預(yù)應(yīng)力混凝土管樁螺紋機械快速連接接頭技術(shù)

　　［提  要］本文主要介紹預(yù)應(yīng)力混凝土管樁螺紋機械快速接頭的構(gòu)造、連接技術(shù)，并探討其發(fā)展應(yīng)用前景。

　?。坳P(guān)鍵詞］ 管樁  螺紋機械快速接頭  連接技術(shù)

　　預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（簡稱管樁）由于單樁承載力高、施工速度快、價格適宜等優(yōu)點，已得到了廣泛的應(yīng)用。目前，多數(shù)工程在對管樁接頭處理上采用的是傳統(tǒng)的人工施焊，在工藝和質(zhì)量上該方法要求先對稱點焊4～6點，在進行對稱施焊，焊縫需連續(xù)飽滿，不得有夾渣或氣孔，施焊層數(shù)應(yīng)在兩層以上，每個接頭一般約20min焊完，待焊縫自然冷卻8min后，才能繼續(xù)施打或壓樁。由于傳統(tǒng)施焊的接樁技術(shù)耗用時間過多，焊縫質(zhì)量受人為因素和天氣條件的影響，難以保證。為提高接樁的效率和質(zhì)量，尋求采用其它接頭的方法越來越多，其中新型預(yù)應(yīng)力混凝土管樁螺紋機械快速接頭技術(shù)已推廣應(yīng)用。

1  管樁螺紋機械快速接頭原理及構(gòu)造

　　管樁螺紋機械快速接頭技術(shù)是一項將預(yù)埋在管樁兩端的連接端盤和螺紋端盤，用螺母快速連接，使兩節(jié)樁連成整體的新型連接技術(shù)。它是通過連接件的螺紋機械咬合作用連接兩根管樁，并利用管樁端面的承壓作用，將上一節(jié)管樁的力傳遞到另一節(jié)管樁上，不僅能可靠地傳遞壓力，還能承受彎矩、剪力和拉力。螺紋機械快速接頭由螺紋端盤、螺母、連接端盤和防松嵌塊組成（如圖1所示），其設(shè)計原則是接頭受力不少于樁身受力，主要滿足各類工業(yè)與民用建筑基礎(chǔ)工程中承壓、抗彎、抗剪、抗拔的預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的連接。

2　管樁螺紋機械快速接頭施工工藝

　　根據(jù)工程需要，管樁螺紋機械連接構(gòu)件在管樁澆注前，先將螺紋端盤和帶螺母的連接端盤分別安裝在管樁兩端上，兩端盤平面應(yīng)和樁身軸線保持垂直，端面傾斜不大于0.2%D（D為管樁直徑）。同時為方便現(xiàn)場施工，在澆注時管樁兩端各應(yīng)加裝一塊擋泥板和墊板工裝（如圖2所示）。在第一節(jié)樁立樁時，應(yīng)控制好其垂直度，且垂直度應(yīng)控制在0.3%以內(nèi)，即可滿足接樁要求。在管樁連接中，應(yīng)按先卸下螺紋保護裝置，松掉螺母中的固定螺釘，兩端面及螺紋部分用鋼刷清理干凈，樁端面涂上(1:0.33)益膠泥及丙烯酸水，利用構(gòu)件中的對中機構(gòu)進行對接，提上螺母按順時針方向旋緊，再用專用扳手卡住螺母敲緊。若為錘擊樁，則應(yīng)在螺母下方墊上防松嵌塊，用螺絲擰緊，以防松掉。接頭連接質(zhì)量應(yīng)符合福建省工程建設(shè)地方標準《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁機械快速連接接頭施工及驗收規(guī)程》（DBJ13-58-2004）的要求。為降低樁身成本，減少不必要浪費，施工現(xiàn)場可根據(jù)工程實際情況，將工程樁的首節(jié)樁尖端頭板與末節(jié)端頭板采用普通的端頭板，連接部位采用機械接頭。

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工程樁接頭部位按圖3所示采用管樁螺紋機械接頭連接，操作人員在施工前應(yīng)做好技術(shù)交底，嚴格有關(guān)安全操作規(guī)程，不得違章作業(yè)。

3  管樁螺紋機械快速接頭技術(shù)優(yōu)勢

　　與傳統(tǒng)的人工焊接接頭相比螺紋機械快速接頭技術(shù)有如下優(yōu)點：(1)不受天氣條件影響和限制，不存在明火操作，刮風(fēng)下雨照?？梢允┕ぃ欣谔岣呤┕ぐ踩?。(2)上下連接構(gòu)件中的錐度對中機構(gòu)能確保兩樁對接時不產(chǎn)生錯位，有良好的對中性好，確保樁身垂直度控制很好。(3)連接時間短，提高打樁機械的使用率，加快施工進度，縮短施工工期，而且可以貫穿任何土層和砂層，避免砂層的固結(jié)作用。(4)防腐能力強，耐久性好，接頭螺母厚度達15mm，能在惡劣環(huán)境中長期使用。(5) 錘擊施工減少爛樁數(shù)量，當巖土以上覆蓋較厚淤泥或軟土層時，樁頂受多陣錘擊，此時樁頂遇到的基巖反力是不對稱不均勻的，產(chǎn)生偏心彎矩，此彎矩隨錘擊加大而增加，由于焊接接頭是硬性的，而螺紋機械快速接頭帶有彈性，后者錘擊時有彈性緩沖作用，可減少爛樁數(shù)量。

