预应力管桩抱箍接头工法

预应力管桩（PHC）抗拔试验抱箍接头施工工法2019年9月目录TOC\o"1-2"\h\z\u一、前言 2二、工法特点 2三、适用范围 3四、工艺原理 3五、施工工艺流程及操作要点 4六、材料与设备 10七、质量控制 13八、安全措施 13九、环保措施 14十、效益分析 15十一、工程实例 15一、前言由于PHC管桩同时担当端承桩与摩擦桩的角色，承载力高，能够适应各种变化较大的地质条件，因而适合我国地域辽阔，地质情况复杂，建筑种类繁多的国情。可广泛应用于高层建筑、各种低承台桩基础，铁路、公路与桥梁、港口码头、水利设施和市政工程等基础工程。但传统的PHC管桩进行抗拔检测时需要预埋钢筋并灌注桩芯混凝土，且需要混凝土达到100%强度，才能进行抗拔检测试验。使用新型的抱箍接头，大大节省了混凝土材料，缩短了工期，还能不断重复使用实现了定型周转模式，同时对后期的施工提供了方便。通过实际工程的应用发现该抱箍接头连接效果优良，为工程应用中进行抗拔桩的检测提供一种更为便捷且造价节省的新型连接接头。经过现场实践应用取得了良好的效果，现对该工艺进行施工工艺方面的总结，特此形成施工工法，以便推广应用。二、工法特点2.1本工法操作方便，适应范围广，安全可靠。2.2本工法改变了传统预应力管桩浇筑混凝土桩芯上的钢筋焊接在检测设备的检测方法，改用抱箍来连接试验机与抗拔桩，由抱箍螺栓拧紧受力可起到固定、传递荷载作用，且抱箍接头可重复利用，与常规使用的焊接方式比较更安全，且经济合理，降低成本。2.3本工法改变了传统焊接钢筋受力形式，受力明确，桩身用抱箍接头连接固定，桩身上部由抱箍螺栓拧紧受力，属于轴心受力的最佳状态，抗拉性能较好。2.4抱箍接头施工快速便捷：采用传统的焊接接头工艺，每个接头焊接作业时间两人大约共计需要四小时，而采取抱箍接头仅仅需要半个小时。采用抱箍接头可有效节约作业时间，提高经济效益。2.5改变了传统的灌芯混凝土达到100%强度时才能进行抗拔试验，既节约了灌芯混凝土所需的成本，也缩短了工期。2.6各种人为和天气影响小：抱箍接头对工人技术要求不高，经简单的示范后即能上岗作业。不受天气条件的影响，在刮风下雨时不影响施工。三、适用范围适用于预应力管桩进行抗拔试验时的快速接桩检测。四、工艺原理将桩身与三道抱箍进行紧固连接，抱箍两侧通过高强螺栓传递试验检测荷载，将高强螺栓与试验钢筋进行焊接从而形成稳固的受力连接件。将试验机施加的荷载通过抱箍机械接头传递到桩身上，从而完成桩身抗拔检测。五、施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程：施工准备工作→抱箍的制作与加工→抱箍的安装→与检测设备连接→开始检测→抱箍循环到下次检测5.2.施工准备工作5.2.1抱箍应采用Q235碳素钢加工制作而成，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㎜，抱箍表面镀锌厚度不应小于7um。5.2.2高强螺栓其品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求。5.3抱箍的制作与加工5.3.1抱箍是由两个半圆形的钢板通过连接板上的螺栓连接在一起的，安装后能够让钢板和桩身之间紧密贴合，在承受荷载的同时又不会变形。抱箍在桩身上安装后必须与桩身紧密贴合，这是基本要求，为适应各种不同圆度的桩身，抱箍的箍身宜采用不设环向加劲的箍环板。抱箍上的连接螺栓其预紧力必须能够保证抱箍与桩身之间的摩擦力能够可靠的传递荷载。抱箍形式为两只半圆形抱箍内圆，两只抱箍内圆与桩身周边外圆匹配，两只半圆形抱箍侧壁分别设有连接耳，，连接耳与半圆形抱箍构成整体，其横截面形状呈“Ω”，连接耳设有螺栓孔，螺栓孔贯穿紧固螺栓。图2：A-A剖面图图2：A-A剖面图图1：抱箍结构示意图5.4抱箍的安装5.4.1首先检查抱箍的外观状态，抱箍的内壁可以用万能胶粘贴8mm厚的橡胶垫。在桩身的四周要标记好抱箍的安放高度和间距，依次安装好抱箍，其顶面与记号线平齐。