預應力混凝土預制管樁機械快速接頭施工工法

1、預應力混凝土預制管樁機械快速接頭施工工法工法編號：RJGF（閩）-59-2010完成單位：福建省九龍建設集團有限公司 浙江大東吳集團建設有限公司 主要完成人：陳加才 姚新良 陳旗 廖建才 林坤筑1 前 言預應力混凝土管樁具有單樁承載力高，施工快速便捷，效益良好，適用地區(qū)范圍廣等優(yōu)點，自六十年代末期開始應用以來，發(fā)展迅速，目前在福建省樁基工程中占有比例已經達到70%以上。由于生產、運輸和施工等原因，預制混凝土管樁的樁長有一定的限制，一般不宜超過15m，因而難以一次滿足建筑物承載力所需要設計樁長，需要在打樁時現場接樁。預制混凝土管樁的連接可采用焊接、法蘭連接或機械快速連接等三類方法。傳統(tǒng)焊接接樁法

2、是在法蘭坡口沿周邊上對稱點焊，待上下樁節(jié)固定后再由兩位焊工對稱滿焊，每個接頭焊接和自然冷卻大約需要30分鐘左右，才能滿足下一步沉樁施工的要求。這種焊接接樁方法，焊接質量不穩(wěn)定，耗費工時也多，樁機利用效率低。 本工法所采用的預應力混凝土管樁機械快速接頭技術，是在建設部2002年推廣應用的預應力管樁機械快速接頭技術基礎上，由本公司技術中心組織攻關，結合工程實踐，改進機械快速接頭的施工工藝，所形成的“預應力混凝土預制管樁機械快速接頭施工工法”。采用這種機械快速接頭技術，在兩節(jié)管樁快速連接后，可即刻進行沉樁施工。使得預應力混凝土管樁施工更便捷，工效更高，施工質量穩(wěn)定可靠。2 工法特點2.0.1 機械快

3、速接頭適用于錘擊貫入法、靜力壓樁法以及引孔靜壓法等幾種沉樁方法的管樁施工，特別適用于以下幾種情況：對管樁存在腐蝕作用的各類基礎；基樁屬于抗拔樁；布樁密集，擠土效應較大；施工環(huán)境溫度偏低或在刮風下雨等不適合焊接作業(yè)情況下，采用機械快速接頭技術優(yōu)勢明顯。2.0.2 機械快速接頭施工快速便捷：采用傳統(tǒng)焊接接頭工藝，每個接頭作業(yè)時間大約需要30分鐘，而機械快速接頭僅僅需要2分鐘。采用機械快速接頭可有效節(jié)約作業(yè)時間，減少壓樁機械的投入，顯著提高經濟效益。2.0.3 各種人為和天氣影響?。簷C械快速接頭對工人的技術要求不高，經簡單示范后即能上崗作業(yè)。不受天氣條件的影響，在刮風下雨時不影響施工，氣溫在0

4、76;C以下也能施工。2.0.4 防腐性和耐久性好：傳統(tǒng)焊接接樁施焊面廣，由于施焊熱效應和沉樁時與土體相互摩擦，使表面涂刷的防腐層受損，接頭的防腐耐久性差。機械快速接頭配件經鍍鋅處理，能長期適應各種惡劣地質環(huán)境，在接頭施工時還可以涂刷防水膠，使接頭的防腐性能更好。2.0.5 保證樁基施工質量：當樁底遇到基巖時會產生較大反力，采用傳統(tǒng)焊接接樁，如接頭焊接質量差，易產生偏心彎矩易造成樁的斷裂。采用機械快速接頭接樁，沉樁時是軸心受力，可有效避免斷樁問題。采用傳統(tǒng)焊接工藝接樁的接頭是硬性固接，而機械快速接頭有一定的有彈性，沉樁時有彈性緩沖作用，斷樁或爛樁數量減少，送樁質量顯著提高。2.0.6 綜合效益

