预应力混凝土预制管桩机械快速接头施工工法

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1、预应力混凝土预制管桩机械快速接头施工工法工法编号：RJGF （闽）-59-2010完成单位：福建省九龙建设集团有限公司浙江大东吴集团建设有限公司主要完成人：陈加才姚新良陈旗隙建才林坤筑1前言预应力混凝丄管桩具有单桩承载力高，施工快速便捷，效益良好，适用地区范围广等优 点，自六十年代末期开始应用以来，发展迅速，目前在福建省桩基工程中占有比例已经达到 70%以上。由于生产、运输和施工等原因，预制混凝上管桩的桩长有一泄的限制，一般不宜 超过15m,因而难以一次满足建筑物承载力所需要设讣桩长，需要在打桩时现场接桩。预制 混凝土管桩的连接可采用焊接、法兰连接或机械快速连接等三类方法。传统焊接接桩法是在

2、法兰坡口沿周边上对称点焊，待上下桩节固立后再由两位焊工对称满焊，每个接头焊接和自 然冷却大约需要30分钟左右，才能满足下一步沉桩施工的要求。这种焊接接桩方法，焊接 质量不稳立，耗费工时也多，桩机利用效率低。本工法所采用的预应力混凝上管桩机械快速接头技术，是在建设部2002年推广应用的 预应力管桩机械快速接头技术基础上，由本公司技术中心组织攻关，结合工程实践，改进机 械快速接头的施工工艺，所形成的“预应力混凝上预制管桩机械快速接头施工工法”。采用 这种机械快速接头技术，在两卩管桩快速连接后，可即刻进行沉桩施工。使得预应力混凝上 管桩施工更便捷，工效更高，施工质屋稳左可靠。2工法特点2. 0.1机

3、械快速接头适用于锤击贯入法、静力压桩法以及引孔静压法等几种沉桩方法 的管桩施工，特别适用于以下几种情况：对管桩存在腐蚀作用的各类基础；基桩属于抗拔桩: 布桩密集，挤上效应较大：施工环境温度偏低或在刮风下雨等不适合焊接作业情况下，采用 机械快速接头技术优势明显。2. 0.2机械快速接头施工快速便捷：采用传统焊接接头工艺，每个接头作业时间大约 需要30分钟，而机械快速接头仅仅需要2分钟。采用机械快速接头可有效肖约作业时间， 减少压桩机械的投入，显著提高经济效益。2. 0.3各种人为和天气影响小：机械快速接头对工人的技术要求不髙，经简单示范后 即能上岗作业。不受天气条件的影响，在刮风下雨时不影响施工

4、，气温在0 C以下也能施工。2. 0.4防腐性和耐久性好：传统焊接接桩施焊而广，由于施焊热效应和沉桩时与土体 相互摩擦，使表而涂刷的防腐层受损，接头的防腐耐久性差。机械快速接头配件经镀锌处理, 能长期适应各种恶劣地质环境，在接头施工时还可以涂刷防水胶，使接头的防腐性能更好。2. 0.5保证桩基施工质量：当桩底遇到基岩时会产生较大反力，采用传统焊接接桩， 如接头焊接质量差，易产生偏心弯矩易造成桩的断裂。采用机械快速接头接桩，沉桩时是轴 心受力，可有效避免断桩问题。采用传统焊接工艺接桩的接头是硬性固接，而机械快速接头 有一左的有弹性，沉桩时有弹性缓冲作用，断桩或烂桩数量减少，送桩质量显著提髙。2.

5、 0.6综合效益显著：单个接头来计算，机械快速接头的配件增加了连接销、齿形钢 销板、连接盒和压力弹簧等，上下端头板也根据需要均匀取孔，费用有所增加，但综合施工 成本反而更低。采用机械快速接头技术，使得预制混凝上管桩的连接简便快捷、接驳牢固、 承载力高、成本低廉，质量稳左。是一项经济实用、安全可靠、操作简单的施工工法，能有 效提髙接桩的施工质量和速度。3适用范围适用于锤击贯入法、静力压桩法以及引孔静压法等各种沉桩方法下的快速接桩。4工艺原理在上下节桩头预先固接端头板，端头板上均匀分布着锁接孔或方形啮齿插口，带有螺纹 连接销的一端与下节桩端头板锁接，另一端为方形，两侧带有啮合齿，上节桩的端头板内设

