管桩接头技术.doc

管桩（机械）快速接头技术
在工程中的应用

钟肇鸿 蔡长赓
（广州市红棉干挂石工程有限公司 广州 510635） （广州军区建筑设计院 广州 510075）

[提要]预应力混凝土管桩在一些地区已广泛用于基础工程，但由于其接头电焊焊接质量难以保证，容易产生隐患。我公司研制开发了新型管桩快速接头技术，被国家建设部列为2002年科技成果推广项目，本文简要介绍该项技术的应用，以供工程界同仁参考。
[关键词]混凝土管桩 快速接头

1、引言

预应力混凝土管桩由于单桩承载力高，施工速度快，价格适宜等较多优点，在华南、江浙和上海等地区得到了广泛的应用，仅广东省的年产量已经超过3500万米以上。在众多采用管桩的工程建设中，也发生了一些质量事故，而这些事故中由于管桩接头焊接质量不良而引起的占了相当比例，因此如何保证管桩接头质量就成为一个重要的课题。

2、焊接接头现场施工存在的问题

管桩现场施打或静压时，一般均要接桩一至三次，目前多数工程是采用人工施焊，要求先对称点4 ～6点，再由两名熟练焊工对称施焊，焊缝应连续饱满，不得有夹渣或气孔，其层数应在两层以上。每个接头一般约花20分钟焊完，再等焊缝自然冷却8分钟后，才能继续施打或压桩。但工程施工实际情况，由于进场桩机较少，工序上难以安排，焊接时不少工地都马虎从事，有的焊完后，两、三分钟即继续施打沉桩，以致形成接头淬火，打入土层后又难以检查发现其弊端。当接头处于软土层或淤泥中，且因高温焊缝遇水引起脆裂，稍有偏压时接头就容易损坏。如广州市机场路华建商住楼由于此类原因造成承载力达不到设计要求，而需要进行补救措施。又如新会面粉厂工程，由于桩接头没有焊接牢固，桩基

钟肇鸿 男 1953年出生，经理/工程师
专利项目：2002年国家建设部科技成果推广项目
检测中发现，相当部分桩接驳松脱，错位严重，经抽检试压，结果承载力达不到设计要求。再如某水厂水池基坑支护采用C80 ф400mm PHC桩，由于施工中，接桩时只焊了一层，且有的部位也未满焊，使接桩处的抗弯能力不够，在该处折断。
以上这些实例，足以说明焊接质量造成的危害。由于焊接质量受人为因素和天气条件的影响，因此寻求一种安全可靠的接头，十分迫切。近几年来，我们广州市红棉干挂石工程有限公司，在我个人和同事们的努力下，研制开发了管桩（机械）快速接头，通过了广东省建设厅组织的科学技术成果鉴定，并被国家建设部评定为2002年科技成果推广项目。

3、快速接头的构造与设计原则

新型预应力混凝土管桩（机械）快速接头技术（以下简称机械快速接头），是在管桩桩端每个接头的预埋钢板上，均分焊上数个接桩用的连接槽，内藏钢销板和压力弹簧，如图1、2所示。

钢销板为带齿牙向桩身的滑块，用优质碳素钢制成，其剖面以压力弹簧紧固。管桩接驳时，首先把两根接桩桩端预埋钢板表面和钢板上各个连接槽内填塞的聚苯乙烯泡塑等杂物清理干净，待接桩用扳手旋入各根连接销（丝牙部分）拧紧，连接销有一半的长度外露，这时把待接桩吊起，清扫干净连接销，然后让桩端的各个连接销对准下部入土桩的连接槽后插入，使两根桩通过连接销的机械齿合作用而紧密的连接起来。两节桩的对接耗时1～2分钟，即可继续沉桩，相对于传统的焊接方法，工作效率可提高80%以上，操作方便简捷。
新型（机械）快速接头的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。