5、顯著：單個接頭來計算，機械快速接頭的配件增加了連接銷、齒形鋼銷板、連接盒和壓力彈簧等，上下端頭板也根據需要均勻取孔，費用有所增加，但綜合施工成本反而更低。采用機械快速接頭技術，使得預制混凝土管樁的連接簡便快捷、接駁牢固、承載力高、成本低廉，質量穩(wěn)定。是一項經濟實用、安全可靠、操作簡單的施工工法，能有效提高接樁的施工質量和速度。3 適用范圍適用于錘擊貫入法、靜力壓樁法以及引孔靜壓法等各種沉樁方法下的快速接樁。4 工藝原理在上下節(jié)樁頭預先固接端頭板，端頭板上均勻分布著鎖接孔或方形嚙齒插口，帶有螺紋連接銷的一端與下節(jié)樁端頭板鎖接，另一端為方形，兩側帶有嚙合齒，上節(jié)樁的端頭板內設連接盒，連接盒內置帶壓

6、力彈簧的齒形鋼銷板。帶嚙合齒端的連接銷穿過上節(jié)樁端頭板上的方形嚙齒插口插入連接盒，連接銷與連接盒內的齒形鋼銷板相互嚙合，使兩塊端頭板緊密連接，實現管樁的快速連接（圖4.1.1）。圖4.1.1 連接銷與樁端頭板連接示意圖5 施工工藝流程及操作要點5.1 快速管樁施工工藝流程5.1.1 快速管樁施工工藝流程見圖5.1施工準備連接銷加工管樁加工：端頭板固接快速接頭施工前檢查連接銷鎖接檢查標志連接銷鎖在下節(jié)樁端頭板上上節(jié)樁吊起就位接頭補焊對中壓樁連接圖5.1.1 快速管樁施工工藝流程5.1.2 快速接頭配件加工工藝1 端頭板及套箍應采用Q235碳素鋼經機加工制作而成，其材料及機械性能不應低于現行國家標

7、準碳素結構鋼GB/T700的規(guī)定。加工精度為±0.1，厚度偏差0.3/0.5。根據樁徑、鋼筋直徑和連接銷大小，預留相應鋼筋錨固孔和連接銷鎖接孔。端頭板及套箍表面鍍鋅厚度不應小于7um（見圖5.1.2-1）。 圖5.1.2-1 端頭板示意圖2 連接銷和齒形鋼銷板采用45鋼經機加工制作，其材料及機械性能不應低于現行國家標準優(yōu)質碳素結構鋼GB/T699的規(guī)定。加工精度為±0.1，端頭倒角3×45°，嚙合齒寬度和深度誤差小于±0.3。連接銷和齒形鋼銷板經熱處理后硬度應達到HRC35-40。連接銷和齒形鋼銷板表面熱鍍鋅厚度不小于10um（見圖5.1.2-

8、2）。圖5.1.2-2 連接銷示意圖3 壓力彈簧應選用65Mn鋼和82B鋼，其材料及機械性能不應低于現行國家標準優(yōu)質碳素結構鋼GB/T699的規(guī)定。壓力彈簧經熱處理后，硬度應達到HRC45-50，硬度檢測采用HRC硬度計進行。壓力彈簧表面熱鍍鋅厚度不小于10um鍍鋅層厚度的檢驗均按照金屬鋅覆和化學表示方法GB/T13911的規(guī)定進行。彈簧先行固定在連接盒內，對準端頭板的系列方形孔，在端頭板與管樁樁身連接前焊接好（見圖5.1.2-3）。圖5.1.2-3 連接盒與彈簧示意圖5.2 操作要點5.2.1 配合管樁樁身成型工藝，使預應力筋張拉后應錨固在端頭板預留錨固孔位置，管樁端頭板在管樁樁身強度達標前

9、借助固定卡具得定位，使端頭板定位準，并避免預應力筋張拉反彈（見圖5.2.1）。圖5.2.1 端頭板與樁身連接示意圖5.2.2 連接銷與端頭板的連接：下節(jié)樁沉樁時，外露部分預留大約1m左右以方便接樁作業(yè)。把連接銷鎖接在下節(jié)樁的端頭板上，鎖接前應先清理預留鎖接孔，在連接配件和預留鎖接孔和連接盒內涂刷防水膠，采用扳手輔助把連接銷鎖緊。接樁身時，先把上節(jié)樁吊起對準就位，使各個連接銷對準上節(jié)樁端頭板預留連接銷方孔，定位好后加壓送樁，使上、下節(jié)樁的端頭板通過連接銷的鎖接或嚙合作用緊密接觸，接樁施工完成圖（見圖5.2.2-1）。圖5.2.2-1 連接銷與樁端頭板鎖接示意圖圖5.2.2-2 樁身通過快速接頭相

