福建省闽侯县建筑机械厂  林基（350112）

摘  要：目前，众多建筑工程中的管桩连接均采用人工焊接，焊接质量不良引起的焊接问题占了相当比例。本文介绍了预应力混凝土管桩机械快速螺纹连接的构造、特点、施工安装方法及其在工程中的应用情况；这种新的连接方法具有施工工期短，不受气候环境和人为因素的影响，综合经济效益显著等特点。

关键词：管桩机械快速螺纹连接  机械连接特征  施工安装  工程应用  经济分析

一、国内预应力混凝土管桩发展状况及存在的问题

预应力混凝土管桩（简称PHC桩），具有单桩承载力高、抗弯性能好、质量稳定可靠、施工速度快、工期短、施工现场文明和无污染等特点，因此得到建筑领域的普遍认可，被广泛应用于工业与民用建筑、桥梁、港口码头、水利等工程中。预应力混凝土管桩在国内外发展迅速，我国现已有生产厂家百多家，年产量超过一亿米。

管桩现场施打或静压时，一般均要接桩一至三次，众多建筑工程中的管桩连接均采用人工施焊，即先对称焊4～6点，再由两名熟练焊工对称焊接，焊缝要求连续饱满，不得有夹渣或气孔，其层数应在两层以上。每个接头一般约花20分钟焊完，再等焊缝自然冷却（8分钟）后，才能继续施打或压桩。现场施工的实际情况是焊接时马虎从事，焊完后两、三分钟即继续施打沉桩，当接头进入地下水土层时或形成接头淬火或遇水引起脆裂，打入土层后又难以进行检查，无法发现其弊端；稍有偏压时，接头就容易损坏。据国家建筑地基基础工程施工质量验收规程“5.3.2”要求，重要工程应对电焊接头做10%的焊缝探伤检查，但多数建筑工程往往没有做到这一点。据有关方面介绍：福州原“××大厦”、广州“××商住楼”及“××面粉厂”等工程采用人工焊接管桩接头，在检测中发现相当部份桩接驳松动、脱落、错位严重；经抽检试压，实际承载力达不到设计要求给工程带来隐患。

由于焊接质量易受人为因素和天气条件等的影响，因此，如何保证管桩连接质量、寻求一种安全可靠的接头形式，就成为建筑工程中的一项重要课题。近几年来，福建省闽侯县建筑机械厂研制开发成功“管桩（机械）快速螺纹接头”。该项成果已通过福建省建设厅组织的科学技术成果鉴定：“为国内首创、国内先进”，并被国家建设部确定为2004年科技成果推广项目，该项成果申请了国家专利。

二、管桩机械快速螺纹连接技术

1．螺纹连接的构造与特点

管桩机械快速螺纹连接接头是由螺纹端盘、螺母、连接端盘和防松嵌块等组成（如图1所示）。它是通过连接件的机械咬合作用及预应力混凝土管桩端面承压作用，将上一节预应力混凝土管桩中的力传递至下一节预应力管桩上。这种连接方法的创新点是：（1）上下连接构件中的锥度对中机构能确保两桩对接时不产生错位，对中性好，方便、简单；（2）采用螺纹连接两桩，即采用带内勾盘的内螺纹螺母，在对接桩不动的情况下转动螺母，完成两桩对接；（3）现场连接速度快，在实际工程应用中实现两分钟对接完成的神奇效果；（4）质量稳定，采用机械快速螺纹连接技术接桩的各项受力性能均达到国家有关标准的要求。（5）抗拔性能优越，抗拔强度超过桩身轴向抗拉强度标准值。（6）桩与桩连接处的两端板面采用水泥浆处理，顺利通过低应变检测，并获得满意的效果。总之，经过福建省中检所、福州大学岩土工程研究所、福建省建筑工程质量监督检测中心站、福建建专岩土工程研究所等单位的验证机械螺纹连接方法形成的整根桩的受力性能均符合国家有关技术规定。

图1  机械连接组装图

2．施工安装

（1）预埋安装：管桩机械螺纹连接构件在管桩浇注前应按安装端头板方法一样，分别将螺纹端盘和带螺母的连接端盘安装在管桩两端，两端盘平面应和桩身轴线保持垂直。为方便现场施工，在浇注时管桩两端各加装一块挡泥板和垫板工装（如图2所示）。