6、 连接盒，连接盒内巻带压力弹簧的齿形钢销板。带啮合齿端的连接销穿过上节桩端头板上的 方形啮齿插口插入连接盒，连接销与连接盒内的齿形钢销板相互啮合，使两块端头板紧密连接，实现管桩的快速连接（图4.1.1）。方形齿錨钢销板上节媾板下节端板上节椅身下节桩身连移销売圆形齿端连接餡K图4. 1. 1连接销与桩端头板连接示意图工工艺流程及操作要点快速管桩施工工艺流程5. 1.1快速管桩施工工艺流程见图图5.1.1快速管桩施工工艺流程5.1.2快速接头配件加工工艺1端头板及套箍应采用Q235碳素钢经机加工制作而成，其材料及机械性能不应低于现 行国家标准碳素结构钢GB./T700的规泄。加工精度为伽，厚度偏差

7、。根据 桩径、钢筋直径和连接销大小，预留相应钢筋锚固孔和连接销锁接孔。端头板及套箍表而镀锌厚度不应小于7um （见图5. 1. 2-1 ）o上节管戡板平面下节竄鱗奸丙1一1 I?图5. 1. 2-1端头板示意图2连接销和齿形钢销板采用45钢经机加工制作，英材料及机械性能不应低于现行国家标准优质碳素结构钢GB/T699的规左。加工精度为土mm,端头倒角3X45 ,啮合齿宽 度和深度误差小于土価。连接销和齿形钢销板经热处理后硬度应达到HRC35-40.连接销和 齿形钢销板表而热镀锌厚度不小于10um （见图5. 12-2）。图5. 1. 2-2连接销示意图3压力弹簧应选用65Mn钢和82B钢，苴材

8、料及机械性能不应低于现行国家标准优质 碳素结构钢GB./T699的规左。压力弹簧经热处理后，硬度应达到HRC45-50，硬度检测采用 HRC硬度讣进行。压力弹簧表面热镀锌厚度不小于lOum镀锌层厚度的检验均按照金属锌 覆和化学表示方法GB/T13911的规启进行。弹簧先行固定在连接盒内，对准端头板的系列 方形孔，在端头板与管桩桩身连接前焊接好（见图5.1.2-3）O连接盒结构图 2-2（券号中仙用于0500电）注.界費和越莫土走用的感天寸图5. 1. 2-3连接盒与弹簧示意图操作要点5. 2.1配合管桩桩身成型工艺，使预应力筋张拉后应锚固在端头板预留锚固孔位宜， 管桩端头板在管桩桩身强度达标前

9、借助固立卡具得左位，使端头板左位准，并避免预应力筋 张拉反弹（见图）。图5. 2.1端头板与桩身连接示意图5. 2.2连接销与端头板的连接：下节桩沉桩时，外壺部分预留大约lm左右以方便接桩 作业。把连接销锁接在下巧桩的端头板上，锁接前应先淸理预留锁接孔，在连接配件和预留 锁接孔和连接盒内涂刷防水胶，采用扳手辅助把连接销锁紧。接桩身时，先把上节桩吊起对 准就位，使各个连接销对准上节桩端头板预留连接销方孔，立位好后加压送桩，使上、下盯 桩的端头板通过连接销的锁接或啮合作用紧密接触，接桩施工完成图（见图）。图5. 2. 2-1连接销与桩端头板锁接示意图图5. 2. 2-2桩身通过快速接头相连接示意图

10、5. 2.3釆用机械快速接头技术进行接桩，工效髙，安全可靠，质量稳上，但如出现下列情况时，除进行抗弯性能试验外，应进行必要的补焊作业，以提髙基桩承载可靠度：快速 接头配件材料或型式改变；管桩品种、型号、规格与本工法不符；接头配件加工工艺改变;接头配件加工厂家不同：桩基施工质量要求高等情况，经计算和检测，发现抗弯或抗拔性能不能满足桩基设计要求，应采取补焊作业加强措施*劳动力组织安排三人一组.三人采用三角形站位，2分钟内可实现两桩快速整体连接。静压桩操作1人，指挥人员1人，辅助工人1人，技术、施工.质咼、安全的监督管理人员各1名。7材料与设备材料机械快速接头配件根据不同用途选用相应材料，端头板和桩

