无端板增强型预应力混凝土管桩的快速接头技术.pdf

2 0 1 2年第 5期 5月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRET E AND CEMENT PR0DUC I 1 S 2 01 2 No 5 Ma v 无端板增强型预应力混凝土管桩的 快速接头技术 张芳芳 ，牛志荣 ， 李 林 ， 熊厚仁 ， 周兆弟 ( 1 山西大 同大学， 0 3 7 0 0 3 ； 2 嘉兴学院， 3 1 4 0 0 1 ； 3 大同市住房和城乡建设委员会 ， 0 3 7 0 0 6 ； 4 浙江天海管桩有限公司， 3 1 0 0 0 0 ) 摘要 ： 介绍 了一种无端板增 强型预应 力混凝土 管桩 的快速接头技术 ， 从设计原理 、 施 工工艺、 试验验证 及工程 应 用等方面对该接头技 术进行 了论述 。通过与传统焊接接 头技 术对比发现 ， 无端板增强型预应力混凝土管桩的快速 接 头技术具有安全环保 、 适用性强、 社会和经济效益显著等特 点。 关键词 ： 增强型预 应力混凝 土管桩 ； 连接技术 ； 端板 Ab s t r a c t ： A k i n d o f q u i c k j o i n t t e c h n i q u e o f n o e n d p l a t e s e n h a n c i n g p r e s t r e s s e d c o n c r e t e p i l e s i s i n t r o d u c e d a n d t h e t e c h n i q u e f r o m s o me a s p e c t s i n c l u d i n g d e s i g n p ri n c i p l e s ，c o n s t r u c t i o n p r o c e s s e s ，t e s t i n g v e ri fi c a t i o n s a n d e n g i n e e ri n g a p p l i c a t i o n s e t c i s d i s c u s s e d C o m p a r e d w i t h t h e t r a d i t i o n a l w e l d i n g j o i n t t e c h n i q u e ， t h e q u i c k j o i n t t e c h n i q u e o f n o e n d p l a t e s e n h a n c i n g p r e s t r e s s e d c o n c r e t e p i l e s h a s ma n y a d v a n t a g e s s u c h a s b e t t e r s a f e t y ，e n v i r o n me n t a l p r o t e c t i o n ，wi d e r g e n e r a l a p p l i c a b i l i t y ， g r e a t e r r e ma r k a b l e s o c i a l a n d e c o n o mi c b e n e fi t s Ke y wo r d s ： E n h a n c e d p r e s t r e s s e d c o n c r e t e p i l e s ； C o n n e c t i o n t e c h n i q u e s ； En d p l a t e s 中图分类号 ： T U 5 2 5 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 2 ) 0 5 3 8 0 4 0前言 单节管桩 的桩长 ， 由于生产 、 运输 、 施工 等原 因， 经常不能满 足设计要求 ， 在施工 时需要进行现 场接桩 ， 一般需接桩 1 - 2次 。 