基于機(jī)械連接的預(yù)應(yīng)力混凝土竹節(jié)樁施工技術(shù)

翁益民，鄧志望，季堯先，羅 偉

（1.上海市建設(shè)工程安全質(zhì)量監(jiān)督總站，上海 200032；2.中國建筑第二工程局有限公司華東公司，上海 200135）

0 引言

當(dāng)前高層建筑樁基通常采用鋼筋混凝土灌注樁、預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土空心方樁、預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土空心管樁等，以上樁型在軟土地區(qū)施工效率較低，在鋼筋接頭焊接時(shí)易出現(xiàn)焊接質(zhì)量問題，從而受到地下水腐蝕引起樁基承載力下降，影響上部結(jié)構(gòu)安全。昆山越秀廣電項(xiàng)目所在地存在軟土地基，為解決以上問題，采用竹節(jié)樁施工并優(yōu)化形成基于機(jī)械連接的預(yù)應(yīng)力混凝土竹節(jié)樁施工技術(shù)，取得了良好的效益。

1 技術(shù)原理

1）樁自身側(cè)壁設(shè)置橫向或縱向肋，使截面均勻變化，有效提升樁的抗拔力。

2）上下節(jié)樁之間采用卡扣式機(jī)械連接，并利用環(huán)氧樹脂進(jìn)行密封，確保樁間連接緊密。

3）樁頭螺母與基礎(chǔ)承臺(tái)間采用專用錨固鋼筋連接，施工前預(yù)先彎折45°，一次加工成型并全部處于基礎(chǔ)底板混凝土內(nèi)部，避免連接處彎折損傷。

2 施工工藝

2.1 施工流程

預(yù)應(yīng)力混凝土竹節(jié)樁的施工流程如圖1所示。

圖1 竹節(jié)樁施工流程

2.2 設(shè)備與材料

在預(yù)應(yīng)力混凝土竹節(jié)樁施工前需配備相應(yīng)的施工機(jī)械設(shè)備、檢驗(yàn)用器具和材料等，如表1所示。

表1 樁基施工主要設(shè)備與材料

2.3 操作要點(diǎn)

2.3.1 樁進(jìn)場驗(yàn)收

為保證預(yù)應(yīng)力竹節(jié)樁施工質(zhì)量，在樁進(jìn)場前需進(jìn)行樁身完整性檢查驗(yàn)收，保證樁身無裂縫，樁頭無破損，樁身混凝土必須達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度。為避免雨水長時(shí)間浸泡和腐蝕，竹節(jié)樁堆放場地應(yīng)壓實(shí)平整，并進(jìn)行找坡排水；15m以內(nèi)的機(jī)械連接竹節(jié)樁按兩支點(diǎn)法進(jìn)行堆放，超過15m的應(yīng)增設(shè)支點(diǎn)，各支點(diǎn)應(yīng)在同一水平面。

2.3.2 沉樁施工

竹節(jié)樁可采用錘擊、頂壓及抱壓法施工，為確保樁身完整性，宜優(yōu)先采用抱壓靜壓法進(jìn)行沉樁施工。具體施工要求如下。

1）夾具應(yīng)抱住樁身凸出部位且避開樁身兩側(cè)合縫位置，樁身允許抱壓壓樁力宜根據(jù)工程設(shè)計(jì)確定。

2）嚴(yán)禁抱板固定螺母高出抱板面，宜低于抱板面10mm。

3）在沉樁過程中應(yīng)經(jīng)常觀測(cè)樁身垂直度，保證垂直度偏差不超過0.5%。

沉樁前由測(cè)量專業(yè)人員核對(duì)樁位，確保樁位無誤后方可沉樁；沉樁時(shí)固定端大螺帽應(yīng)朝上，張拉端小螺帽應(yīng)朝下，連接端必須安裝好彈簧、墊片、卡片、中間螺母后方可起吊。竹節(jié)樁起吊垂直度在80°以內(nèi)時(shí)嚴(yán)禁單點(diǎn)拖拉，單點(diǎn)起吊前必須在樁身下端安裝防護(hù)套。

為確保上下節(jié)樁之間連接良好，每節(jié)樁應(yīng)一次性連續(xù)打（壓）到底，接樁、送樁應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，停歇時(shí)間不得超過30min；樁帽和送樁器應(yīng)與竹節(jié)樁匹配做成圓筒形，并應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐打性。此外，為保證樁與樁之間接頭的安全性，最上面一節(jié)樁樁長不小于8m，接樁時(shí)其入土部分的竹節(jié)樁樁頭宜高出地面0.8～1.2m。

2.3.3 樁端質(zhì)量檢查

在下節(jié)樁施工到相應(yīng)標(biāo)高時(shí)，需對(duì)上節(jié)樁兩端端部尺寸進(jìn)行測(cè)量，確保尺寸偏差在允許范圍內(nèi)，同時(shí)需對(duì)連接卡扣件進(jìn)行檢查，待確認(rèn)無損后卸下上、下節(jié)樁兩端的保護(hù)裝置，清理完樁頭接頭殘物后方可起吊施工。

2.3.4 插桿及螺帽安裝

為實(shí)現(xiàn)上下節(jié)竹節(jié)樁良好對(duì)接，在上節(jié)樁張拉端的小螺帽上安裝插桿，在下節(jié)樁的固定端大螺帽里安裝彈簧、墊片、卡片及中間螺帽，并用專用檢測(cè)工具檢測(cè)中間螺帽端面與插桿平臺(tái)距樁端面深度。樁頭連接件大樣如圖2所示。