图2  管桩浇注中的工装使用图

（2）配桩与现场安装：为节约桩身成本，减少不必要损失，施工现场可根据工程实际情况，将工程桩的首节桩尖端头板与末节端头板采用普通的端头板，连接部位采用机械接头（如图3所示）

图3  工程桩连接示意图

（3）在施工中应注意第一根桩立桩时，垂直度应控制在0.3%以内，即可满足接桩要求。在连接过程中按顺序卸下螺纹保护套，松掉螺母中的固定螺钉，两端面螺纹清理干净，桩端面涂上(1:0.33)水泥浆，利用构件中的对中结构进行对接，然后提上螺母按顺时针方向旋紧，再用专用扳手卡住螺母敲紧。具体施工要求可参照“福建省工程建设标准——预应力混凝土管桩机械快速连接接头施工及验收规程（DBJ13—58—2004）”。

3．工程应用

为了验证管桩机械快速螺纹连接技术的可行性，我们进行了以下施工工程试践。

（1）在福州大学、师范学院首期试桩过程中，采用Φ500高强预应力混凝土锤击管桩，承载力为5300（KN），打入深度为48～51米，接桩两次，每次接桩耗时不足3分钟，且操作顺利、桩身垂直度控制良好。经质监部门静载和低应变检测表明：单桩承载力和桩身完整性均符合要求。

（2）福州新华园商住楼中的抗拔桩共有40多根，每根桩长在40米左右，每根桩接桩两次；整个接桩过程控制良好，抗拔试验和桩身完整性经检测均符合要求。

在福建亿源公司厂房、福州洋丰野营用品有限公司和福州瑞钢公司厂房的施工过程中也采用了机械螺纹连接管桩，各项性能都能满足要求。

三、技术经济优势和发展前景

新型快速螺纹接头与焊接接头相比，在技术经济方面的优越性主要表现在以下几个方面：

（1）从每个接头的施工时间来看，采用焊接约需30min，而采用快速机械螺纹接头则仅用2～3min。以Φ400混凝土静压管桩为例，若为焊接，以每根桩（长16m计）有1个接头计算，则每台班可施压128m，但用快速接头法施工则可达192m以上，功效提高约50%；以目前压桩施工市场价40元/m计算，创效可超过13.3元/m，而且施工工期可大为缩短；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，从而节省进场费用。

（2）与焊接施工在雨天无法进行相比，管桩快速机械螺纹连接技术可在任何气候环境下施工，即实现全天候施工，且施工质量可靠、稳定，又不受人为因素的影响，此外，还可节省焊机台班和焊条材料等费用。

（3）管桩快速机械螺纹连接的综合效益显著。虽然接头的连接构件材料及机加工费用略高，采用机械接头的管桩（以Φ400为例）的市场价会比原来提高约5元/m，但从综合效益来看是不会增加施工成本的。预应力混凝土管桩快速接头所需部件只需在工厂进行精密的加工，节省了沉桩施工中现场焊接的工序，且接桩技术简单、易于操作，只要稍加指点就可熟练掌握，连接时灵活快捷，功效和机械利用率均大为提高。即使考虑快速接头部件加工增加的费用，再进行总体综合对比，管桩快速机械连接施工成本也会有所下降。

该快速接头技术日前已通过福建省建设系统的科学技术成果鉴定认为：该快速接头“属国内首创，达到国内领先水平，可在实际工程中应用”，有着良好的发展前景。

四、结语：

  预应力混凝土管桩机械快速螺纹连接，经工程实践检测部门的检测，已在福州地区投入批量生产，采用的工程越来越多，取得良好的经济效益和社会效益。该螺纹连接方法已获得国家专利。为了进一步检验螺纹连接的力学性能，我们又设计了一整套专用的实验设备，供接头力学实验用，该设备也可用来进行管桩及其他接头形式的实验。欢迎洽谈有关业务。

主要参数文献：

1、  福建省工程建设标准《预应力混凝土管桩机械快速连接接头施工及验收规程》DBJ13-58-2004

2、  福建省建筑标准设计《先张法预应力高强混凝土管桩》DBJT13-57

3、  《混凝土结构设计规范》GB50010-2002

4、  《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002

5、  《建筑桩基技术规范》JGJ94-94