预应力混凝土管桩配桩接头率要求（预应力混凝土管桩啮合式机械快速接头施工工法）

1.前言

预应力混凝土管桩由于单桩承载力高，施工速度快，价格适宜等较多优点，在地基基础工程得到了广泛的应用。由于生产、运输和施工等原因，预制混凝土管桩的桩长有一定的限制，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计桩长，需要在管桩施工时现场接桩。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。在工程施工中常用人工焊接，由两名熟练焊工对称点焊4～6点，焊缝应连续饱满，不得有夹渣或气孔，点焊层数应在两层以上。每个焊接头一般需要花约20分钟，再等焊缝自然冷却8分钟后，才能继续施打或压桩。

经我公司在吸收学习国内工程先进工艺与工程经验的基础上，并在工程实际中应用，为给以后相关施工提供借鉴，在公司领导组织下，结合工程的实践运用，总结、编写了本工法。

2.工法特点

2.1接桩速度快：以每个接头的施工时间计算，采用焊接约需20分钟，而（机械）快速接头仅用时1～2分钟。以φ500mm静压管桩为例，采用焊接每根桩有1个接头计算，每台班可施压18根，若用啮合式（机械）快速接头法施工则可达22根上，工效提高约22%。接桩次数越多效益越显著，特别是对工期要求紧迫的工地，可以有效的提高施工效率。

2.2减少人为和雨天对接桩的影响：啮合式（机械）快速接头对工人的技术水平要求不太高，一般工人经简单培训后即能操作，且容易做到合格。该项技术没有明火操作，且下雨条件仍可施工，施工质量稳定可靠。

2.3防腐性和耐久性好。接头的金属零件均经热镀锌处理，镀锌层较厚，能在恶劣环境中长期使用，另在接头处填涂了防水胶，以上两项措施使其防腐性能更优于焊接接头表面涂防腐漆的效用。

2.4施工质量可靠：当桩底遇到基岩时会产生较大反力，采用传统焊接工艺的接头是硬性固接，易产生偏心弯矩易造成断桩。采用机械快速接桩工艺的接头有一定的有弹性，沉桩时是轴心受力，可有效避免断桩问题。

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

4.1预应力混凝土管桩啮合式机械快速接头技术是一项新型管桩接驳方法，它应用“机械齿块啮合”的原理,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，上节桩的端板内设连接盒，连接盒内置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板上的方形齿端插口插入连接盒，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）。这种新技术不但能够可靠地传递压力,还可以承受弯矩、剪力和拉力。

图4.1-1 连接销与桩端头板连接示意图

5.施工工艺流程及操作要点

5.1工艺流程

图5.1.1 快速管桩施工工艺流程

5.2操作要点

5.2.1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的规定。加工精度为±0.1㎜，厚度偏差＋0.3㎜/－0.5㎜。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。端头板及套箍表面镀锌厚度不应小于7um（见图5.2-1）。

图5.2-1 端头板示意图

图5.2-1 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，其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的规定。加工精度为±0.1㎜，端头倒角3×45°，啮合齿宽度和深度误差小于±0.3㎜。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面热镀锌厚度不小于10um（见图5.2-2）。

图5.2-2 连接销示意图

3、压力弹簧应选用65Mn钢和82B钢，其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的规定。压力弹簧经热处理后，硬度应达到HRC45-50，硬度检测采用HRC硬度计进行。压力弹簧表面热镀锌厚度不小于10um镀锌层厚度的检验均按照《金属锌覆和化学表示方法》GB/T13911的规定进行。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）。

图5.1.2-3 连接盒与弹簧示意图

5.2.2 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置，管桩端头板在管桩桩身强度达标前借助固定卡具的定位，使端头板定位准，并避免预应力筋张拉反弹（见图5.2.1）。

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，外露部分预留大约1m左右以方便接桩作业。把连接销锁接在下节桩的端头板上，锁接前应先清理预留锁接孔，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，定位好后加压送桩，使上、下节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5.2.2-1）。

5.2.3 采用机械快速接头技术进行接桩，工效高，安全可靠，质量稳定，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，以提高基桩承载可靠度：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。

5.4劳动力组织

序号	工种	劳动力计划	备 注	备注
1	测量员	2	负责桩位测量工作
2	桩机操作工	1	负责桩机械操作
3	吊装工	1	负责管桩吊装就位施工
4	辅助工	2	负责管桩接头的快速连接
5	电焊工	1	钢筋焊接

6.材料与设备

6.1材料

6.1.1桩端端头板及桩套箍应采用Q235钢，其材料及机械性能不应低于现行国家标准《碳素结构钢》GB/1700的规定。

6.1.2连接销及连接块应采用45钢，其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的规定。

6.1.3连接槽壳、连接销壳应采用08钢，其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的规定。

6.1.4压力弹簧应采用65Mn钢或82B钢，其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的规定。