圖2 樁頭連接件大樣

2.3.5 下節(jié)樁端面涂抹密封膠

當(dāng)上下節(jié)樁對(duì)位完成后，在下節(jié)樁端面采用由環(huán)氧樹脂、芳香胺等按1∶0.6組成的專用密封膠涂抹，為保證樁端密封膠的密封性能，操作時(shí)間必須控制在2min以內(nèi)且涂抹均勻，初凝和終凝時(shí)間分別不超過6h和12h。

2.3.6 插入插桿、檢查樁頂標(biāo)高

密封膠涂抹完畢后需立即在專人指揮下，將插桿與中間套的軸線移到同一條直線，必須同時(shí)準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)3個(gè)以上孔方可緩緩插入，嚴(yán)禁碰撞樁端其他部位。待確認(rèn)上下節(jié)樁完全連接后方可開始?jí)簶?，密封材料宜溢出接口，保證接口無縫隙。為防止密封膠硬化影響密封質(zhì)量，必須在拌制后4h內(nèi)使用完。待最后一節(jié)樁施打完成后按設(shè)計(jì)圖紙要求采用水準(zhǔn)儀檢查樁頂標(biāo)高，防止標(biāo)高不一致導(dǎo)致偏心受力影響結(jié)構(gòu)安全。

2.3.7 樁端鋼筋機(jī)械錨固

在土方開挖后、樁端鋼筋彎折之前需對(duì)樁芯進(jìn)行清理，保證樁芯及樁芯側(cè)壁干凈，還需要涂刷水泥漿或界面劑進(jìn)行保護(hù)。竹節(jié)樁與基礎(chǔ)承臺(tái)連接大樣如圖3所示，為保證樁基與底板的整體性，樁端鋼筋錨固時(shí)需使用管鉗將①號(hào)錨固鋼筋擰入螺母，外漏絲扣不大于2mm；同時(shí)還需要將該錨固鋼筋彎折45°，使其能全部被基礎(chǔ)底板混凝土覆蓋。

圖3 竹節(jié)樁與基礎(chǔ)承臺(tái)連接大樣

2.3.8 放置鋼筋籠、澆筑樁芯混凝土

竹節(jié)樁鋼筋籠應(yīng)按設(shè)計(jì)圖紙要求的規(guī)格、型號(hào)采用集中加工方式進(jìn)行加工，嚴(yán)格保證鋼筋直徑、間距及焊接接長質(zhì)量，且鋼筋籠整體長度應(yīng)滿足竹節(jié)樁長度要求，另外要設(shè)置側(cè)向短支撐保證鋼筋籠沿樁芯徑向分布均勻。待鋼筋籠放置并檢查合格后方可澆筑樁芯混凝土。

3 質(zhì)量控制

竹節(jié)樁施工過程中質(zhì)量控制主要包括上下樁連接安裝允許偏差及尺寸偏差，具體偏差要求如表2，3所示。當(dāng)竹節(jié)樁樁頭異常時(shí)，錨固鋼筋按以下措施進(jìn)行處理。

表2 上下樁之間連接安裝允許偏差

表3 拼接樁的尺寸允許偏差

1）樁頂標(biāo)高高于設(shè)計(jì)標(biāo)高但不高于基礎(chǔ)底板頂標(biāo)高時(shí)，需人工配合機(jī)器將樁頂高出部分破除，且注意保護(hù)鋼棒和螺母。

2）樁頭高于設(shè)計(jì)標(biāo)高且高于基礎(chǔ)底板頂標(biāo)高時(shí)，需先將樁截除至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高向上不小于1m處，確保錨固鋼筋外露不少于1m，然后人工配合機(jī)器將樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以上混凝土破除。

4 效益分析

該機(jī)械連接的預(yù)應(yīng)力竹節(jié)樁設(shè)計(jì)成凹凸形可增加與地下土的接觸面積，按照每層土質(zhì)計(jì)算凸出部分面積取端阻力的30%計(jì)算，與同規(guī)格管樁和方樁對(duì)比，在滿足設(shè)計(jì)要求的抗壓承載力情況下，豎向抗拔承載力一般提高20%～30%，且綜合單價(jià)更低（見表4）。此外，采用機(jī)械連接和環(huán)氧樹脂密封的竹節(jié)樁接樁用時(shí)僅6～8min，而管樁和方樁接樁焊接接頭用時(shí)達(dá)12～15min，施工效率顯著提升。

表4 同規(guī)格樁效益分析

5 結(jié)語

昆山越秀廣電項(xiàng)目采用預(yù)應(yīng)力竹節(jié)樁進(jìn)行樁基施工，利用卡扣式機(jī)械連接和環(huán)氧樹脂密封膠進(jìn)行接樁，通過結(jié)構(gòu)構(gòu)造優(yōu)化設(shè)置橫向或縱向肋，并采用專用錨固鋼筋與承臺(tái)錨固連接，具有施工效率高、抗侵蝕能力強(qiáng)、抗拔力高、整體穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，大大提升了樁基耐久性和結(jié)構(gòu)安全性能且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，可在軟土地區(qū)的同類工程進(jìn)行推廣應(yīng)用。