摘要：近20年来，我国普通预应力管桩产量增加，品质优良，取得显著成绩。目前，管桩生产量基本上以10%～15%的年增长率上升。相比于传统预制桩，它可以解决桩身混凝土开裂问题，且又安全环保，具备工厂生产标准化、质量可靠、施工方便快捷、检测简单及成本低廉等特点，因此在实际工程中得到很好的推广和应用。管桩按混凝土强度等级可分为预应力混凝土管桩（PC管桩）和预应力高强混凝土管桩（PHC管桩）。管桩通过桩侧阻力和桩端阻力来承受上部荷载。为了提高单桩竖向承载力，大都通过提高桩侧阻力或桩端阻力的途径来实现。增加桩端阻力的措施有桩端扩底和桩底注浆等；增加桩侧阻力的措施则有桩侧注浆和采用变截面桩等。目前国内生产的先张法预应力离心混凝土异型桩的形式有很多种，机械连接预应力混凝土竹节桩（简称机械连接竹节桩）是在传统混凝土预制桩基础上经过改进，于2003年研制成功的一种新型异型桩，属于变截面桩。
关键词：机械连接；竹节桩技术；应用
引言
机械连接预应力混凝土竹节桩是采用离心工艺生产、设置了环向和纵向肋、用卡扣式机械连接加环氧树脂填充密封的新型预应力预制桩，与光圆和外方形桩相比，其竖向抗压、抗拔承载力显著提高，且在避免电焊连接端板铁件的锈腐蚀及降低工程造价方面具有很大的优势。
1机械连接竹节桩的技术特性
1）机械连接竹节桩的外形为凹凸带纵横向肋状，提高了桩与土之间的侧摩阻力，每节凹凸外形的底部增加了端部面积，按照每层土质计算凸出部分面积取端阻力的30%计算，与光圆和方外形桩相比，竖向承载力一般可提高15%～20%，竖向抗拔承载力一般可提高20%～30%（具体参数以试桩数据为准），见图1～图3。
图1PHC圆桩 图2T-PHC竹节桩 图3PS方桩
2）上、下节桩采用卡扣式连接和专用密封材料（环氧树脂）进行防腐密封，使上下节桩成为一个连续、完整的整体，有效避免了传统端板铁件外露及地下孔内外污水对铁件产生的氧化腐蚀，同时避免了电焊高温焊接对桩身内预应力钢棒墩头造成破坏。大大降低了施工时间、施工费用（电焊工、电焊条、电）及施工现场质量的不可控性，见图4，图5。
图4传统电焊焊接 图5卡扣式机械连接
3）机械连接竹节桩与承台连接，采用的方式是将锚固钢筋墩粗滚丝直接旋入桩端大螺母内，使其与桩身内部预应力钢筋直线导力，避免传统焊接的错位受力，满足GB50007—2011建筑地基基础设计规范中的规范要求，进一步确保了工程质量与连接性能。
2机械连接竹节桩选用原则
机械连接竹节桩相应类型的选用是根据工程地质情况、建设地点的抗震等级、上部结构形式及荷载和沉桩方式（静压或锤击）等因素综合分析进行选择。桩型分为A型、AB型、B型和C型4种，对应的有效预压应力值A型4.0MPa，AB型6.0MPa，B型8.0MPa，C型10.0MPa。桩径主要有400mm，500mm，600mm抗压桩和抗拔桩的桩身长度一般均大于20m，而目前部分已经可达36m。
（1）当工程地质条件较复杂，桩基设计等级为甲级时，不能选用A型，需选用AB型、B型或C型，最上一节桩箍筋需要加大直径、加密间距。
（2）若工程所在地的土质和地下水对混凝土、钢筋和钢零部件有腐蚀性时，不能选用A型，需选用AB型、B型或C型，同时需对桩身采取有效的防腐措施。
（3）对于既承压桩又抗拔桩时，需根据工程的环境及荷载的大小，不得选用A型机械连接竹节桩，应选用AB型、B型及C型桩。
（4）承压桩需采用承压连接接头，抗拔桩需采用抗拔连接接头，既承压桩又抗拔桩的连接接头也需采用抗拔连接接头。
（5）单根桩多于2节时的抗拔桩其承载力按上部2节计算，否则需进行技术论证后再使用。
（6）同一根桩的各节桩可根据工程具体情况，采用同一直径不同型号的桩径，但连接插杆需配套。