传统管桩结构两端桩头是 由端板和桩套箍组 成 。端板除在整体张拉时起锚 固预应力主筋作用 外 ， 还在管桩与管桩接驳时起焊接连接作用闭 ； 桩套 箍是焊在端板上 的钢板圈 ， 除在生产过程 中起制止 混凝土高速离心时漏浆的作用外 ， 还在施工接桩时 起散热作用 ， 并阻止桩头受锤击时产生横 向变形 。 增强型预应力混凝土管桩( 以下简称增强型管 桩 ) 是在预应力异形管桩 的基础上研发 出的新型管 桩 ， 其侧壁设置 了纵 向及横 向肋 ， 上 、 下节桩采用卡 扣式连接和专用材料密封 ，使桩成为一个连续 、 完 整的整体 ， 与传统管桩相 比， 明显地增强 了桩体竖 向抗压及抗拔承载力3 1 。本文介绍了增强型管桩 的 快速接头技术 ，并对其接头连接部位进行 了抗压 、 抗弯等力学测试。此外 ， 还结合实际， 分析介绍了其 工 程应用 情况 。 1 增强型管桩的张拉装备 1 1 传统管桩端板和桩套箍存在的不足 传统管桩生产过程 中， 通 常要安装端板 ， 布料 时 ， 昆凝土会对 螺旋筋产生阻力 ， 张拉后 主筋延长 一 3 8一 但不能带动螺旋筋移动， 使距端部 2 0 0 3 0 0 mm处无 螺旋筋存在 ，导致桩体施 工中易出现桩 帽打碎现 象。张拉时 ， 张拉板上的混凝土或张拉钢筋拉断均 可造成端板的倾斜 ， 而影响桩的连接。另外， 端板比 较笨重 ， 安装 时劳动强度较大 ， 且端板 的钢筋孔和 滑道槽处会 出现漏浆 ， 导致端面不密实。 喂料时 ， 由于桩套箍较宽 ， 混凝土难 以直接 到 位 ， 须人工撬到位 ， 易造成混凝土的分离 ， 影 响混凝 土强度 ， 且桩套箍的尺寸不 易控制 ， 生产中易产生 变形 、 凹陷等质量问题。当桩套箍和模具不能完全 啮合时便易导致漏浆 ， 且与混凝 土粘结不密实时阻 止混凝土横 向变形的作用力就会减弱 ，在运输 、 安 装时也容易产生变形 、 损坏。由于上述原因， 桩头在 施工时易被打烂。 1 2 增强型管桩改进后采用的措施 为了克服传统管桩端板和桩套箍存在的不足 ， 增强型管桩采用无端板局部内壁加厚技术 。其配套 的张拉装备和连接技术 ， 能较好地保证钢筋 的均匀 受力 ， 且可直接观察到桩端的密实度 。张拉端设备 由两块 张拉板 、 定位板和定位套组成 ， 保证 了桩端 面的平整度。 去除了原桩套箍 ， 采用宽为 4 0 mm的防 护套 ， 有效解决 了螺旋筋复位及 喂料 的问题 。为防 止 由于张拉螺丝反复安装引起的螺丝孔磨损 ， 造成 张芳芳 ， 牛志荣 ， 李林 ， 等 无端板增强型预应力混凝土管桩的快速接头技术 图 6 增强 型管桩连接件抗弯试验图 也较为理想， 以下为部分工程应用情况。 ( 1 ) 泰兴化工开发 区的 1 0 0 0 0 T油罐一1 #罐工 程 ， 桩 径在 5 0 0 4 6 0 mm范 围 内， 桩 长 4 4 O m， 壁 厚 l O O mm， 混凝土强度等级为 C 6 5 ， 总桩数 8 1 根。 采用 桩基应力波反射法检测 ， 检测桩数 7 4根。检测结果 表明 ， 5 8根桩桩身完整 ，为 1类 ； 1 6根桩桩身有轻 微缺陷 ， 为 2类 ； 未发现 3类和 4类。 ( 2 ) 杭州中海金溪 园 2号地下车库工程 ， 桩径 在 4 0 0 3 4 0 m m 之 间 ， 桩 长 2 4 0 m， 壁 厚 7 0 ra m， 混 凝 土强度等级为 C 6 5 ， 总桩数 4 9根。采用桩基应力波 反射法检测 ， 检测桩数 4 9根。结果表明， 4 8根桩身 完整 ， 均为 1 类 ； 仅 1根管桩桩身存在轻微缺陷 ， 为 2类 ； 未 发现 3类 和 4类 。 ( 3 ) 宁波镇 海 旧城低 洼 地段 改 造工程 A1 、 A 3地 块 ， 采用增强型薄壁管桩和传统预应力薄壁管桩两 种桩型 ， 外径均为 5 0 0 m m， 桩长 2 1 m， 单桩承载力设 计值为 9 6 0 k N， 进行现场静载试验。