預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制管樁機械快速接頭施工工法

1、預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)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(shè)集團有限公司 浙江大東吳集團建設(shè)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(yù)應(yīng)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(yīng)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(jīng)達到70%以上。由于生產(chǎn)、運輸和施工等原因，預(yù)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(shè)計樁長，需要在打樁時現(xiàn)場接樁。預(yù)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(zhì)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(yù)應(yīng)力混凝土管樁機械快速接頭技術(shù)，是在建設(shè)部2002年推廣應(yīng)用的預(yù)應(yīng)力管樁機械快速接頭技術(shù)基礎(chǔ)上，由本公司技術(shù)中心組織攻關(guān)，結(jié)合工程實踐，改進機械快速接頭的施工工藝，所形成的“預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)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(shù)，在兩節(jié)管樁快速連接后，可即刻進行沉樁施工。使得預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工更便捷，工效更高，施工質(zhì)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(chǔ)；基樁屬于抗拔樁；布樁密集，擠土效應(yīng)較大；施工環(huán)境溫度偏低或在刮風(fēng)下雨等不適合焊接作業(yè)情況下，采用機械快速接頭技術(shù)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(jīng)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(shù)要求不高，經(jīng)簡單示范后即能上崗作業(yè)。不受天氣條件的影響，在刮風(fēng)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(yīng)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(jīng)鍍鋅處理，能長期適應(yīng)各種惡劣地質(zhì)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(zhì)量：當(dāng)樁底遇到基巖時會產(chǎn)生較大反力，采用傳統(tǒng)焊接接樁，如接頭焊接質(zhì)量差，易產(chǎn)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(shù)量減少，送樁質(zhì)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(jù)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(shù)，使得預(yù)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(zhì)量穩(wěn)定。是一項經(jīng)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(zhì)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(yù)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(cè)帶有嚙合齒，上節(jié)樁的端頭板內(nèi)設(shè)連接盒，連接盒內(nèi)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(nèi)的齒形鋼銷板相互嚙合，使兩塊端頭板緊密連接，實現(xiàn)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(biāo)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(yīng)采用Q235碳素鋼經(jīng)機加工制作而成，其材料及機械性能不應(yīng)低于現(xiàn)行國家標(biāo)

7、準碳素結(jié)構(gòu)鋼GB/T700的規(guī)定。加工精度為±0.1，厚度偏差0.3/0.5。根據(jù)樁徑、鋼筋直徑和連接銷大小，預(yù)留相應(yīng)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(yīng)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(jīng)機加工制作，其材料及機械性能不應(yīng)低于現(xiàn)行國家標(biāo)準優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)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(jīng)熱處理后硬度應(yīng)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(yīng)選用65Mn鋼和82B鋼，其材料及機械性能不應(yīng)低于現(xiàn)行國家標(biāo)準優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼GB/T699的規(guī)定。壓力彈簧經(jīng)熱處理后，硬度應(yīng)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(xué)表示方法GB/T13911的規(guī)定進行。彈簧先行固定在連接盒內(nèi)，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(yù)應(yīng)力筋張拉后應(yīng)錨固在端頭板預(yù)留錨固孔位置，管樁端頭板在管樁樁身強度達標(biāo)前

9、借助固定卡具得定位，使端頭板定位準，并避免預(yù)應(yīng)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(yù)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(yīng)先清理預(yù)留鎖接孔，在連接配件和預(yù)留鎖接孔和連接盒內(nèi)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(yù)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(shù)進行接樁，工效高，安全可靠，質(zhì)量穩(wěn)定，但如出現(xiàn)下列情況時，除進行抗彎性能試驗外，應(yīng)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(zhì)量要求高等情況，經(jīng)計算和檢測，發(fā)現(xiàn)抗彎或抗拔性能不能滿足樁基設(shè)計要求，應(yīng)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(nèi)可實現(xiàn)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(shù)、施工、質(zhì)量、安全的監(jiān)督管理人員各1名。7 材料與設(shè)備7.1 材 料機械快速接頭配件根據(jù)不同

11、用途選用相應(yīng)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(jù)工程實際需要配備相應(yīng)樁型和樁徑，特別是抗拔樁承載力特征值應(yīng)滿足抗拔力要求。7.2 設(shè) 備 表7.2 主要施工機具設(shè)備表序號設(shè)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(jīng)緯儀測量放線4扳手（根據(jù)連接銷選擇）固定連接銷5電焊機接頭補焊6游標(biāo)卡尺、卷尺和線錘輔助測量和檢測7 質(zhì)量控制7.1 質(zhì)量控制標(biāo)準7.1.1 遵守混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范GB50204-2002、建筑工程施工質(zhì)量驗收統(tǒng)一標(biāo)準GB50300-2001