4、工程实例

为了验证（机械）快速接头技术的可行性，我们先在顺德和广州两个工程中试桩验证。
顺德市容桂镇某7层办公楼，设计采用锤出ф400mm高强预应力混凝土管桩，单桩承载力设计值为1200kN，从中选取#7和#97桩用快速接头，桩长自地面起计分别为29.6m和25.5m，接桩2次。经测定每次接驳耗时均不足3分钟，操作顺利，桩身垂直度也得到良好控制，满足了设计及规范要求。经质监部门采用高应变动力试桩进行检测，结果表明桩身完整，单桩极限承载力分别为3579kN和3316kN。
广州五羊新城某24层商住楼，设计采用ф400mm静压预应力混凝土管桩，单桩承载力设计值为1400kN。采用快速接头技术#334桩实际入土桩长17.2m，根据质监部门提供的单桩静载试验结果当加载至3000kN时，总沉降量仅为11.64mm，且Q～S曲线平缓，无明显陡降段，S-lgt曲线呈平行排列，综合分析其极限承载力>3000kN。
下面介绍三项工程采用快速接头的简况：
（1）广州市芳村区广州微点焊设备有限公司综合楼和生产车间。
该工程总面积1.2万平方米，采用锤击贯入法施工，采用ф400-95-A级桩，共施打334根，桩总长度为5109.6m。其中三层生产车间，设计桩长不少于12m，桩端支承于强风化泥岩层。五层综合楼，设计桩长不少于15m，桩端支承于强风化或中风化泥岩层，实际施工平均桩长14.6m，每日单机打桩数为16根，日单机最多施打数为23根。经静载试压6根桩，全部合格，说明质量有保证。
（2）佛山市佛山宾馆扩建工程
该工程采用静力压桩法，设计桩长11.0～14.0m，设计送桩达5～7m，桩端持力层为钙质页岩强风化层。其中抗拔桩采用ф500mm管桩69根，ф400mm管桩102根；普通受压桩采用ф500mm管桩292根，平均桩长18m，送桩深度达8m。施工时1根ф500mm桩位需时约30分钟，ф400mm桩约20分钟，比焊接接头桩每桩要快15分钟左右。
（3）顺德市顺德职业技术学院
该工程采用锤击贯入法，桩型为400-95-A级，设计桩长20～45m，桩尖持力层为强（中）风化粉砂质泥岩，实际施工桩长多数在33.4m以上，经当地质监部门检测，全部为优质桩。

5、发展前景

（机械）快速接头与焊接接头相比，具有以下优点：
（1）接桩快速。以每个接头的施工时间计算，采用焊接约需30分钟，而（机械）快速接头仅用时2～3分钟。以ф400mm混凝土静压管桩为例，采用焊接每根桩有1个接头计算，则每台班可施压128m，若用快速接头法施工则可达192m以上，以市场价40元/m计，创效益可达13.3元/m，且工期可大为缩短，接桩次数越多效益越显著，特别是对工期要求紧迫的工地，还可以减少压桩机械的投入从而节约台班费用。
（2）排除人为因素和天气条件影响。（机械）快速接头对工人的技术水平要求不太高，一般工人经观察实践后即能操作，且容易做到合格该项技术没有明火操作，在刮风下雨条件下仍可施工，施工质量稳定可靠。
（3）防腐性和耐久性好。接头的金属零件均经热镀锌处理，镀锌层较厚，能在恶劣环境中长期使用，其防腐性能远优于焊接接头表面涂防腐漆的效用。
（4）减少烂桩数量。当岩面以上覆盖较厚淤泥或软土层时，桩顶受多阵锤击，此时桩底遇到基岩反力是不对称不均匀的，则产生偏心弯矩，此弯矩随锤击加大而增加，对一些焊接质量差的接头，往往造成断裂。同时由于焊接接头是硬性的，而快速接头是带有弹性的，前者锤击时是硬碰硬的刚性撞击，而出现烂桩，后者锤击时有弹性缓冲作用，故烂桩数量会减少。
（5）综合效益好。虽然接头的连接改用连接销后，桩端预埋钢板（包括连接件）的市场价会比原来提高约10元/m，但从综合效益来看是不会增加施工成本。
（机械）快速接头技术刚起步不久，已经引起工程建设技术界的关注，随着逐步推广应用，不断总结提高，一定有着良好的发展前景。