分别为550、500、400mm、壁厚分别为120、100、90mm,在1955年动工的武汉长江大桥中应用;后来铁道部大桥工程局又在1960年前后建造南京长江大桥时在浦口建设管桩(及桥梁)厂生产相同类型管桩,并用于该大桥。

《铁路桥梁先张法预应力混凝土管桩》正式实施,我国首个铁路预制管桩标准


现在我国已成为第一大管桩生产国,特别是一些民营管桩生产企业,其生产规模、产品类型和质量,都有了很高水平,铁路系统的混凝土制品厂做了产品结构调整,专做轨枕、轨道板、桥梁等铁路专用混凝土制品,不再进行管桩生产。

《铁路桥梁先张法预应力混凝土管桩》正式实施,我国首个铁路预制管桩标准


预应力混凝土异形桩-竹节桩


2、高铁(客运专线)时代管桩应用


以前,管桩主要应用于大型桥梁基础中,不少中、小型桥梁地处深山,施工场地及运输道路都有限,采用管桩不如现场灌注桩方便,而路基中又不用管桩(造价较高),因而管桩在铁路的应用不是很多。


随着高铁(客专)时代的到来,大量无砟轨道的建设,对路基沉降有更高要求(不能用加厚道床的方式来调整路基沉降),给管桩应用提供了广阔空间,同时,管桩厂分布全国,生产管桩型号多样、数量充足,从运输距离、施工质量、施工机械、建设造价以及环境要求等方面与从前比较均有优势,使得预应力混凝土管桩在高铁(客专)工程的路基、站场及桥梁中有了广泛应用的条件。


管桩生产-张拉


3、高铁无砟轨道软土路基中管桩应用特点


软土路基中的桩基础,如果同桥梁一样,要求零沉降,那么桩长和桩数都要求很大,从而使造价增加,高铁路基桩基础沉降虽然要求高,但还是允许有小量沉降,这时采用以控制沉降为目的的复合桩基结构,具有较好的综合技术经济指标。


目前,我国高铁软土路基中采用的复合桩基结构主要有桩-网复合地基结构和桩-板复合地基结构。复合桩基结构作用原理是上部轨道结构荷载较大部分由桩承担,另一部分则由桩间土和土工格栅碎石垫层(桩网结构)或钢筋混凝土薄板(桩板结构)承担,从而可以减少桩长和桩数,降低路基处理的造价。


这两种复合地基结构关于承载力和沉降的计算比桥梁桩基础“以承载力计算为主,沉降可不考虑的计算”要复杂。


管桩生产-离心机成型后倒水泥桨


4、预应力混凝土管桩结构与生产工艺


管桩最基本的截面是圆环形,外径φ300~φ1200mm甚至更大,表面光滑,铁路用的管桩外径以φ400、φ500、φ550居多。


除圆滑外形的管桩外,现在也有外形像竹节的异形桩,目的是增加桩侧摩阻力。生产异形桩,只是模型不同,其他工艺相同,异形桩目前铁路还没有应用。


管桩配筋主要是预应力钢棒和冷拔低碳钢丝(螺旋筋),有时配有端部锚筋(螺纹钢筋),也有混合配筋。混凝土强度等级C60、C80,离心法成型,蒸汽养护及压蒸养护。


近十余年来,我国管桩生产企业积极引进日本、韩国技术和设备,使管桩生产机械化、自动化水平有了很大提高,工人劳动强度降低,产品质量和生产安全得到较好保证。


管桩生产-自动吊架吊模


管桩生产-压蒸养护(压蒸釜)


来源:桩业资讯,推进预制管桩在铁路桥梁中的应用,是加速释放节能环保的绿色铁路优势的“助推器”。7月11日,

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