11、套箍采用Q235碳素钢机加 工而成。连接销和齿形钢销板采用45钢，压力弹簧采用65Mn钢或82B钢机加工制作。管桩 根据工程实际需要配备相应桩型和桩径，特别是抗拔桩承载力特征值应满足抗拔力要求。设备表主要施工机具设备表序 号设备名称用途1液压式圧桩机（圧入力6600RN）静力压桩施工2水准仪测虽放线3经纬仪测虽放线4扳手（根据连接销选择）固定连接销5电焊机接头补焊6游标卡尺.卷尺和线锤辅助测虽和检测7质量控制质量控制标准7.1.1遵守混凝上结构工程施工质量验收规范GB50204-2002.建筑工程施工质量 验收统一标准GB50300-2001. 建筑桩基技术规范JGJ94-94-2008、建筑

12、基桩检测技术 规范JGJ 1062003.建筑地基基础设计规范GB500072002.先张法预应力混凝上管 桩基础技术规程DFJ13-58-2004.预应力混凝丄管桩机械快速连接接头施工及验收规程 DBJ13-58-2004和先张法预应力高强混凝上管桩闽2007G119等相关规范标准的规泄。7.1.2编制预应力混凝土管桩专项施工方案，对快速接头工艺和措施应详细交代，经 相关单位审核通过后实施。质量保证措施7. 2.1基本控制项目1管桩机械快速接头配件采用的材料、热处理、镀锌层厚度等质量必须符合国家和地 方现行有关标准。2机械快速连接管桩工程质量检测，应采用高应变法检测基桩竖向抗压承载力合桩身

13、完整性。检查方法：抽检数虽:不少于同条件下总桩数的10%,且不少于10根。3对于桩基有竖向抗拔设计要求的桩，应进行单桩竖向抗拔试验。检查方法：不少于 总桩数的理，且不少于3根。4对于桩基有水平承载力设il要求的桩，应进行单桩水平荷载静载试验。检査方法： 不少于总桩数的1%,且不少于3根。7. 2.2 一般控制项目1施工现场的管桩，漆质量和配桩数虽:和规格应符合设计和有关标准的要求。检查方 法：出厂合格证明，规格，尺寸和配桩数量。2连接配件按规立涂刷防水胶，与下节桩锁接好的连接销，其外露部分高度一致，方 形啮齿方位必须向心。3连接配件加工要求符合下表控制标准表8. 2.2质量检査的基本控制项目表

14、控制项目质址要求检验方法端头板加匸精度小T0. lmm直尺、游标卡尺端头板加工厚度偏差+個一端头板 板上倾留孔位宜相对偏差小于士03mm 帯螺纹孔位置相对偏差小于O1mm直尺、游标卡尺连接销及连接块同时满足加工精度小于士 01mm直尺、游标卡尺连接销及连接块齿而磕碰深度，小于伽游标卡尺8安全措施&o.i贯彻“安全第一，预防为主”的安全控制方针：杜绝生产过程中的安全事故， 保证人员健康安全和财产免受损失。8. 0.2严格按照各项安全法规、施工现场临时用电安全技术规范安全技术规范JGJ 46、建筑机械使用安全技术规程JGJ33安全技术规程的规左组织施工，施工前应编制有 针对性的应急预案。&0.3对

15、作业人员进行安全知识教育，做好安全技术交底，掌握安全操作规程，严禁 违章作业。8. 0. 4施工现场临时用电采用TN-S接零保护系统，严格要求使用五芯电缆配电，系统 采用“三级配电两级保护”，实行“一机、一闸、一漏、一箱”制度，配电箱进岀线设在配 电箱下端。9环保措施9. 0.1严格执行建筑施工现场环境与卫生标准等规范的绿色施工要求，建立健全 工作制度：每星期召开一次“施工现场环境保护”工作例会，总结前一阶段的施工现场环境 保护管理情况，布苣下一阶段的施工现场环境保护管理工作。建立并执行施工现场环境保护 管理检査制度。9. 0.2每星期组织一次由文明施工和环境保护管理负责人参加的联合检查，对检

