管樁嚙合式（機械）快速接頭技術應用

　　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(zhì)量難以保證，容易產(chǎn)生隱患。我公司研制開發(fā)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(yōu)點，在華南、江浙和上海等地區(qū)得到了廣泛的應用。在眾多采用管樁基礎的工程中，發(fā)生了一些質(zhì)量事故，而這些事故中由于管樁接頭焊接質(zhì)量不良而引起的占了相當比例，因此國內(nèi)外都在研究開發(fā)非焊接接頭。管樁現(xiàn)場施打或靜壓時，一般均要接樁一至三次，目前多數(shù)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(xù)飽滿，不得有夾渣或氣孔，施焊層數(shù)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(xù)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(xù)施打沉樁，以致形成接頭淬火，打入土層后又難以檢查發(fā)現(xiàn)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(zhì)量不良造成了隱患。鑒于焊接質(zhì)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(fā)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(shù)個接樁用的連接槽，內(nèi)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(yōu)質(zhì)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(jié)樁的對接耗時1～2分鐘，即可繼續(xù)沉樁，相對傳統(tǒng)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(yè)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，作為該賓館大堂、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(zhì)條件

　　該場地地勢較平坦，其工程地質(zhì)自上而下為：雜填土、淤泥質(zhì)土、細砂、中砂、粉質(zhì)粘土、中砂、粘土、鈣質(zhì)頁巖。采用預應力管樁方案，樁端持力層放在鈣質(zhì)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(jié)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(wěn)定的。場地土在15m深度范圍內(nèi)，有軟弱的淤泥質(zhì)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(fā)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(jié)構，最大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(chǎn)的YZY660液壓式壓樁機，最大壓入力6600kN，主機額定壓力25Mpa，樁端持力層為鈣質(zhì)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(tài)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(jīng)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(xiàn)市場上普遍存在的B型管樁需預定生產(chǎn)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，大大加快了施工進度，在抗拔管樁上使用“機械快速接頭”，其質(zhì)量、可靠性更優(yōu)越。

　　4 發(fā)展前景

　　嚙合式（機械）快速接頭與焊接接頭相比，具有以下優(yōu)點：

　?。?）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(shù)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(jié)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(jīng)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(zhì)量穩(wěn)定可靠。

　?。?）防腐性和耐久性好。接頭的金屬零件均經(jīng)熱鍍鋅處理，鍍鋅層較厚，能在惡劣環(huán)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(yōu)于焊接接頭表面涂防腐漆的效用。

　　（4）錘擊施工減少爛樁數(shù)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(chǎn)生偏心彎矩，此彎矩隨錘擊加大而增加，對一些焊接質(zhì)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(shù)量會減少。

　?。?）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(jīng)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(fā)，隨著在工程中逐步推廣應用，不斷總結(jié)提高，必將有著良好的發(fā)展前景。