10、連接示意圖5.2.3 采用機械快速接頭技術進行接樁，工效高，安全可靠，質量穩(wěn)定，但如出現下列情況時，除進行抗彎性能試驗外，應進行必要的補焊作業(yè)，以提高基樁承載可靠度：快速接頭配件材料或型式改變；管樁品種、型號、規(guī)格與本工法不符；接頭配件加工工藝改變；接頭配件加工廠家不同；樁基施工質量要求高等情況，經計算和檢測，發(fā)現抗彎或抗拔性能不能滿足樁基設計要求，應采取補焊作業(yè)加強措施。5.2 勞動力組織安排三人一組，三人采用三角形站位，2分鐘內可實現兩樁快速整體連接。靜壓樁操作1人，指揮人員1人，輔助工人1人，技術、施工、質量、安全的監(jiān)督管理人員各1名。7 材料與設備7.1 材 料機械快速接頭配件根據不同

11、用途選用相應材料，端頭板和樁套箍采用Q235碳素鋼機加工而成。連接銷和齒形鋼銷板采用45鋼，壓力彈簧采用65Mn鋼或82B鋼機加工制作。管樁根據工程實際需要配備相應樁型和樁徑，特別是抗拔樁承載力特征值應滿足抗拔力要求。7.2 設 備 表7.2 主要施工機具設備表序號設備名稱用途1液壓式壓樁機（壓入力6600kN）靜力壓樁施工2水準儀測量放線3經緯儀測量放線4扳手（根據連接銷選擇）固定連接銷5電焊機接頭補焊6游標卡尺、卷尺和線錘輔助測量和檢測7 質量控制7.1 質量控制標準7.1.1 遵守混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范GB50204-2002、建筑工程施工質量驗收統(tǒng)一標準GB50300-2001

12、、建筑樁基技術規(guī)范JGJ94-94-2008、建筑基樁檢測技術規(guī)范JGJ 1062003、建筑地基基礎設計規(guī)范GB500072002、先張法預應力混凝土管樁基礎技術規(guī)程DFJ13-58-2004、預應力混凝土管樁機械快速連接接頭施工及驗收規(guī)程DBJ13-58-2004和先張法預應力高強混凝土管樁閩2007G119等相關規(guī)范標準的規(guī)定。7.1.2 編制預應力混凝土管樁專項施工方案，對快速接頭工藝和措施應詳細交代，經相關單位審核通過后實施。7.2 質量保證措施7.2.1 基本控制項目1 管樁機械快速接頭配件采用的材料、熱處理、鍍鋅層厚度等質量必須符合國家和地方現行有關標準。2 機械快速連接管樁工程

13、質量檢測，應采用高應變法檢測基樁豎向抗壓承載力合樁身完整性。檢查方法：抽檢數量不少于同條件下總樁數的10%，且不少于10根。3 對于樁基有豎向抗拔設計要求的樁，應進行單樁豎向抗拔試驗。檢查方法：不少于總樁數的1%，且不少于3根。4 對于樁基有水平承載力設計要求的樁，應進行單樁水平荷載靜載試驗。檢查方法：不少于總樁數的1%，且不少于3根。7.2.2 一般控制項目1 施工現場的管樁，漆質量和配樁數量和規(guī)格應符合設計和有關標準的要求。檢查方法：出廠合格證明，規(guī)格，尺寸和配樁數量。2 連接配件按規(guī)定涂刷防水膠，與下節(jié)樁鎖接好的連接銷，其外露部分高度一致，方形嚙齒方位必須向心。3 連接配件加工要求符合下

14、表控制標準表8.2.2 質量檢查的基本控制項目表控制項目質量要求檢驗方法端頭板加工精度小于±0.1mm直尺、游標卡尺端頭板加工厚度偏差0.30.5-端頭板板上預留孔位置相對偏差小于±0.3mm帶螺紋孔位置相對偏差小于±0.1mm直尺、游標卡尺連接銷及連接塊同時滿足加工精度小于±0.1mm直尺、游標卡尺連接銷及連接塊齒面磕碰深度，小于±0.3游標卡尺8 安全措施8.0.1 貫徹“安全第一，預防為主”的安全控制方針；杜絕生產過程中的安全事故，保證人員健康安全和財產免受損失。8.0.2 嚴格按照各項安全法規(guī)、施工現場臨時用電安全技術規(guī)范安全技術規(guī)范J