6.1.5 机械接头零部件材料的热处理及表面处理应符合下列规定：

1、连接销、连接块经热处理后，硬度应达HRC35-40；压力弹簧经热处理后，硬度应达HRC45～50；

2、硬度检测采用HRC硬度计进行；

3、连接销、连接块、压力弹簧、连接槽壳表面应镀锌,除连接槽壳镀锌层最小厚度不得小于7μm外，其余各项镀锌层平均厚度不得小于10μm,局部最小厚度不得小于Sμm;

4、镀锌层厚度的检验《金属锌覆和化学表示方法》GB/T13911的规定进行；

5主材料表面处理可使用与镀锌同等有效的标准。

6.2设备

表6.2 主要机械设备表

序号	设备名称	用途	备注
1	液压式压桩机	静力压桩施工
2	全站仪	测量放线
3	水准仪	测量标高
4	电焊机	接头补焊
5	游标卡尺、卷尺和线锤	辅助测量和检测

7.质量控制

7.1工法依据规范

7.1.1《建筑地基工程施工质量验收标准》（GB 50202）

7.1.2《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB 50300）；

7.1.3《建筑桩基技术规范》（JGJ 94）；

7.1.4《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106）。

7.1.5《混凝土预制桩啮合式机械接头技术规程》（T/CECS-516）

7.2质量要求

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完整性。

检查方法：抽检数量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1%，且不少于3根。

4、对于桩基有水平承载力设计要求的桩，应进行单桩水平荷载静载试验。

检查方法：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，漆质量和配桩数量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、连接配件按规定涂刷防水隔离剂，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.2.2 质量检查的基本控制项目表

控制项目	质量要求	检验方法
端头板	加工精度小于±0.1mm	直尺、游标卡尺
端头板	加工厚度偏差＋0.3－0.5㎜	-
端头板 板上预留孔	位置相对偏差小于±0.3mm 带螺纹孔位置相对偏差小于±0.1mm	直尺、游标卡尺
连接销及连接块	同时满足加工精度小于±0.1mm	直尺、游标卡尺
连接销及连接块	齿面磕碰深度，小于±0.3㎜	游标卡尺

。

8.安全措施

8.1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。

8.2施工人员必须配戴安全帽。按规定配齐其他安全防护装置。严格按照操作规程和安全规程进行施工，确保施工安全。

8.3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》JGJ 33安全技术规程的规定组织施工，施工前应编制专项施工方案。

8.4对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。

8.5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，配电箱进出线设在配电箱下端。

9.环保措施

9.1全体施工人员认真学习《环境保护法》，切实贯彻环境保护法规，提高全体施工人员的环保意识。项目经理部建立环境监控、掌握环境动态，并认真接受业主和环保部门监督。

9.2加强施工现场管理，坚持文明施工。遵守关于控制环境污染的法律和法规，采取必要的措施，防止施工中的废料、垃圾以及废气、废液等物质对环境的污染；防止扬尘、噪音等物质对环境的污染，采取科学方法，对周围环境的影响减到最低限度。

9.3 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。

9.4施工中应采取有效的环境预防措施，防止工程施工中产生对环境影响的因素。保护绿色植被，尽量保护施工用地范围之外的现有绿色植被不被破坏。

9.5若施工期间当地气候干燥，应及时对施工现场（包括便道）做好扬尘治理措施、使尘土飞扬减少到最低程度。运输易起尘的细料和松散材料时予以覆盖。

9.6控制噪音，减少废气污染。施工应尽量安排在白天，施工采用的施工机械，严禁晚间施工干扰周边居民休息。

9.7拌料场尽量要远离施工人员密集区域，避免“三废”对周围环境的污染。

9.8工程完工后认真清理产生的废料杂物，拆除临时建筑，恢复原有地貌，并将垃圾弃至指定地点，做到工完场清，文明退场。

10.效益分析

10.1社会效益

预应力混凝土管桩啮合式机械快速接头施工工法，机械化程度高，劳动强度低，操作简单，施工噪音小，施工质量和进度均有成熟的保障措施，文明施工、绿色施工均可在本工法施工过程中体现出来，社会效益明显。

10.2经济效益

10.2.1机械接头零部件材料用料普通，来源广，成本低。

10.2.2预应力混凝土管桩啮合式机械快速接头施工工艺成熟，且操作简便，快速有效，适用范围广，经济效益明显。

10.2.3机械快速接头对中性更好，施工快速快捷，质量稳定可靠。

11.应用实例

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