　　由于螺紋機械快速接頭是新技術(shù)、新工藝，對成樁后的驗收檢測用低應(yīng)變反射波法檢測該類接頭質(zhì)量經(jīng)驗不足，且在實際操作中沒有專門成熟的檢測依據(jù)，因此對樁基的質(zhì)量檢驗工作無法按常規(guī)進行。為此，省建設(shè)廳對采用該接頭技術(shù)的樁基工程質(zhì)量很重視，2004年3月專門成立科研組，由省建筑科學(xué)研究院、閩侯建筑機械廠、福建建華管樁廠等單位聯(lián)合進行“機械快速接頭管樁樁身完整性檢測技術(shù)”研究，經(jīng)過一年多的科研攻關(guān)，基本上解決了樁身完整性檢測問題，取得了良好效果，現(xiàn)正在逐步完善。為進一步檢驗螺紋連接的力學(xué)性能，閩侯建筑機械廠還設(shè)計了一套專用的實驗設(shè)備，供接頭力學(xué)試驗用，該設(shè)備也可用來進行管樁及其他接頭形式的試驗。

4　工程實踐

　　為驗證螺紋機械快速接頭技術(shù)的可行性，已在多項實際工程中進行驗證。2004年9月，在福州大學(xué)城某新校區(qū)進行了兩個工程項目上，在首期試樁過程中，采用Φ500高強預(yù)應(yīng)力混凝土錘擊管樁，單承載力設(shè)計值為5300kN，打入深度為48～51m，使用該接頭接樁兩次，經(jīng)測定每次接樁耗時間不足3min，且施工操作順利，樁身垂直度得到很好的控制，滿足設(shè)計要求。經(jīng)質(zhì)監(jiān)部門采用靜載和低應(yīng)變檢測，表明單樁承載力和樁身完整性均符合現(xiàn)行國家有關(guān)技術(shù)規(guī)定。2004年10月，福州某商住樓的工程抗拔樁有40多根，每根樁長40m左右，采用該接頭接樁兩次，整個接樁過程控制良好，抗拔試驗和樁身完整性經(jīng)檢測都良好。此外，還分別在福州三家單位廠房的部分樁基施工中，也采用管樁螺紋機械快速接頭技術(shù)，經(jīng)檢測各項技術(shù)性能均滿足要求。

5　經(jīng)濟優(yōu)勢分析比較及發(fā)展前景

　　管樁螺紋機械快速接頭技術(shù)與人工焊接相比，在技術(shù)經(jīng)濟方面的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在幾個方面：(1)從每個接頭的施工時間來看，采用人工焊接約需30min，而采用管樁螺紋機械快速連接接頭僅需2～3(min)。以靜壓Φ400管樁為例，若為人工焊接，以每根樁長16m、1個接頭計，則每臺班一天可施壓130m；若采用螺紋機械快速接頭施工，則每臺班一天可達200m以上，工效提高50%左右。接樁次數(shù)越多其效果越明顯，特別是對工期要求緊的大型工程，還可以減少壓樁機械的投入，節(jié)省進場費。(2)與焊接施工在雨天無法進行相比，采用管樁螺紋機械快速接頭技術(shù)則可在任何環(huán)境氣候條件下施工，即實現(xiàn)全天候施工，又不受人為因素的影響，施工質(zhì)量可靠、穩(wěn)定。此外，還可節(jié)省焊機臺班和焊條材料等費用。

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(3)管樁螺紋機械快速連接的綜合效益顯著。雖然接頭的連接構(gòu)件材料及機加工費用略高，采用機械接頭的管樁（以Φ400為例）的市場價會比原來提高約5元/m，但從綜合效益來看是不會增加施工成本的。管樁螺紋機械快速接頭所需部件只需在工廠進行精密的加工，節(jié)省了沉樁施工中現(xiàn)場焊接的工序，且接樁技術(shù)簡單、易于操作，只要稍加指點就可熟練掌握，連接時靈活快捷，功效和機械利用率均大為提高。即使考慮快速接頭部件加工增加的費用，再進行總體綜合對比分析，管樁快速機械連接施工成本也會有所下降。

6　結(jié)束語

　　管樁螺紋機械快速接頭技術(shù)2003年8月通過了福建省建設(shè)系統(tǒng)的科技成果鑒定，有關(guān)專家給予了很高的評價，一致認為該接頭技術(shù)“屬國內(nèi)首創(chuàng)，水平達到國內(nèi)領(lǐng)先，可在建設(shè)工程中推廣應(yīng)用”。由于該接頭技術(shù)自身具有的技術(shù)優(yōu)勢，有著良好的發(fā)展前景。

　　參考文獻