试验结果表明， 增强型管桩的单桩竖 向抗拔极限承载力平均值为 8 1 0 k N， 而传统预应力管桩仅为 4 7 5 k N， 前者较后者 高 7 0 5 3 。 ( 4 ) 在台州市湖三食品有 限公司新建厂房及浙 江耀华建材有限公 司工程等应用 中， 对增强型管桩 和传统预应力管桩进行了现场静载试 验 ， 试验结果 表明， 采用卡扣式连接 的增强型管桩 的承载力较传 统管桩提高了 2 O 7 0 。 5 卡扣式接桩技术的优势 新型卡扣式快速接头与焊接接头相比，主要具 有以下 6个优势。 ( 1 ) 接桩快速。采用焊接每个接头 的施工时间 约需 3 0 m i n ， 而 用 卡扣 式 连 接技 术 不 超 过 1 5 mi n ， 接 桩时间缩短了一半 ， 大大缩短了施工工期。 ( 2 ) 接桩时无需 电焊焊接 ， 避 免了有 害光线 对 人体的辐射。 ( 3 ) 可排除人为因素和天气条件的影响。焊接 技术在雨天无法进行 ，且对工人的技术要求较高 。 而卡扣式连接技术操作简单 ， 无 明火操作 ， 在任何 环境气候条件下均可施工 ， 施工质量可靠稳定。 ( 4 ) 防腐性和耐久性较好。在接桩时， 在桩端面 安放专 用密封材料 ，解决 了地下水对连接件的腐 蚀 ，且 防腐性能优于焊接接头表面涂防腐 漆的效 用 ， 提高了桩端 的耐久性 。 ( 5 ) 减少 了断桩 。由于焊接接桩时高温造成端 板材质的改变 ， 从而影 响了端板的耐久性 ， 易 出现 桩体断筋 ， 遇地下水造成脆断的现象 。采用卡扣式 连接技术可有效避免此类现象 的发生。 ( 6 ) 综合效益好 ， 节省了焊机和焊条材料的费 用 ， 防止 了拖桩桩端 的破坏 ， 采用的保护铁块也可 回收利用 。另外 ， 由于连接快捷 ， 工效和机械利用率 相应提高 ， 从而节约了工程造价。 6结 语 ( 1 ) 增强 型管桩取消 了传统 的端板和桩套箍 ， 采用完 整的张拉 、 连接装备 ， 且 能很好地保证钢筋 的均 匀受 力 和管桩 的连 接质量 。 ( 2 ) 试验与实践表 明， 增强型管桩采用的卡扣 式连接技术 ， 施工方便快捷 ， 接头质量易于保证 ， 经 济技术效益较为显著 ， 亦可适用于预制件外的其它 金属与非金属体问的对接 ， 具有较好 的发展前景及 应用价值 。 ( 3 ) 在软土地区施工时， 桩体会产生回弹 ， 使连 接处容易拉开 ， 相应的解决措施及完善方案还有待 进一步研究。 参 考 文 献 ： 1 阮起 楠 预应 力混 凝土管 桩【 M 北京 ： 中 国建 材工业 出版 社 2 0 0 0 2 蒋元海 先张法预应力混凝 土管桩用端板标准 简介 J 混凝土与水泥制品， 2 0 0 6 ( 6 ) ： 3 2 3 4 3 】 南京市建 筑设计研究 院有限公司，江苏天海 建材有 限公 司 Q T H Z 0 0 2 -2 0 0 9增强型 预应力混凝 土离心桩 技术规程 f S 南京： 江苏科学技术 出版社， 2 0 0 9 4 周 兆弟 多 头快 速 强拉对 接扣 件及 预 制件 ：中 国专利 ， 2 0 0 8 1 0 0 6 0 1 8 1 P 2 0 0 8 5 5 浙江 大学 建筑设计 院浙 江省建筑标准设计结 构标准 图 集： 增强型预 应力混凝 土离心桩 S 】 杭 州： 浙 江工商大学 出版 社 ，2 0 0 8 6 】国际 建筑 材 料工 业 局苏 州混 凝 土水 泥制 品研 究 院 G B 1 3 4 7 6 - 1 9 9 9先张法预应力混凝 土管桩【 S 北京： 中国标准 出 版社， 1 9 9 9 7 中国标准出版社 J G J 1 0 6 -2 0 0 3建筑桩基 检测 技术规范 S 1 北京： 中国建筑 、l 出版社， 2 0 0 3 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 3 2 2 作者简介 ： 张芳芳 ( 1 9 8 4 一 ) ， 女 ， 工学硕士 。 通讯地址 ： 山西大 同大学工学院建筑工程系 41