5.4.2高强螺栓安装应在结构构件中心位置调整好后进行，其入方向以施工方便为准，并力求一致，安装高强螺栓时，构件的摩擦面应保持干燥，不得在雨中作业。在终拧以后，螺栓丝扣外露应为2至3扣。5.4.3紧固接头上的高强螺栓，应从螺栓群中部开始安装，逐个拧紧。初拧、复拧、终拧都应从螺栓群中部向四周扩展逐个拧紧，每拧一遍均应用不同颜色的油漆做上标记，防止漏拧。5.5与检测设备连接5.5.1通过焊接方式进行连接，宜采用双面焊，当不能进行双面焊时，方可采用单面焊。5.5.2焊缝厚度不应小于0.3d，焊缝宽度b不小于0.8d。搭接焊时，钢筋应预弯，以保证两根钢筋的轴线在同一直线上。弯折角度控制：单面焊1:10，双面焊1:5。焊接时引弧应在搭接纲吉形成焊缝的一端开始，收弧应在搭接钢筋的端头上，弧坑应填满。第一层焊缝应有足够的熔深，主焊缝与定位焊缝应熔合良好，不得烧伤主筋。5.5.3焊缝长度要符合下表规定。钢筋级别焊缝型式焊缝长度Ⅰ单面焊≥8d双面焊≥4dⅡ、Ⅲ单面焊≥10d双面焊≥5d注：d为主筋直径（mm）5.6开始检测5.6.1按照制定的预应力管桩抗拔检测方案进行逐级加载，应符合规范和标准要求。5.6.2荷载可用放置于千斤顶上的应力环、应变式压力传感器直接测定，也可采用连接于千斤顶上的标准压力表测定油压，根据千斤顶荷载—油压串定曲线换算出实际荷载值。一般说来，桩的抗拔承载力远低于抗压承载力，在选择千斤顶和压力表时，应注意量程问题，特别是试验荷载较小的试验桩，采用“抬”的形式时．应选择相适应的小吨位千斤顶。对于大直径、高承载力的试桩，可采用两台或四台千斤顶对其加载。当采用两台及两台以上千斤顶加载时，为了避免受检桩偏心受载，千斤顶型号、规格应相同且应并联同步工作。5.6.3反力装置抗拔试验反力装置宜采用反力桩(或工程桩)提供支座反力，也可根据现场情况采用天然地基提供支座反力；反力架系统应具有不小于1．2倍的安全系数。采用反力桩(或工程桩)提供支座反力时，反力桩顶面应平整并具有一定的强度。为保证反力梁的稳定性，应注意反力桩顶面直径(或边长)不宜小于反力梁的梁宽，否则，应加垫钢板以确保试验设备安装的稳定性。采用天然地基提供反力时，两边支座处的地基强度应相近，且两边支座与地面的接触面积宜相同，施加于地基的压应力不宜超过地基承载力特征值的1．5倍，避免加载过程中两边沉降不均造成试桩偏心受拉，反力梁的支点重心应与支座中心重合。5.6.4加载装置加载装置采用油压千斤顶。千斤顶的安装有两种方式：一种是千斤顶放在试桩的上方、主梁的上面，因拔桩试验时千斤顶安放在反力架上面，比较适用于一个千斤顶的情况，特别是穿心张拉千斤顶，当采用两台以上千斤顶加载时，应采取一定的安全措施，防止千斤顶倾倒或其他意外事故发生。如对预应力管桩进行抗拔试验时，可采用穿心张拉千斤顶，将管桩的主筋直接穿过穿心张拉千斤顶的各个孔，然后锁定，进行试验。另一种是将两个千斤顶分别放在反力桩成支承墩的上面、主梁的下面，千斤顶顶主梁，如下图所示，通过“抬”的形式对试桩施加上拔荷载。对于大直径、高承载力的桩，宜采用后一种形式。5.6.5位移量测装置1)基准桩基准桩的安装按照单桩竖向抗压的要求执行，要注意安装距离。2)基准梁基准梁的一端应固定在基准桩上，另一端应简支于基准桩上，并采取有效遮挡措施。3)百分表或位移传感器桩顶上拔量测量平面必须在桩顶或桩身位置，安装在桩顶时应尽可能远离主筋，严禁在混凝土桩的受拉钢筋上设置位移观测点，避免因钢筋变形导致上拔量观测数据失实。试桩、反力支座和基准桩之间的中心距离的规定与单桩抗压静载试验相同。在采用天然地基提供支座反力时，拔桩试验加载相当于给支座处地面加载，支座附近的地面也因此会出现不同程度的沉陷。荷载越大，这种变形越明显。为防止支座处地基沉降对基推梁的影响，一是应使基准桩与反力支座、试桩各自之间的间距满足JGJ106-2014规范中的表4.2.6的规定，二是基准桩需打入试坑地面以下一定深度(一般不小于1m)。