经验交流：管桩啮合式（机械）快速接头技术应用

　　关键词：桩 基础 接头 施⼯ 　　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。在众多采⽤管桩基础的⼯程中，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，因此国内外都在研究开发⾮焊接接头。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，要求先对称点焊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，施焊层数应在两层以上。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。但施⼯实际情况，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，⾼温焊缝遇⽔引起脆裂，稍有偏压时接头就损坏，不少⼯程因接头焊接质量不良造成了隐患。鉴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⾮焊接接头，⼗分迫切。近⼏年来，我们公司在我个⼈和同事们的努⼒下，研制开发了管桩啮合式机械快速接头，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《建设部2002年科技成果推⼴项⽬》104项其中之⼀。

　　2．啮合式（机械）快速接头的构造

　　新型预应⼒混凝⼟管桩啮合式（机械）快速接头技术，是在管桩桩端每个接头的预埋钢板上，均匀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，其后⾯以压⼒弹簧紧固。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，然后将连接销（丝⽛部分）涂上防⽔胶，待接桩⽤扳⼿旋⼊各根连接销（丝⽛部分）拧紧，连接销有⼀半长度外露，这时把待接桩吊起，清扫⼲净连接销，接着在连接槽内涂抹适量的防⽔胶，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，从⽽使到连接槽内的空隙被防⽔胶溢满，使两根桩通过连接销的机械啮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，相对传统的焊接⽅法，⼯作效率提⾼80%以上，操作⽅便简捷。

　　新型机械接头受⼒不少于桩⾝受⼒，能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。

　　3．⼯程实例简介

　　该项新型接头，⽬前已在我省⼴州、顺德、佛⼭、汕尾和东莞等地的⼯程中应⽤。以下介绍佛⼭宾馆扩建⼯程采⽤该项接头技术的情况。该⼯程为地上5层、地下2层的公共建筑，作为该宾馆⼤堂、商场、餐厅和会议厅之⽤，总建筑⾯积3.2万平⽅⽶。

　　3.1 ⼯程地质条件

　　该场地地势较平坦，其⼯程地质⾃上⽽下为：杂填⼟、淤泥质⼟、细砂、中砂、粉质粘⼟、中砂、粘⼟、钙质页岩。采⽤预应⼒管桩⽅案，桩端持⼒层放在钙质页岩上。

　　地下⽔位埋藏深度介于1.2～1.6m，地下⽔对混凝⼟结构的腐蚀性等级属弱。下伏微风化基岩相对较完整，作为基础的持⼒层，就其地基条件⽽⾔是相对稳定的。场地⼟在15m深度范围内，有软弱的淤泥质⼟和松散、稍密的细、中砂层，综合评定场地⼟的类型为中软⼟，建筑场地类别为Ⅱ类。场地饱和砂⼟在7度地震作⽤下部分将发⽣液化，液化等级属于轻微～中等等级。

　　3.2 ⼯程使⽤管桩情况

　　该⼯程采⽤框架——剪⼒墙结构，单桩轴向荷载设计值约10000 kN，该⼯程采⽤静⼒压桩法，⽤武汉市建筑⼯程机械⼚⽣产的YZY660液压式压桩机，压⼊⼒6600kN，主机额定压⼒25Mpa，桩端持⼒层为钙质页岩强风化层。桩⼊⼟平均深度约为22⽶，抗拔桩和普通受压桩全部采⽤啮合式（机械）快速接头进⾏接驳。抗拔桩采⽤φ500mm-100A型PHC桩共69根，设计单桩抗拔承载⼒特征值为800kN，φ400mm-95A型PHC管桩102根，设计单桩抗拔承载⼒特征值为0kN。在该⼯程中使⽤的A型抗拔管桩，为了解决当受⼒状态抗拔时纵向钢筋不能满⾜抗拔⼒的要求，所以采取了⼀种切实可⾏⼜经济简化的处理⽅法：将φ400mm管桩的7条φ9mm钢筋改为7条φ10.7mm钢筋，通过计算抗拔强度从636kN提⾼到4.6kN，φ500mm管桩的10条φ9mm钢筋改为9条φ10.7mm钢筋，抗拔强度从908.8kN提⾼到1150.2kN，充分满⾜了设计要求，此种⽅法可解决现市场上普遍存在的B型管桩需预定⽣产且造价成本⾼的问题。普通受压桩采⽤φ500mm-100 A型PHC管桩292根，设计单桩竖向承载⼒特征值为2000kN。施⼯时1根φ500mm桩位需时约30分钟，φ400桩约20分钟，⽐焊接接头每桩要快15分钟左右，⼤⼤加快了施⼯进度，在抗拔管桩上使⽤“机械快速接头”，其质量、可靠性更优越。 　　4．发展前景

　　啮合式（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1～2分钟。以φ400mm静压管桩为例，采⽤焊接每根桩有1个接头计算，每台班可施压128m，若⽤（机械）快速接头法施⼯则可达192m以上，以市场价40元/m计，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，另在接头处填涂了防⽔胶，以上两项措施使其防腐性能更优于焊接接头表⾯涂防腐漆的效⽤。

　　（4）锤击施⼯减少烂桩数量。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（机械）快速接头是带有弹性的，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，桩端预埋钢板及连接件的市场价会⽐原来提⾼10元/m，但从综合效益

来看是不会增加施⼯成本的。

啮合式（机械）快速接头技术起步还不久，已经引起⼯程建设技术界的关注。⽬前φ600mm管桩接头尚待研制开发，随着在⼯程中逐步推⼴应⽤，不断总结提⾼，必将有着良好的发展前景。