预应力混凝土管桩螺纹机械快速连接接头技术

　　［提  要］本文主要介绍预应力混凝土管桩螺纹机械快速接头的构造、连接技术，并探讨其发展应用前景。

　　［关键词］ 管桩  螺纹机械快速接头  连接技术

　　预应力混凝土管桩（简称管桩）由于单桩承载力高、施工速度快、价格适宜等优点，已得到了广泛的应用。目前，多数工程在对管桩接头处理上采用的是传统的人工施焊，在工艺和质量上该方法要求先对称点焊4～6点，在进行对称施焊，焊缝需连续饱满，不得有夹渣或气孔，施焊层数应在两层以上，每个接头一般约20min焊完，待焊缝自然冷却8min后，才能继续施打或压桩。由于传统施焊的接桩技术耗用时间过多，焊缝质量受人为因素和天气条件的影响，难以保证。为提高接桩的效率和质量，寻求采用其它接头的方法越来越多，其中新型预应力混凝土管桩螺纹机械快速接头技术已推广应用。

1  管桩螺纹机械快速接头原理及构造

　　管桩螺纹机械快速接头技术是一项将预埋在管桩两端的连接端盘和螺纹端盘，用螺母快速连接，使两节桩连成整体的新型连接技术。它是通过连接件的螺纹机械咬合作用连接两根管桩，并利用管桩端面的承压作用，将上一节管桩的力传递到另一节管桩上，不仅能可靠地传递压力，还能承受弯矩、剪力和拉力。螺纹机械快速接头由螺纹端盘、螺母、连接端盘和防松嵌块组成（如图1所示），其设计原则是接头受力不少于桩身受力，主要满足各类工业与民用建筑基础工程中承压、抗弯、抗剪、抗拔的预应力混凝土管桩的连接。

2　管桩螺纹机械快速接头施工工艺

　　根据工程需要，管桩螺纹机械连接构件在管桩浇注前，先将螺纹端盘和带螺母的连接端盘分别安装在管桩两端上，两端盘平面应和桩身轴线保持垂直，端面倾斜不大于0.2%D（D为管桩直径）。同时为方便现场施工，在浇注时管桩两端各应加装一块挡泥板和垫板工装（如图2所示）。在第一节桩立桩时，应控制好其垂直度，且垂直度应控制在0.3%以内，即可满足接桩要求。在管桩连接中，应按先卸下螺纹保护装置，松掉螺母中的固定螺钉，两端面及螺纹部分用钢刷清理干净，桩端面涂上(1:0.33)益胶泥及丙烯酸水，利用构件中的对中机构进行对接，提上螺母按顺时针方向旋紧，再用专用扳手卡住螺母敲紧。若为锤击桩，则应在螺母下方垫上防松嵌块，用螺丝拧紧，以防松掉。接头连接质量应符合福建省工程建设地方标准《预应力混凝土管桩机械快速连接接头施工及验收规程》（DBJ13-58-2004）的要求。为降低桩身成本，减少不必要浪费，施工现场可根据工程实际情况，将工程桩的首节桩尖端头板与末节端头板采用普通的端头板，连接部位采用机械接头。

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工程桩接头部位按图3所示采用管桩螺纹机械接头连接，操作人员在施工前应做好技术交底，严格有关安全操作规程，不得违章作业。

3  管桩螺纹机械快速接头技术优势

　　与传统的人工焊接接头相比螺纹机械快速接头技术有如下优点：(1)不受天气条件影响和限制，不存在明火操作，刮风下雨照常可以施工，有利于提高施工安全。(2)上下连接构件中的锥度对中机构能确保两桩对接时不产生错位，有良好的对中性好，确保桩身垂直度控制很好。(3)连接时间短，提高打桩机械的使用率，加快施工进度，缩短施工工期，而且可以贯穿任何土层和砂层，避免砂层的固结作用。(4)防腐能力强，耐久性好，接头螺母厚度达15mm，能在恶劣环境中长期使用。(5) 锤击施工减少烂桩数量，当岩土以上覆盖较厚淤泥或软土层时，桩顶受多阵锤击，此时桩顶遇到的基岩反力是不对称不均匀的，产生偏心弯矩，此弯矩随锤击加大而增加，由于焊接接头是硬性的，而螺纹机械快速接头带有弹性，后者锤击时有弹性缓冲作用，可减少烂桩数量。

