經驗交流：管樁嚙合式（機械）快速接頭技術應用
發布時間：2010-01-14 共1頁
摘要：預應力混凝土管樁在我省已廣泛采用，由于其接頭電焊焊接質量難以保證，容易產生隱患。我公司研制開發了嚙合式新型管樁（機械）快速接頭技術，被國家建設部列為2002年科技成果推廣項目，本文簡要介紹一工程實例，以供工程界同仁參考。
關鍵詞：樁 基礎 接頭 施工
1．引言
預應力混凝土管樁由于單樁承載力高，施工速度快，價格適宜等較多優點，在華南、江浙和上海等地區得到了廣泛的應用。在眾多采用管樁基礎的工程中，發生了一些質量事故，而這些事故中由于管樁接頭焊接質量不良而引起的占了相當比例，因此國內外都在研究開發非焊接接頭。管樁現場施打或靜壓時，一般均要接樁一至三次，目前多數工程是采用人工施焊，要求先對稱點焊4～6點，再由兩名熟練焊工對稱施焊，焊縫應連續飽滿，不得有夾渣或氣孔，施焊層數應在兩層以上。每個接頭一般約花20分鐘焊完，再等焊縫自然冷卻8分鐘后，才能繼續施打或壓樁。但施工實際情況，不少工地都馬虎從事，有的焊完后，兩、三分鐘即繼續施打沉樁，以致形成接頭淬火，打入土層后又難以檢查發現其弊端。當接頭處于軟土層或淤泥中，高溫焊縫遇水引起脆裂，稍有偏壓時接頭就損壞，不少工程因接頭焊接質量不良造成了隱患。鑒于焊接質量受人為因素和天氣條件的影響，因此尋求一種安全可靠的非焊接接頭，十分迫切。近幾年來，我們公司在我個人和同事們的努力下，研制開發了管樁嚙合式機械快速接頭，通過了廣東省建設廳組織的科學技術成果鑒定，并被國家建設部評定為《建設部2002年科技成果推廣項目》104項其中之一。
2．嚙合式（機械）快速接頭的構造
新型預應力混凝土管樁嚙合式（機械）快速接頭技術，是在管樁樁端每個接頭的預埋鋼板上，均勻焊上數個接樁用的連接槽，內藏鋼銷板和壓力彈簧，如圖1、2所示。
鋼銷板為帶齒牙向樁身的滑塊，用優質碳素鋼制成，其后面以壓力彈簧緊固。管樁接駁時，首先把兩根接樁樁端預埋鋼板表面和鋼板上各個連接槽內填塞的聚苯乙烯泡塑等雜物清理干凈，然后將連接銷（絲牙部分）涂上防水膠，待接樁用扳手旋入各根連接銷（絲牙部分）擰緊，連接銷有一半長度外露，這時把待接樁吊起，清掃干凈連接銷，接著在連接槽內涂抹適量的防水膠，然后讓樁端的各個連接銷對準下部入土樁的連接槽后插入，從而使到連接槽內的空隙被防水膠溢滿，使兩根樁通過連接銷的機械嚙合作用而緊密的連接起來。兩節樁的對接耗時1～2分鐘，即可繼續沉樁，相對傳統的焊接方法，工作效率提高80%以上，操作方便簡捷。
新型機械接頭受力不少于樁身受力，能滿足各類工業與民用建筑基礎工程中承壓、抗彎、抗剪、抗拔的預應力混凝土管樁的連接。
3．工程實例簡介
該項新型接頭，目前已在我省廣州、順德、佛山、汕尾和東莞等地的工程中應用。以下介紹佛山賓館擴建工程采用該項接頭技術的情況。該工程為地上5層、地下2層的公共建筑，作為該賓館堂、商場、餐廳和會議廳之用，總建筑面積3.2萬平方米。
3.1 工程地質條件
該場地地勢較平坦，其工程地質自上而下為：雜填土、淤泥質土、細砂、中砂、粉質粘土、中砂、粘土、鈣質頁巖。采用預應力管樁方案，樁端持力層放在鈣質頁巖上。
