第４５卷第３期 ２０１８年２月 工程技术 Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 建筑技术开发 Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ 机械连接竹节桩技术的应用分析 刘德文 （长岭炼化岳阳工程设计有限公司，湖南岳阳４１４０００） ［摘要］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。 ［关键词］预制桩；竹节桩；机械连接 ［中图分类号】ＴＵ４７３．１ ［文献标志码］Ｂ ［文章编号］１００１－５２３Ｘ（２０１８）０３－００８８－－０２ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｂａｍｂｏｏ Ｐｉｌｅ Ｌｉｕ Ｄｅ—ｗｅｎ ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｂａｍｂｏｏ ｐｉｌｅｓ ｉｓ ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｐｉｌｅｓ ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｌｏｏｐ ａｎｄ ｌｏｎｇｉｕｄｉｔｎａｌ ｒｉｂｓ，ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｆｉｌｌｅｄ ｗｉｔｈ ｓｎａｐ—ｉｎ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ｉｔｓ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ，ｐｕｌｌ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｙ ｓｉｔｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｔｏ ａｖｏｉｄ ｔｈｅ ｗｅｌｄｉｎｇ ｏｆ ｉｒｏｎ ｐｌａｔｅ ｅｎｄ ｐｌａｔｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｃｏｓｔ ｏｆｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｈａｓ ａ ｇｒｅａｔ ａｄｖａｎｔａｇｅ． ［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｐｉｌｅｓ；ｂａｍｂｏｏ ｐｉｌｅｓ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ １技术概述 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。 ２机械连接竹节桩的特点 与传统预应力混凝土管桩相比，机械连接竹节桩具有以 下特点。 ２．１外形 机械连接竹节桩沿桩体的外壁成凹凸外形，并在桩周外 侧均匀加设数条纵肋。与光圆的普通预应力混凝土管桩相比， 凸凹外壁及纵肋能有效增强桩身摩擦力，也扩大了桩体的有 效截面积。 ２．２连接接头 机械连接竹节桩上下节桩采用卡扣式机械连接和环氧树 脂、固化剂等组成的专用材料密封，有效避免了端板铁件外 露遭孔内外污水的腐蚀，同时也避免了电焊焊接对桩端混凝 土及墩头造成再次破坏，大幅提高了桩端耐久性。 ２－３与承台的连接 普通空心桩主要通过填芯混凝土及插筋与承台连接。机 械连接竹节桩的桩顶与承台的连接方式分为截桩时和不截桩 时连接。机械连接竹节桩作为不截桩时，通过预置锚固螺母 将锚固钢棒与桩体直接连接，锚固钢筋下端需要做热墩头、 后滚丝工艺处理，滚丝尺寸要求与桩的螺母型号、规格相吻合， 以确保锚固钢筋与桩身连接牢固。截桩时利用专用螺母把桩 身主筋与附加钢筋完整机械连接，若机械连接竹节桩的钢棒 ４沉桩施工 可以利用，即可将钢棒基础与承台直接连接，但锚固长度需 沉桩施工分为锤击法和静压法（静压法又分为抱压式和 满足规范要求。如果不能利用钢棒，则须利用锚固螺母与专 顶压式）两种。 用卡片进行锚固连接。 ４．１打（压）桩机械设备选择 ３选用原则 锤击法通常选用柴油锤、液压锤，不应采用手动自由落锤， 机械连接竹节桩相应类型的选用是根据工程地质情况、 根据工程地质条件、桩尺寸、打入深度及桩密集程度等，合 建设地点的抗震等级、上部结构形式及荷载和沉桩方式（静 理选用锤重和落距。静压法采用液压机械，根据工程地质条 压或锤击）等因素综合分析进行选择。桩型分为Ａ型、ＡＢ 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 型、Ｂ型和Ｃ型４种，对应的有效预压应力值Ａ型４．０ＭＰａ．ＡＢ 得超过机械连接竹节桩本身的承载力极限值。 ４．２机械连接竹节桩施工进场前的外观检查与验收 ４．２．１外观质量检查 收稿日期：２０１７ １１＿（】１ 局部粘皮和麻面累计面积不大于桩总外表面的０．５％，各 作者简介：刘德文（１９６６一），男，湖南攸县人，高级工程师，主要 研究方向为土建设计。 ·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。 处粘皮和麻面深度不大于５ｍｍ，且需作修补。