（7）当场地存在较大厚度淤泥等软土或可液化土层时，机械连接竹节桩穿越需考虑其对桩身稳定性和承载力的影响。
（8）减少桩的连接接接头，单桩接头最好不要超过3个，且应选择在桩尖穿越硬土层后进行接桩。
（9）最上一节桩桩长应不少于8m，以减少施工机械设备行走时产生侧向土压力对桩接头的影响。
（10）工程设计时，根据工程的土质等具体情况可采用不同类型的桩尖或无桩尖施工。
3沉桩施工
3.1打（压）桩机械设备选择
锤击法通常选用柴油锤、液压锤，不应采用手动自由落锤，根据工程地质条件、桩尺寸、打入深度及桩密集程度等，合理选用锤重和落距。静压法采用液压机械，根据工程地质条件合理选择配重，配重不宜小于基础单桩承载力的1.2倍，不得超过机械连接竹节桩本身的承载力极限值。
3.2机械连接竹节桩施工进场前的外观检查
局部粘皮和麻面累计面积不大于桩总外表面的0.5%，各处粘皮和麻面深度不大于5mm，且需作修补。桩身漏浆深度不大于5mm，漏浆长度每处不大于200mm，累计长度不大于管桩长度的8%，对称漏浆的搭接长度不大于100mm，也需作修补。局部磕碰深度不大于5mm，每处面积不大于1600mm2。不允许出现表面、环向和纵向裂缝及断筋、镦头、内表面混凝土坍落等现象，但龟裂、水纹和内壁浮浆层中的收缩裂纹不在此限。管桩端面混凝土和预应力筋镦头不得高出端板平面。
3.3放线及桩定位
根据规划部门提供的水准点及设计图纸建筑物定位，测放建筑物各轴线，再据轴线定位点测放每个桩位。为施工过程中校正各轴线点和复核桩位，在不受打（压）桩影响地段设置5个永久性控制点，再利用永久性控制点在施工过程中检查校正轴线定位点和复核桩位，确保桩测放准确，桩位误差要求小于20mm。
3.4探桩
为防止因桩偏位、管塞及桩压不下去等施工质量事故，桩位放线完成后，在桩位处用钢钎探测，若发现地下存在障碍物应及时排除。
3.5吊桩、插桩
检查校正轴线定位点和复核桩位符合要求后，用起重机将管桩从堆放点运到桩架附近并就位，再起吊提升管桩到垂直状态。将桩头套入桩机锤头下部的送桩器，然后将桩尖准确放在桩位上，缓慢地将桩打（压）入土中1.5m深左右。
3.6打（压）桩
先将桩身扶正调直，再用经纬仪检查校正桩身垂直度，满足要求后开始正常打（压）桩。控制打（压）桩速率，每根桩接桩、送桩需连续一次性打（压）到底。接桩时，其入土部分桩头高出地面0.8~1.2m，桩吊到位置时方可安装插杆，并用专用把手拧紧，采用上螺下顶接桩卡扣连接，接桩后的上节压入地下3m后拆卸起吊钢绳。如场地平整后，若地面标高高于设计桩顶标高需送桩时，采用送桩器进行送桩。
3.7切桩
若桩顶标高高于设计桩顶标高时，需将高出部分切除。
结语
竹节桩作为一种新型的预应力混凝土离心桩，改进了传统混凝土预制管桩，侧壁设置横向和纵向肋，增强了桩身摩擦性能，扩大了桩体的有效截面积，进一步提高了桩的承载能力，节省了成本。新型的机械连接方式使得桩的连接方便快捷，安全可靠，加快了施工进度；同时密封材料的使用，起到了很好的防腐蚀作用，提高了桩端接头的耐久性。
参考文献：
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[2]吴春萍，赵心悦.机械连接竹节桩竖向承载力分析[J].安徽建筑大学学报，2015，23（3）：33–37.
[3]鲁良辉，周一一.充足竹轴心受压力学性能试验研究[J].建筑技术，2017，48（5）：532–535.
论文作者:刘颖
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第11期
论文发表时间:2019/1/3
标签：竹节论文; 预应力论文; 机械论文; 承载力论文; 混凝土论文; 管桩论文; 阻力论文; 《建筑细部》2018年第11期论文;