地下水位埋藏深度介于1.2～1.6m，地下水對混凝土結構的腐蝕性等級屬弱。下伏微風化基巖相對較完整，作為基礎的持力層，就其地基條件而言是相對穩定的。場地土在15m深度范圍內，有軟弱的淤泥質土和松散、稍密的細、中砂層，綜合評定場地土的類型為中軟土，建筑場地類別為Ⅱ類。場地飽和砂土在7度地震作用下部分將發生液化，液化等級屬于輕微～中等等級。
3.2 工程使用管樁情況
該工程采用框架——剪力墻結構，最單樁軸向荷載設計值約10000 kN，該工程采用靜力壓樁法，用武漢市建筑工程機械廠生產的YZY660液壓式壓樁機，最壓入力6600kN，主機額定壓力25Mpa，樁端持力層為鈣質頁巖強風化層。樁入土平均深度約為22米，抗拔樁和普通受壓樁全部采用嚙合式（機械）快速接頭進行接駁。抗拔樁采用φ500mm-100A型PHC樁共69根，設計單樁抗拔承載力特征值為800kN，φ400mm-95A型PHC管樁102根，設計單樁抗拔承載力特征值為640kN。在該工程中使用的A型抗拔管樁，為了解決當受力狀態抗拔時縱向鋼筋不能滿足抗拔力的要求，所以采取了一種切實可行又經濟簡化的處理方法：將φ400mm管樁的7條φ9mm鋼筋改為7條φ10.7mm鋼筋，通過計算抗拔強度從636kN提高到894.6kN，φ500mm管樁的10條φ9mm鋼筋改為9條φ10.7mm鋼筋，抗拔強度從908.8kN提高到1150.2kN，充分滿足了設計要求，此種方法可解決現市場上普遍存在的B型管樁需預定生產且造價成本高的問題。普通受壓樁采用φ500mm-100 A型PHC管樁292根，設計單樁豎向承載力特征值為2000kN。施工時1根φ500mm樁位需時約30分鐘，φ400樁約20分鐘，比焊接接頭每樁要快15分鐘左右，加快了施工進度，在抗拔管樁上使用“機械快速接頭”，其質量、可靠性更優越。
4．發展前景
嚙合式（機械）快速接頭與焊接接頭相比，具有以下優點：
（1）接樁快速。以每個接頭的施工時間計算，采用焊接約需30分鐘，而（機械）快速接頭僅用時1～2分鐘。以φ400mm靜壓管樁為例，采用焊接每根樁有1個接頭計算，每臺班可施壓128m，若用（機械）快速接頭法施工則可達192m以上，以市場價40元/m計，接樁次數越多效益越顯著，特別是對工期要求緊迫的工地，還可以減少壓樁機械的投入從而節約臺班費用。
（2）排除人為因素和天氣條件影響。（機械）快速接頭對工人的技術水平要求不太高，一般工人經觀察實踐后即能操作，且容易做到合格。該項技術沒有明火操作，在刮風下雨條件下仍可施工，施工質量穩定可靠。
（3）防腐性和耐久性好。接頭的金屬零件均經熱鍍鋅處理，鍍鋅層較厚，能在惡劣環境中長期使用，另在接頭處填涂了防水膠，以上兩項措施使其防腐性能更優于焊接接頭表面涂防腐漆的效用。
（4）錘擊施工減少爛樁數量。當巖面以上覆蓋較厚淤泥或軟土層時，樁頂受多陣錘擊，此時樁底遇到基巖反力是不對稱不均勻的，則產生偏心彎矩，此彎矩隨錘擊加而增加，對一些焊接質量差的接頭，往往造成斷裂。同時由于焊接接頭是硬性的，而（機械）快速接頭是帶有彈性的，后者錘擊時有彈性緩沖作用，故爛樁數量會減少。
（5）綜合效益好。雖然接頭的連接改用連接銷后，樁端預埋鋼板及連接件的市場價會比原來提高10元/m，但從綜合效益來看是不會增加施工成本的。