桩身漏浆深度 ８８· 建筑技术开发 工程技术 Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ 第４５卷第３期 ２０１８年２月 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ｌＯＯｒｍｎ，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 通预应力管桩选用桩径６００ｍｍ，桩身混凝土设计强度等级也 为Ｃ６０，桩长分别为普试１８．０ｍ，２５．０ｍ，３０．０ｍ（编号分别为普 试Ｓ１、普试Ｓ２、普试Ｓ３）。 ５．１．３试验结果 竖向抗压静载试验结果如表２所示。 此限。管桩端面混凝土和预应力筋镦头不得高出端板平面。 ４．２．２尺寸允许偏差 尺寸允许偏差如表ｌ所示。 表１管桩尺寸允许偏差 测点数 允许偏差／ｍｍ 桩段长度￡ 测一个点 ＋０．５ Ｌ 端部倾斜 两端各测两个点 ≤Ｏ．５％Ｄ 外径 ≤６００ ＋２ 两端无肋处各测两个点 Ｄ ＞６００ ＋３『２ 壁厚ｔ 两端无肋处各测两个点 ＋１０，０ 保护层厚度 无肋处测量 ＋５．０ 桩身弯曲度 两端各测两个点 ≤Ｌ／１０００且不大于３０ｒａｍ 端面混凝土平面图 测一个点 ＋Ｏ．２ ４．３抗弯试验和检验 可参照ＧＢ １３４７６－－２００９《先张法预应力混凝土管桩》有 关规定执行。 ４．４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。 ４．５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。 ４．６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１．５ｎｉ深左右。 ４ ７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３１１１＿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。 ４．８切桩 若桩顶标高高于设计桩顶标高时，需将高出部分切除。 ５机械连接竹节桩和普通预应力管桩对比 ５．１基桩竖向抗压静载破坏性对比 在某项目同一场地各选用３根机械连接竹节桩和普通预应 力管桩进行基桩竖向抗压静载破坏性对比试验。 ５．１．１场地情况 场地范围内土层的土层地下室开挖范围以上部分为杂填 土、耕土和塘泥，其下土层为强、中风化泥质粉砂岩。管桩 持力层选择强风化泥质粉砂岩。 ５．１．２桩型选用 机械连接竹节桩型号选用Ｔ＿ＰＨＣ—Ａ６Ｏ０＿５６０（１００），桩 身混凝土设计强度等级均为Ｃ６０，三根桩长依次为机试２４．０ｍ， ２６．５１ＴＩ，２４．０ｍ（编号分别为机试Ｓ１、机试ｓ２、机试ｓ３））；普 表２抗压静载试验结果 试桩名称 试桩号 桩长，ｍ 极限承载力／ｋＮ 相应沉降量／ｍｍ 机试Ｓｌ ２４．０ ４５００ １３．４１ 机械连接竹节桩 机试Ｓ２ ２６．５ ４４００ ２９．９０ 机试ｓ３ ２４．０ ４４００ ３１．７２ 普试Ｓ１ １８．Ｏ ３１５０ １３．２４ 普通预应力管桩 普试Ｓ２ ２５．Ｏ ３５００ ２２．２３ 普试ｓ３ ３０ Ｏ ３ ５００ ２２．２３ 由表２中可知，机械连接竹节桩与普通预应力管桩相比， 机械连接竹节桩各级沉降增量变化不大，普通预应力管桩有 变化明显。机试ｓ２和普试ｓ２两种桩的桩长较为接近，其测试 的承载力极限值分别为４４００ｋＮ，３５００ｋＮ，机械连接竹节桩的 承载力比普通预应力管桩提高约２５．７％。 ５．２基桩竖向抗拔承载破坏性对比 在同一场地分别选用３根机械连接竹节桩和普通预应力管 桩进行基桩竖向拔承载破坏性对比试验。 ５．２．１场地情况 桩基所在地质土层主为淤泥质粘土和粉质粘土。 ５．２．２桩型选用 现场机械连接竹节桩选用直径为５００ｍｍ和６００ｍｍ桩 型， 即Ｔ—ＰＨＣ—ＡＢ５Ｏ ４６０（１Ｏ０）、Ｔ—ＰＨＣ—Ｂ５０ ４６０（１００）、 ＰＨＣ－Ｂ６００－５６０（１１０），编号分别为ＫＢＳＺ１、ＫＢＳＺ１、ＫＢＳＺ３； 普通预应力混凝土离心空心方桩选用边长为４５０ｍｍ的桩型， 桩长均为３６．０ｍ，混凝土设计强度等级均为Ｃ８０。 ５．２．３试验结果 竖向抗拔承载破坏性试验结果如表３所示，从表３中可以 看出与普通预应力混凝土离心空心方桩相比，机械连接竹节 桩抗拔承载力得到了很大的提升。 表３竖向抗拔承载试验结果 试桩号 桩型 桩长／ｍ 承载力特征值／ｋＮ ＫＢＳＺ１ Ｔ．ＰＨＣ．ＡＢ５００ ４６０（１００） ３６ ０ ８００ ＫＢＳＺ２ Ｔ－ＰＨＣ．Ｂ５００．４６０（１００） ３６．Ｏ ８００ ＫＢＳＺ３ ＿ｒ＿ＰＨＣ．Ｂ６００ ５６０（１１０） ３６．０ ８００ ＫＢＳＺ４ ＰＨＳ．ＡＢ４５０（２５０） ３６．Ｏ ３００ 注：ＫＢＳＺ１－３为机械连接竹节桩，ＫＢＳＺ４为普通预应力离心方桩 ６结束语 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。 从试验结果可得出，机械连接竹节桩的抗压和抗拔承载 力均高于普通预应力管桩，其中抗压承载力和抗拔承载力均 可提高约２０％以上，节省了工程成本。 参考文献 ［１】周韬．竹节管桩抗拔承载特性研究【Ｄ】．杭州：浙江大学，２０１４． 【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】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，２０１０． ［４］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． ·８９·
