摘要：预应力管桩快速高强接桩工艺采用分段式机械连接卡固定连接端盘，再用预应力高强钢丝绳环向绑固机械连接卡，从而完成上下管桩的衔接，并在沉桩后对管桩端头板处高压注浆。由此，不仅避免传统焊接施工的局限性，还大大提高了管桩接头抗剪、抗弯及抗拔能力，并有效减小断桩概率，以及提高管桩连接处机械零部件的防腐能力。
关键词：预应力管桩；接桩；施工技术
1 前言
预应力管桩在工程应用中需要采用接桩工艺，接桩方法按施工方式可分为端板焊接法和机械连接法两种。端板焊接法接桩应用在以承受竖向抗压荷载为主的民用建筑的管桩基础中效果较为理想，但诸多路桥、市政工程中的桩基础需要同时承受竖向抗压荷载和竖向抗拔荷载。此时，预应力管桩只采用端板焊接的方式连接，整体桩基的弯矩、剪力及拉力需要焊缝独立承担，不但接桩工序复杂耗时，效率低且焊缝容易脆裂导致接桩不牢固，加上作业条件受天气限制，接桩施工质量十分不理想。机械连接法接桩采用预制的机械零部件固定上下节桩的端板，提高了管桩连接处的抗弯、抗剪和抗拉能力，且作业条件不受天气限制，但传统机械连接法接桩在预应力管桩沉桩后，桩端连接处零部件腐蚀严重，加上机械零部件只采用螺栓等方式固定，整体桩基耐久性较差，一般仍需结合端板焊接施工。
2 工艺原理
2.1 利用“机械啮合”原理将分段式机械连接卡卡设在上下节桩连接端盘的连接槽中，并用螺栓初步固定，再在机械连接卡外壁的凹形企口内设置高强钢丝绳，利用“预应力张拉”原理对钢丝绳施加预应力环向绑扎固定所有连接卡，从而完成两节桩的连接，它可有效提高机械连接件与管桩的连接强度，从而增强接桩强度[1]。
2.2 自留孔及钢销涂覆环氧树脂，其具有优异的粘结强度，且变定收缩率小，它能将钢销与上下节桩粘结在一块，增强锚固能力。
2.3 预应力管桩预制时在桩端连接处预留孔洞，并在吊装前将注浆管安装于管桩内壁，沉桩后，高压注浆，利用浆液裹覆连接处机械零部件，提高连接处的防腐及管桩受力能力。
3 施工工艺流程
预应力管桩快速高强接桩施工工艺流程如图1所示：
图1 预应力管桩快速高强接桩施工施工主要流程示意图
4 操作要点
4.1 预应力混凝土管桩加工制作
根据图纸设计要求，预应力管桩在预制时，于管桩下端部均匀预留3个注浆孔[2]，注浆孔孔径为10mm。
4.2 确定管桩施工方法
根据现场土质和周边环境的实际情况选择管桩的施工方法，主要有静压法和锤击法，由于静压法施工噪音低，桩损小，可作为优先选择。
4.3 机械接头零件加工
1.机械接头的构造
机械快速接头包括机钢销、机械连接卡及钢丝绳，钢销均匀安插在预应力管桩端部自留孔中，机械连接卡固定在上下连接端盘侧部[3]，并用连接螺栓锚固，机械接头的具体构造见图2。
图a 预制管桩剖面图 图b A-A 桩端头板剖面
图2 机械接头构造图
2.机械接头部件生产加工
1）机械连接卡的连接要达到预应力混凝土管桩的受力要求；钢销满足抗拉要求；连接满足抗剪要求。
2）相关机械快速接头加工的尺寸和规格应符合表1的规定，并应符合DBJ/T 15-22-98的规定。
表1 机械接头加工尺寸表
3）出厂质量检查
硬度采用HRC硬度计进行检测，镀锌层厚度的检验按照GB/T2694-2003的规定进行，尺寸检验采用钢卷尺、钢直尺、游标卡尺等测量。
4.4 桩机就位
桩机就位前应对桩机施工范围内的场地铺上一层砖渣并压实[4]，对高低不平地段可用推土机推平。
4.5 压桩
第一节桩露出地面（或静压桩机操作平台）的桩长应控制在0.5~1m。
4.6 调配环氧树脂并灌入自留孔
1.存放后环氧树脂不一定呈液化状态，使用前需再进行调配。
2.在入土桩自留孔中灌入环氧树脂，灌入量达到能够覆盖自留孔内表面即可，因其有优异的粘结性，灌入时应穿戴防护手套，请勿用手直接接[5]。