　　由于螺纹机械快速接头是新技术、新工艺，对成桩后的验收检测用低应变反射波法检测该类接头质量经验不足，且在实际操作中没有专门成熟的检测依据，因此对桩基的质量检验工作无法按常规进行。为此，省建设厅对采用该接头技术的桩基工程质量很重视，2004年3月专门成立科研组，由省建筑科学研究院、闽侯建筑机械厂、福建建华管桩厂等单位联合进行“机械快速接头管桩桩身完整性检测技术”研究，经过一年多的科研攻关，基本上解决了桩身完整性检测问题，取得了良好效果，现正在逐步完善。为进一步检验螺纹连接的力学性能，闽侯建筑机械厂还设计了一套专用的实验设备，供接头力学试验用，该设备也可用来进行管桩及其他接头形式的试验。

4　工程实践

　　为验证螺纹机械快速接头技术的可行性，已在多项实际工程中进行验证。2004年9月，在福州大学城某新校区进行了两个工程项目上，在首期试桩过程中，采用Φ500高强预应力混凝土锤击管桩，单承载力设计值为5300kN，打入深度为48～51m，使用该接头接桩两次，经测定每次接桩耗时间不足3min，且施工操作顺利，桩身垂直度得到很好的控制，满足设计要求。经质监部门采用静载和低应变检测，表明单桩承载力和桩身完整性均符合现行国家有关技术规定。2004年10月，福州某商住楼的工程抗拔桩有40多根，每根桩长40m左右，采用该接头接桩两次，整个接桩过程控制良好，抗拔试验和桩身完整性经检测都良好。此外，还分别在福州三家单位厂房的部分桩基施工中，也采用管桩螺纹机械快速接头技术，经检测各项技术性能均满足要求。

5　经济优势分析比较及发展前景

　　管桩螺纹机械快速接头技术与人工焊接相比，在技术经济方面的优越性主要表现在几个方面：(1)从每个接头的施工时间来看，采用人工焊接约需30min，而采用管桩螺纹机械快速连接接头仅需2～3(min)。以静压Φ400管桩为例，若为人工焊接，以每根桩长16m、1个接头计，则每台班一天可施压130m；若采用螺纹机械快速接头施工，则每台班一天可达200m以上，工效提高50%左右。接桩次数越多其效果越明显，特别是对工期要求紧的大型工程，还可以减少压桩机械的投入，节省进场费。(2)与焊接施工在雨天无法进行相比，采用管桩螺纹机械快速接头技术则可在任何环境气候条件下施工，即实现全天候施工，又不受人为因素的影响，施工质量可靠、稳定。此外，还可节省焊机台班和焊条材料等费用。

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(3)管桩螺纹机械快速连接的综合效益显著。虽然接头的连接构件材料及机加工费用略高，采用机械接头的管桩（以Φ400为例）的市场价会比原来提高约5元/m，但从综合效益来看是不会增加施工成本的。管桩螺纹机械快速接头所需部件只需在工厂进行精密的加工，节省了沉桩施工中现场焊接的工序，且接桩技术简单、易于操作，只要稍加指点就可熟练掌握，连接时灵活快捷，功效和机械利用率均大为提高。即使考虑快速接头部件加工增加的费用，再进行总体综合对比分析，管桩快速机械连接施工成本也会有所下降。

6　结束语

　　管桩螺纹机械快速接头技术2003年8月通过了福建省建设系统的科技成果鉴定，有关专家给予了很高的评价，一致认为该接头技术“属国内首创，水平达到国内领先，可在建设工程中推广应用”。由于该接头技术自身具有的技术优势，有着良好的发展前景。

　　参考文献