預(yù)應(yīng)力混凝土管樁螺紋機(jī)械快速連接接頭技術(shù)
?。厶?nbsp; 要]本文主要介紹預(yù)應(yīng)力混凝土管樁螺紋機(jī)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(jī)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(jià)格適宜等優(yōu)點(diǎn),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(diǎn)焊4~6點(diǎn),在進(jìn)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(gè)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(shí)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(jī)械快速接頭技術(shù)已推廣應(yīng)用。
1 管樁螺紋機(jī)械快速接頭原理及構(gòu)造
管樁螺紋機(jī)械快速接頭技術(shù)是一項(xiàng)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(jī)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(jī)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(jì)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(jī)械快速接頭施工工藝
根據(jù)工程需要,管樁螺紋機(jī)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(shí)為方便現(xiàn)場施工,在澆注時(shí)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(shí),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(hù)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(jī)構(gòu)進(jìn)行對接,提上螺母按順時(shí)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(biāo)準(zhǔn)《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁機(jī)械快速連接接頭施工及驗(yàn)收規(guī)程》(DBJ13-58-2004)的要求。為降低樁身成本,減少不必要浪費(fèi),施工現(xiàn)場可根據(jù)工程實(shí)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(jī)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(jī)械接頭連接,操作人員在施工前應(yīng)做好技術(shù)交底,嚴(yán)格有關(guān)安全操作規(guī)程,不得違章作業(yè)。
3 管樁螺紋機(jī)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(jī)械快速接頭技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn):(1)不受天氣條件影響和限制,不存在明火操作,刮風(fēng)下雨照常可以施工,有利于提高施工安全。(2)上下連接構(gòu)件中的錐度對中機(jī)構(gòu)能確保兩樁對接時(shí)不產(chǎn)生錯(cuò)位,有良好的對中性好,確保樁身垂直度控制很好。(3)連接時(shí)間短,提高打樁機(jī)械的使用率,加快施工進(jìn)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(qiáng),耐久性好,接頭螺母厚度達(dá)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(dāng)巖土以上覆蓋較厚淤泥或軟土層時(shí),樁頂受多陣錘擊,此時(shí)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(jī)械快速接頭帶有彈性,后者錘擊時(shí)有彈性緩沖作用,可減少爛樁數(shù)量。
由于螺紋機(jī)械快速接頭是新技術(shù)、新工藝,對成樁后的驗(yàn)收檢測用低應(yīng)變反射波法檢測該類接頭質(zhì)量經(jīng)驗(yàn)不足,且在實(shí)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(yàn)工作無法按常規(guī)進(jìn)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(jī)械廠、福建建華管樁廠等單位聯(lián)合進(jìn)行“機(jī)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(jìn)一步檢驗(yàn)螺紋連接的力學(xué)性能,閩侯建筑機(jī)械廠還設(shè)計(jì)了一套專用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,供接頭力學(xué)試驗(yàn)用,該設(shè)備也可用來進(jìn)行管樁及其他接頭形式的試驗(yàn)。
4 工程實(shí)踐
為驗(yàn)證螺紋機(jī)械快速接頭技術(shù)的可行性,已在多項(xiàng)實(shí)際工程中進(jìn)行驗(yàn)證。2004年9月,在福州大學(xué)城某新校區(qū)進(jìn)行了兩個(gè)工程項(xiàng)目上,在首期試樁過程中,采用Φ500高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土錘擊管樁,單承載力設(shè)計(jì)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(shí)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(jì)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(gè)接樁過程控制良好,抗拔試驗(yàn)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(jī)械快速接頭技術(shù),經(jīng)檢測各項(xiàng)技術(shù)性能均滿足要求。
5 經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢分析比較及發(fā)展前景
管樁螺紋機(jī)械快速接頭技術(shù)與人工焊接相比,在技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在幾個(gè)方面:(1)從每個(gè)接頭的施工時(shí)間來看,采用人工焊接約需30min,而采用管樁螺紋機(jī)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(gè)接頭計(jì),則每臺班一天可施壓130m;若采用螺紋機(jī)械快速接頭施工,則每臺班一天可達(dá)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(jī)械的投入,節(jié)省進(jìn)場費(fèi)。(2)與焊接施工在雨天無法進(jìn)行相比,采用管樁螺紋機(jī)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(shí)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(jī)臺班和焊條材料等費(fèi)用。
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(3)管樁螺紋機(jī)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(jī)加工費(fèi)用略高,采用機(jī)械接頭的管樁(以Φ400為例)的市場價(jià)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(jī)械快速接頭所需部件只需在工廠進(jìn)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(diǎn)就可熟練掌握,連接時(shí)靈活快捷,功效和機(jī)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(fèi)用,再進(jìn)行總體綜合對比分析,管樁快速機(jī)械連接施工成本也會有所下降。
6 結(jié)束語
管樁螺紋機(jī)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(jià),一致認(rèn)為該接頭技術(shù)“屬國內(nèi)首創(chuàng),水平達(dá)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(xiàn)
[1]福建省工程建設(shè)地方標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁機(jī)械快速連接接頭施工及驗(yàn)收規(guī)程》DBJ13-58-2004
?。?]福建省建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)《先張法預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁》DBJT13-57
?。?]《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2002
[4]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002
?。?]《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-94
?。?]《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》JGJ106-2003
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