16、查中 所发现的问题，开出隐患问题通知单”，各施工班组在收到“隐患问题通知单”后，应根 据具体情况，左时间、定人、左措施予以解决，我公司项目部有关部门将监督落实问题的解 决情况。9. 0. 3防止施工噪音污染施工现场提倡文明施工，建立健全控制人为噪声的管理制度。 选用低噪声或备有消声降噪设备的施工机械。9. 0.4排除场地积水，保持施工场地卫生整洁。废弃物的运输确保不散撒、不混放， 送到政府批准的单位或场所进行处理，对可回收的废弃物做到再回收利用。9. 0.5严格遵守社会公徳、职业道徳和职业纪律，妥善处理周用的公共关系，与工地周边的有关社区单位搞好合作，积极开展共建文明活动，树立良好形象。10效

17、益分析包括焊机和临时用电线路布设每个接头费时约20分钟，焊接后接头的自然冷却约10分 钟，采用焊接接桩工艺每个接头大约30分钟。机械快速接头工艺简单快捷，每个接头大约 需要2分钟。时间节约80%以上，工期效益特别明显。对比焊接接头工艺，机械快速接头工 艺增加了连接销、钢销板荷压力弹簧等，每个接头费用增加10元左右，批量生产成本可以 更低。焊接接桩损坏热镀锌层，接头防腐性能降低。机械快速接头镀锌层较厚，能在各种地 质环境长期使用。快速接头对中性好，受力更合理，施工便捷，质量稳泄。节约人工、材料 和机械等综合费用，经济效益显著。本工法的成功应用，为预应力混凝上管桩机械快速接头技术的推广提供较成功实

18、例，具 有很高的推广应用价值。11应用实例本工法成功地应用于福州大学第四学科群工程、锦绣一方、东屿花园等工程，工程质量 满足规范和设讣要求。11.0.1工程概况福州大学第四学科群工程项目，总建筑而积万nf,该工程地上5层。工程地质条件自上 而下为素填上、粉质粘土、中砂、淤泥、卵石、粉质粘上、卵石、强风化花岗岩和中风化花 岗岩。设计采用预应力混凝上管桩，桩端持力层为中风化岩层。场地地下水属孔隙水和裂隙 承压水类型，水位平均埋深为-5. 90m：场地环境类型为II类，地下水对混凝上结构产生弱腐 蚀，对混凝土结构中的钢筋不产生腐蚀。地震设防烈度为7度，场地类别为III类，场地为抗 震不利地段。该工程

19、上部结构为框架结构，最大单桩轴向荷载设汁值为SOOOkN,该工程选 用静力压桩法，圧桩机最大压入力为6600kN,桩入上平均深度为25米，抗拔桩采用6400-B 型PHC桩，设计单桩抗拔承载力特征值为750kN,受压桩均采用P400-B型PHC桩，单桩竖 向承载力特征值为1800RN,抗拔桩采用经设计改进的快速接头技术。锦绣一方项目建筑而积38595. llm该项目桩基采用PHC500-125-A型和PHC300-75-A 型静压预应力髙强混凝上管桩；东屿花园（II标段）工程1113#、1520#楼及幼儿园项 目工程总建筑面积111323 m1,地下两层，建筑面积11136 其中地上最髙32层

20、，建筑总 髙90m。这两个项目均采用本工法，取得良好的社会效益和经济效益。11. 0.2施工情况焊接接桩单桩约30分钟，机械快速接头接桩单桩约15分钟，节约15分钟左右。机械 快速接头对中性更好，施工快速快捷，质量更为稳圧。11.0.3施工评价福建省住房和城乡建设厅在关于加 强预应力混凝上管桩机械快速接头技术推广应用的通知（2010-52号）中，针对福建省近 年来预应力混凝土抗拔管桩施工中存在接头焊接质量问题，明确要求凡是采用预应力混凝上 抗拔管桩的，其接头均应采用管桩机械快速接头技术。在福州大学第四学科群工程项目施工 管理过程中，由于采用了预应力混凝土机械快速接头技术，不但使桩基工程施工速度加快， 而且桩基施工质量更加稳圧可靠，取得了较好的技术效益、经济效益和社会效益。