5.6.6对有接头的预制桩，宜在拔桩试验前采用低应变法检测受检桩的桩身完整性。对有接头的预制桩，应验算接头强度。5.6.7单桩竖向抗拔静载试验宜采用慢速维持荷载法。设计有要求时，也可采用多循环加、卸载方法或恒载法。慢速维持荷载法的加卸载分级、试验方法及稳定标准应按JGJ106-2014规范第4.3.3条和4.3.5条规定执行。5.6.8当出现下列情况之一时，可终止加载：1）在某级荷载作用下，桩顶上拔量大于前一级上拔荷载作用下的上拔量5倍。2）按桩顶上拔量控制，当累计桩顶上拔量超过100mm时。3）按钢筋抗拉强度控制，钢筋应力达到钢筋强度设计值，或某根钢筋拉断。4）对于验收抽样检测的工程桩，达到设计要求的最大上拔荷载值。5.6抱箍循环到下次检测完成本次检测后，将抱箍拆下来周转到下根检测试验桩进行使用。5.7抱箍施工控制要点5.7.1箍身应该具有适当的强度和刚度，保证能够传递拉力和摩擦力。箍身刚带制作要紧密贴合在桩身上，钢带范围最好不设加劲板，为了增大箍身与桩身混凝土接触的摩擦，抱箍的内径最好与圆柱桩身直径相差在10mm左右，抱箍与混凝土表面接触处要垫5mm厚的橡胶皮，这样也可以避免钢带和混凝土的接触处会损伤。5.7.2抱箍与桩身之间的正压力是连接螺栓时所施加的，螺栓首先应该进行预紧，然后进行检测，确保螺栓建立起规定范围的预拉力。5.7.3螺栓时两排布置的，外排的螺栓施压时要对箍身产生较大的偏心距，对箍身的传力具有不利影响，预紧螺栓时应该是从里而外的顺序进行，螺栓在布置上一定要紧凑。抱箍焊接检测设备桩芯焊接检测设备抱箍焊接检测设备桩芯焊接检测设备六、材料与设备6.1加工制作材料要求加工钢抱箍的主要材料、零部件，成品件，标准件等产品均进行验收。6.1.1钢材的品种、规格、性能等应符合国家产品标准和设计要求。检查数量：全数检查。6.1.2钢板厚度及允许偏差应符合其产品标准要求，检查数差，每一品种规格的钢板抽查6处。6.1.3钢板的规格尺寸及允许偏差应符合产品标准要求。检查数量：每一品种、规格的型钢抽查6处。检查方法：钢尺和游标卡尺量测。6.1.4钢材表面外观质量除应符合国家现行有关标准的规定外，尚应符合以下要求：当钢材的表面有锈蚀麻点或划痕等缺陷时，其深度不得大于该钢材厚度允许偏差值的1/2钢材表面锈蚀等级应符合现行国家规范标准（涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级）GB8923规定的C级及C级以上。钢材端边或断口处不应有分层、夹渣等缺陷。检查数量：全数检查检查方法：观察检查。6.2焊接材料要求6.2.1焊接材料、品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求。检查数量：全数检查检查方法：检查焊接材料和质量合格证书文件、中文标志及检验报告。6.2.2拉杆、连接钢板。焊接材料应进行抽样复验。复验结果应符合现行国家产品标准和设计要求。检查数量：全数检查检查方法：检查复验报告6.2.3焊条外观：不应有药皮脱落。焊芯生锈等缺陷：焊剂不应受潮结块。检查数量：按量抽查1%，且不应小于10包。检查方法：观察检查。6.3连接用紧固标准件6.3.1主要材料高强度大六角头螺栓连接，副、扭剪型高强螺栓连接副用的高强螺栓，其品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求，出厂时应分别随箱带有扭矩系数和紧固力（预应力）的检查报告等。6.3.2高强度六角头螺栓连结按规范附录B的规定检验其扭矩系数，其检验结果应符合附录B的规定。6.3.3高强螺栓连结，应按包装箱配套供货，包装箱上应标明批号、规格、数量、日期、螺栓、螺帽、垫圈外观表面应涂油保护，不应出现生锈和沾染脏污，螺纹不应损伤。检查数量：按包装箱数量抽查6%且不应小于3箱检查方法：观察检查。6.4焊接焊缝要求6.4.1焊条、焊剂等焊接材料，与母材匹配应符合设计要求及国家现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81的规定。