嚙合式（機械）快速接頭技術起步還不久，已經引起工程建設技術界的關注。目前φ600mm管樁接頭尚待研制開發，隨著在工程中逐步推廣應用，不斷總結提高，必將有著良好的發展前景。
關鍵詞：樁 基礎 接頭 施工
1．引言
預應力混凝土管樁由于單樁承載力高，施工速度快，價格適宜等較多優點，在華南、江浙和上海等地區得到了廣泛的應用。在眾多采用管樁基礎的工程中，發生了一些質量事故，而這些事故中由于管樁接頭焊接質量不良而引起的占了相當比例，因此國內外都在研究開發非焊接接頭。管樁現場施打或靜壓時，一般均要接樁一至三次，目前多數工程是采用人工施焊，要求先對稱點焊4～6點，再由兩名熟練焊工對稱施焊，焊縫應連續飽滿，不得有夾渣或氣孔，施焊層數應在兩層以上。每個接頭一般約花20分鐘焊完，再等焊縫自然冷卻8分鐘后，才能繼續施打或壓樁。但施工實際情況，不少工地都馬虎從事，有的焊完后，兩、三分鐘即繼續施打沉樁，以致形成接頭淬火，打入土層后又難以檢查發現其弊端。當接頭處于軟土層或淤泥中，高溫焊縫遇水引起脆裂，稍有偏壓時接頭就損壞，不少工程因接頭焊接質量不良造成了隱患。鑒于焊接質量受人為因素和天氣條件的影響，因此尋求一種安全可靠的非焊接接頭，十分迫切。近幾年來，我們公司在我個人和同事們的努力下，研制開發了管樁嚙合式機械快速接頭，通過了廣東省建設廳組織的科學技術成果鑒定，并被國家建設部評定為《建設部2002年科技成果推廣項目》104項其中之一。
2．嚙合式（機械）快速接頭的構造
新型預應力混凝土管樁嚙合式（機械）快速接頭技術，是在管樁樁端每個接頭的預埋鋼板上，均勻焊上數個接樁用的連接槽，內藏鋼銷板和壓力彈簧，如圖1、2所示。
鋼銷板為帶齒牙向樁身的滑塊，用優質碳素鋼制成，其后面以壓力彈簧緊固。管樁接駁時，首先把兩根接樁樁端預埋鋼板表面和鋼板上各個連接槽內填塞的聚苯乙烯泡塑等雜物清理干凈，然后將連接銷（絲牙部分）涂上防水膠，待接樁用扳手旋入各根連接銷（絲牙部分）擰緊，連接銷有一半長度外露，這時把待接樁吊起，清掃干凈連接銷，接著在連接槽內涂抹適量的防水膠，然后讓樁端的各個連接銷對準下部入土樁的連接槽后插入，從而使到連接槽內的空隙被防水膠溢滿，使兩根樁通過連接銷的機械嚙合作用而緊密的連接起來。兩節樁的對接耗時1～2分鐘，即可繼續沉樁，相對傳統的焊接方法，工作效率提高80%以上，操作方便簡捷。
新型機械接頭受力不少于樁身受力，能滿足各類工業與民用建筑基礎工程中承壓、抗彎、抗剪、抗拔的預應力混凝土管樁的連接。
3．工程實例簡介
該項新型接頭，目前已在我省廣州、順德、佛山、汕尾和東莞等地的工程中應用。以下介紹佛山賓館擴建工程采用該項接頭技術的情況。該工程為地上5層、地下2層的公共建筑，作為該賓館堂、商場、餐廳和會議廳之用，總建筑面積3.2萬平方米。
3.1 工程地質條件
該場地地勢較平坦，其工程地質自上而下為：雜填土、淤泥質土、細砂、中砂、粉質粘土、中砂、粘土、鈣質頁巖。采用預應力管樁方案，樁端持力層放在鈣質頁巖上。
地下水位埋藏深度介于1.2～1.6m，地下水對混凝土結構的腐蝕性等級屬弱。下伏微風化基巖相對較完整，作為基礎的持力層，就其地基條件而言是相對穩定的。場地土在15m深度范圍內，有軟弱的淤泥質土和松散、稍密的細、中砂層，綜合評定場地土的類型為中軟土，建筑場地類別為Ⅱ類。場地飽和砂土在7度地震作用下部分將發生液化，液化等級屬于輕微～中等等級。