12、、建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ94-94-2008、建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范JGJ 1062003、建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范GB500072002、先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程DFJ13-58-2004、預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁閩2007G119等相關(guān)規(guī)范標(biāo)準的規(guī)定。7.1.2 編制預(yù)應(yīng)力混凝土管樁專項施工方案，對快速接頭工藝和措施應(yīng)詳細交代，經(jīng)相關(guān)單位審核通過后實施。7.2 質(zhì)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(zhì)量必須符合國家和地方現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準。2 機械快速連接管樁工程

13、質(zhì)量檢測，應(yīng)采用高應(yīng)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(shù)量不少于同條件下總樁數(shù)的10%，且不少于10根。3 對于樁基有豎向抗拔設(shè)計要求的樁，應(yīng)進行單樁豎向抗拔試驗。檢查方法：不少于總樁數(shù)的1%，且不少于3根。4 對于樁基有水平承載力設(shè)計要求的樁，應(yīng)進行單樁水平荷載靜載試驗。檢查方法：不少于總樁數(shù)的1%，且不少于3根。7.2.2 一般控制項目1 施工現(xiàn)場的管樁，漆質(zhì)量和配樁數(shù)量和規(guī)格應(yīng)符合設(shè)計和有關(guān)標(biāo)準的要求。檢查方法：出廠合格證明，規(guī)格，尺寸和配樁數(shù)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(biāo)準表8.2.2 質(zhì)量檢查的基本控制項目表控制項目質(zhì)量要求檢驗方法端頭板加工精度小于±0.1mm直尺、游標(biāo)卡尺端頭板加工厚度偏差0.30.5-端頭板板上預(yù)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(biāo)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(biāo)卡尺連接銷及連接塊齒面磕碰深度，小于±0.3游標(biāo)卡尺8 安全措施8.0.1 貫徹“安全第一，預(yù)防為主”的安全控制方針；杜絕生產(chǎn)過程中的安全事故，保證人員健康安全和財產(chǎn)免受損失。8.0.2 嚴格按照各項安全法規(guī)、施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范安全技術(shù)規(guī)范J

15、GJ 46、建筑機械使用安全技術(shù)規(guī)程JGJ 33安全技術(shù)規(guī)程的規(guī)定組織施工，施工前應(yīng)編制有針對性的應(yīng)急預(yù)案。8.0.3 對作業(yè)人員進行安全知識教育，做好安全技術(shù)交底，掌握安全操作規(guī)程，嚴禁違章作業(yè)。8.0.4 施工現(xiàn)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(shè)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(xiàn)場環(huán)境與衛(wèi)生標(biāo)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(xiàn)場環(huán)境保護”工作例會，總結(jié)前一階段的施工現(xiàn)場環(huán)境保護管理情況，布置下一階段的施工現(xiàn)場環(huán)境保護管理工作。建立并

16、執(zhí)行施工現(xiàn)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(zé)人參加的聯(lián)合檢查，對檢查中所發(fā)現(xiàn)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(yīng)根據(jù)具體情況，定時間、定人、定措施予以解決，我公司項目部有關(guān)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(xiàn)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(shè)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(guān)系，與工地周邊的有關(guān)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(shè)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(chǎn)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(zhì)環(huán)境長期使用?？焖俳宇^對中性好，受力更合理，施工便捷，質(zhì)量穩(wěn)定。節(jié)約人工、材料和機械等綜合

18、費用，經(jīng)濟效益顯著。本工法的成功應(yīng)用，為預(yù)應(yīng)力混凝土管樁機械快速接頭技術(shù)的推廣提供較成功實例，具有很高的推廣應(yīng)用價值。11 應(yīng)用實例本工法成功地應(yīng)用于福州大學(xué)第四學(xué)科群工程、錦繡一方、東嶼花園等工程，工程質(zhì)量滿足規(guī)范和設(shè)計要求。11.0.1 工程概況福州大學(xué)第四學(xué)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(zhì)條件自上而下為素填土、粉質(zhì)粘土、中砂、淤泥、卵石、粉質(zhì)粘土、卵石、強風(fēng)化花崗巖和中風(fēng)化花崗巖。設(shè)計采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，樁端持力層為中風(fēng)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(jié)構(gòu)產(chǎn)生弱腐蝕，對混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋不產(chǎn)生腐蝕。地震設(shè)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(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，最大單樁軸向荷載設(shè)