检查数量：全数检查检查方法：检查质量证明书和烘焙记录。6.4.2焊工必须经考试合格并取得合格证书。持证焊工必须在其考试合格项目及其认可范围内施焊。检查数量：全数检查。检查方法：检查焊工合格证及其认可范围的有效期。6.4.3焊缝表面不得有裂缝、焊瘤等缺陷。一级、二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂缝、电弧擦伤等缺陷。且一级焊缝不得有咬边、未焊满根部收缩等缺陷。检查数量：每批同类构件抽查10%，且不应少于3件，被抽查构件中每一类型焊缝按条数抽查6%，且不应少于1条，每条检查1处，总抽查数不应少于10处。检查方法：观察检查或用放大镜、焊缝量规和钢尺检查。6.4.6对一般项目检查：对二级、三级焊缝外观质量标准符合规范附录A中表A.0.1规定。焊缝尺寸允许偏差符合A.0.2的规定。焊缝感观应达到：外形均匀，成型较好，焊道与焊道、焊道与基本金属间过度较平滑，焊渣和飞溅物基本清楚干净。检查数量：每批同类构件抽查10%且不少于3件，被抽查的构件中，每种焊缝按数量各抽查6%，总抽查处不少于6处。检查方法：观察检查。6.5紧固件连结高强度螺栓连结。高强度大六角头螺栓连结终拧完成1h后48小时内应进行终拧扭矩检查，检查结果应符合本规范附录B的规定。螺栓预应力值范围（KN）表6.2螺栓规格M16M20M22M24预应力值P10.9级93~113142~177176~216206~2608.8级62~78100~120126~160140~170七、质量控制7.1质量控制标准7.1.1遵守《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015、《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2013、《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008、《建筑桩基检测技术规范》JGJ106-2014、《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等相关规范标准的规定。7.1.2编制预应力混凝土管桩专项检测方案，对抱箍接头工艺和措施应详细交代，经相关单位审核通过后实施。7.2质量保证措施7.2.1控制项目管桩抱箍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。高强螺栓的材料性能及加工制作偏差应符合相应规范标准要求。高强螺栓终拧后应按规范要求进行检查其拧紧力矩必须符合相关国家和地方现行有关标准。八、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严格按照各项安全法规、《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005《建筑机械使用安全技术规程》JGJ安全技术规程的规定组织施工，施工前应编制有针对性的应急预案。8.3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。8.4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。8.5电焊机应设置在防雨和通风良好的地方，焊接现场不准堆放易燃易爆物品，电焊机开关箱应设置隔离开关和漏电保护器并装设二次空载降压保护器，一次线长度不大于5米。8.6加强雨季施工的安全用电管理，对于地处低洼地段的变配电装置要进行垫高处理，防止水淹；各种室外变配电装置和用电设备要有防雨设施；对于漏电保护装置要进行检查，发现问题及时处理；对于高大机械及其建筑物应做好防雷工作；对于电动工具要加强检查维护工作；作业人员正确使用安全防护用品。九、环保措施9.1严格执行《建筑施工现场环境与卫生标准》