4.7 安插钢销
在安插钢销时，采用边旋转边插入的方式，以使销钉与预留孔接触面都能布满环氧树脂，当徒手安插困难时，可借助小锤轻锤使其完全插入。安插完成后，再用小油漆刷将环氧树脂均匀涂覆于外露钢销表面。
4.8 起吊第二节桩，就位，下桩插入
起吊第二节桩时应先栓好吊装用的吊绳及索具，启动吊装机，将第二节桩吊入桩机内，然后调整桩身位置，使桩身中心初步对准入土桩的中心，垂直度应控制在0.3%以内，缓慢下桩，两桩接近时将钢销与第二节桩自留孔进行二次对位，再继续下桩直至完全插入（图3）。
图3 起吊第二节桩、下桩
4.9 安装机械连接零部件
1.根据设计图纸，将分段式机械连接卡逐一固定在上下节桩的端板下沿处，初步固定后，再用螺栓进行上下锚固。
2.利用预应力高强钢丝绳对机械连接卡进一步加固，提高节桩的连接强度。两根钢丝绳采用平行式环向绑扎，绑扎时，必须检查钢丝绳是否完全嵌于全部机械连接卡的凹形企口内。
4.10 节桩连接处压力注浆
1.选用的压力注浆泵的泵压不低于7MPa。
2.根据设计桩径合理控制注浆时间，确保浆液在机械连接处完全裹覆零部件。
5 效益分析
5.1 经济效益
1.预应力管桩快速高强接桩技术操作简单、灵活，施工速度快，施工工期可大为缩短，节约人工费用，降低工程总体造价，特别是对工期要求紧的大型工地，还可减少压桩机械的投入，节省进场费用；
2.与传统焊接接桩工艺相比，虽然需要增加接头零部件加工费用，但可节省大量焊机台班和焊条材料等费用，总体综合对比，管桩快速高强连接施工成本有所下降：以深圳市华业玫瑰四季馨园一期工程为例：采用“预应力管桩快速高强接桩”施工工艺，相对传统接桩工艺单根管桩接桩节约造价约90元，节约接桩时间约8min。
5.2 社会环境效益
采用预应力混凝土管桩快速高强接桩施工时，无论采用锤击沉桩还是静压沉桩，均无污染，可免除焊接接头有毒气体、强光对操作工人的身体危害和减少有毒气体对环境的污染，为绿色工程。采用本工法，管桩的质量能得到保证，施工时更安全可靠，该工法推进了管桩施工的技术进步，社会效益明显。
6 结论
预应力管桩快速高强接桩施工技术经过实际工程应用得到如下结论：
1.采用分段式机械连接卡与预应力高强钢丝绳组合连接、固定上下节桩端盘，可大大增强预应力管桩的连接强度，提高管桩的抗拔能力，其抗拔能力超过桩身轴向抗拉强度标准值。
2.接头防腐蚀能力强、耐久性好。接头涉及所有零件都经镀锌处理，并且预应力管桩沉桩后，通过高压注浆裹覆连接接头，防腐能力远远大于普通涂漆防腐。
3.采用机械接头连接，操作简便，对施工人员技术水平要求不高，可排除人为因素对施工质量的干扰。
参考文献：
[1] 钟肇鸿，胡仲明.预应力混凝土管桩快速接头技术[J].广东土木与建筑，2001（12）：20-23.
[2] 张芳芳，牛志荣，李林，等.无端板增强型预应力混凝土管桩的快速接头技术[J].混凝土与水泥制品，2012（5）：38-41.
[3] 卢达洲.预应力混凝土管桩螺纹机械快速连接接头技术[J].福建建设科技，2005（5）：16-17.
[4] 钟肇鸿.预应力混凝土管桩机械快速接头技术[C]// 预制混凝土木桩学术论文集.2004.
[5] 陈加才.预应力混凝土预制管桩机械快速接头连接技术[J].山西建筑，2012，38（11）：56-58.
论文作者:胡德军
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/11/26
标签：预应力论文; 管桩论文; 机械论文; 快速论文; 钢丝绳论文; 混凝土论文; 环氧树脂论文; 《基层建设》2018年第29期论文;