3.2 工程使用管樁情況
該工程采用框架——剪力墻結構，最單樁軸向荷載設計值約10000 kN，該工程采用靜力壓樁法，用武漢市建筑工程機械廠生產的YZY660液壓式壓樁機，最壓入力6600kN，主機額定壓力25Mpa，樁端持力層為鈣質頁巖強風化層。樁入土平均深度約為22米，抗拔樁和普通受壓樁全部采用嚙合式（機械）快速接頭進行接駁。抗拔樁采用φ500mm-100A型PHC樁共69根，設計單樁抗拔承載力特征值為800kN，φ400mm-95A型PHC管樁102根，設計單樁抗拔承載力特征值為640kN。在該工程中使用的A型抗拔管樁，為了解決當受力狀態抗拔時縱向鋼筋不能滿足抗拔力的要求，所以采取了一種切實可行又經濟簡化的處理方法：將φ400mm管樁的7條φ9mm鋼筋改為7條φ10.7mm鋼筋，通過計算抗拔強度從636kN提高到894.6kN，φ500mm管樁的10條φ9mm鋼筋改為9條φ10.7mm鋼筋，抗拔強度從908.8kN提高到1150.2kN，充分滿足了設計要求，此種方法可解決現市場上普遍存在的B型管樁需預定生產且造價成本高的問題。普通受壓樁采用φ500mm-100 A型PHC管樁292根，設計單樁豎向承載力特征值為2000kN。施工時1根φ500mm樁位需時約30分鐘，φ400樁約20分鐘，比焊接接頭每樁要快15分鐘左右，加快了施工進度，在抗拔管樁上使用“機械快速接頭”，其質量、可靠性更優越。
4．發展前景
嚙合式（機械）快速接頭與焊接接頭相比，具有以下優點：
（1）接樁快速。以每個接頭的施工時間計算，采用焊接約需30分鐘，而（機械）快速接頭僅用時1～2分鐘。以φ400mm靜壓管樁為例，采用焊接每根樁有1個接頭計算，每臺班可施壓128m，若用（機械）快速接頭法施工則可達192m以上，以市場價40元/m計，接樁次數越多效益越顯著，特別是對工期要求緊迫的工地，還可以減少壓樁機械的投入從而節約臺班費用。
（2）排除人為因素和天氣條件影響。（機械）快速接頭對工人的技術水平要求不太高，一般工人經觀察實踐后即能操作，且容易做到合格。該項技術沒有明火操作，在刮風下雨條件下仍可施工，施工質量穩定可靠。
（3）防腐性和耐久性好。接頭的金屬零件均經熱鍍鋅處理，鍍鋅層較厚，能在惡劣環境中長期使用，另在接頭處填涂了防水膠，以上兩項措施使其防腐性能更優于焊接接頭表面涂防腐漆的效用。
（4）錘擊施工減少爛樁數量。當巖面以上覆蓋較厚淤泥或軟土層時，樁頂受多陣錘擊，此時樁底遇到基巖反力是不對稱不均勻的，則產生偏心彎矩，此彎矩隨錘擊加而增加，對一些焊接質量差的接頭，往往造成斷裂。同時由于焊接接頭是硬性的，而（機械）快速接頭是帶有彈性的，后者錘擊時有彈性緩沖作用，故爛樁數量會減少。
（5）綜合效益好。雖然接頭的連接改用連接銷后，樁端預埋鋼板及連接件的市場價會比原來提高10元/m，但從綜合效益來看是不會增加施工成本的。
嚙合式（機械）快速接頭技術起步還不久，已經引起工程建設技術界的關注。目前φ600mm管樁接頭尚待研制開發，隨著在工程中逐步推廣應用，不斷總結提高，必將有著良好的發展前景。
