摘要：随着城市化建设脚步的加快，工程建设方面的施工任务越来越多。机械连接竹节桩是在普通混凝土预应力管桩基础上改良发展的一种新型异型桩，属于变截面桩，具有单桩承载力高，耐久性好，施工连接速度快，连接部位强度高，工程造价较低，适用面广等优点，在工业与民用建筑、道路、桥梁、水利等各领域应用十分广泛。本文浅析机械连接竹节桩技术的应用。
关键词：预制桩；竹节桩；机械连接
引言
本工程结构安全等级为二级，设计使用年限为50年，建筑耐火等级为二级，地上建筑面积约217979m2，地下建筑面积约14976m2，地上4~9层，建筑高度17.1~34.6米，建筑抗震烈度6度，建筑结构类型为框架结构。
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)。（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。（3）在相同的腐蚀环境、时间下:传统预应力管桩端板锈蚀引起的锈胀裂缝，会导致管桩的抗拉开裂荷载有明显降低，预应力管桩的破坏形态也将由桩身拉断破坏转变为桩端端板连接接缝破坏(预应力圆桩、方桩皆为端板焊接);而机械连接竹节桩由于采用桩身内部卡扣式机械连接及环氧树脂进行防腐密封的构造，使其端部连接部件能够有效的抵御外界腐蚀环境的侵蚀作用，机械连接竹节桩的破坏形态为桩身拉断。（4）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与验收
3.2.1外观质量检查
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。
3.2.2尺寸允许偏差
尺寸允许偏差如表1所示。
表1管桩尺寸允许偏差
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桩材的吊装和运输
根据桩材的长度来选择合适的吊装方式。当机械连接竹桩的长度在16m时，可以选择采用两支点法或者是两头钩吊法。需要注意两支点的距离最好为整个长度的0.21倍，这样操作起来比较方便。机械连接竹节桩在堆放的过程中，需要保持平整，对于竹节桩长度16m的可以采用两支点的方式进行运输。堆放过程中需要注意的就是堆放的层数不宜超过两层。吊装操作时需要避免桩身和桩机发生碰撞，否则会给桩身带来质量问题。
3.6沉桩操作
沉桩操作时，需要注意连接处的大螺丝钉帽子应该是朝上的，而小螺丝钉帽是应该朝下的，这个大小需要记清楚，不能发生错误。在桩吊的后面位置将插杆安装好，安装完成之后，为了确保牢固性，可以利用专用的工具将其拧牢。然后在对插杆的高度进行测量，一般会使用专用的卡板来完成操作。这主要是为了保证插杆的高度在合理范围内，避免造成更大的误差。操作结束后，需要对机械连接竹节桩的施工垂直情况进行检查，一般利用到的工具是经纬仪，测量起来不仅方便而且准确。机械连接竹节桩的合理误差在3%之内。
结语
机械连接竹节桩设置了环状凹凸肋，增加了其侧壁与土体之间的摩擦力及桩体与土体间有效接触面积，从而提高了桩的承载能力。同时，机械连接竹节桩的连接方式坚固，更能保证连接质量，且施工快速便利。另外，在桩端面使用环氧树脂、固化剂等具有良好密封性能的材料接桩，与普通预应力管桩相比也提高了桩端接头处的耐久性。
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）.
[3]张芳芳.增强型预应力管桩单桩抗拔承载机理的研究[D].太原：太原理工大学，2015.
论文作者:赵玉法,嵇珏
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2019/1/3
标签：竹节论文; 机械论文; 预应力论文; 承载力论文; 长度论文; 管桩论文; 轴线论文; 《基层建设》2018年第33期论文;