15、GJ 46、建筑機械使用安全技術規(guī)程JGJ 33安全技術規(guī)程的規(guī)定組織施工，施工前應編制有針對性的應急預案。8.0.3 對作業(yè)人員進行安全知識教育，做好安全技術交底，掌握安全操作規(guī)程，嚴禁違章作業(yè)。8.0.4 施工現場臨時用電采用TN-S接零保護系統(tǒng)，嚴格要求使用五芯電纜配電，系統(tǒng)采用“三級配電兩級保護”，實行“一機、一閘、一漏、一箱”制度，配電箱進出線設在配電箱下端。9 環(huán)保措施9.0.1 嚴格執(zhí)行建筑施工現場環(huán)境與衛(wèi)生標準等規(guī)范的綠色施工要求，建立健全工作制度：每星期召開一次“施工現場環(huán)境保護”工作例會，總結前一階段的施工現場環(huán)境保護管理情況，布置下一階段的施工現場環(huán)境保護管理工作。建立并

16、執(zhí)行施工現場環(huán)境保護管理檢查制度。9.0.2 每星期組織一次由文明施工和環(huán)境保護管理負責人參加的聯(lián)合檢查，對檢查中所發(fā)現的問題，開出“隱患問題通知單”，各施工班組在收到“隱患問題通知單”后，應根據具體情況，定時間、定人、定措施予以解決，我公司項目部有關部門將監(jiān)督落實問題的解決情況。9.0.3 防止施工噪音污染施工現場提倡文明施工，建立健全控制人為噪聲的管理制度。選用低噪聲或備有消聲降噪設備的施工機械。9.0.4 排除場地積水，保持施工場地衛(wèi)生整潔。廢棄物的運輸確保不散撒、不混放，送到政府批準的單位或場所進行處理，對可回收的廢棄物做到再回收利用。9.0.5 嚴格遵守社會公德、職業(yè)道德和職業(yè)紀律，

17、妥善處理周圍的公共關系，與工地周邊的有關社區(qū)單位搞好合作，積極開展共建文明活動，樹立良好形象。10 效益分析包括焊機和臨時用電線路布設每個接頭費時約20分鐘，焊接后接頭的自然冷卻約10分鐘，采用焊接接樁工藝每個接頭大約30分鐘。機械快速接頭工藝簡單快捷，每個接頭大約需要2分鐘。時間節(jié)約80%以上，工期效益特別明顯。對比焊接接頭工藝，機械快速接頭工藝增加了連接銷、鋼銷板荷壓力彈簧等，每個接頭費用增加10元左右，批量生產成本可以更低。焊接接樁損壞熱鍍鋅層，接頭防腐性能降低。機械快速接頭鍍鋅層較厚，能在各種地質環(huán)境長期使用。快速接頭對中性好，受力更合理，施工便捷，質量穩(wěn)定。節(jié)約人工、材料和機械等綜合

18、費用，經濟效益顯著。本工法的成功應用，為預應力混凝土管樁機械快速接頭技術的推廣提供較成功實例，具有很高的推廣應用價值。11 應用實例本工法成功地應用于福州大學第四學科群工程、錦繡一方、東嶼花園等工程，工程質量滿足規(guī)范和設計要求。11.0.1 工程概況福州大學第四學科群工程項目，總建筑面積4.8萬，該工程地上5層。工程地質條件自上而下為素填土、粉質粘土、中砂、淤泥、卵石、粉質粘土、卵石、強風化花崗巖和中風化花崗巖。設計采用預應力混凝土管樁，樁端持力層為中風化巖層。場地地下水屬孔隙水和裂隙承壓水類型，水位平均埋深為5.33-5.90m；場地環(huán)境類型為類，地下水對混凝土結構產生弱腐蝕，對混凝土結構中的鋼筋不產生腐蝕。地震設防烈度為7度，場地類別為類，場地為抗震不利地段。該工程上部結構為框架結構，最大單樁軸向荷載設