竹节桩

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新兴的异型桩基础---预应力混凝土竹节桩

【提要】竹节桩是桩身沿轴线方向有等间隔竹节状(环状)突起的环形截面预应力混凝土桩。通过对预应力混凝土竹节桩的成桩工艺、质量控制以及桩承载机理的介绍，展现了这种桩基形式的优越性能，对软土地基加固领域产生一定的积极影响。

【关键词】竹节桩；成桩工艺；承载机理

引言

目前管桩已占全国水泥制品行业产值的50%左右。预应力混凝土竹节桩是近来出现的新型桩基类型，通过对桩身的截面进行变化，使桩身与土体接触更加紧密，侧摩擦力严重加大，提高承载能力，且施工简便，过程可控制，优势较为突出。以下就该桩型进行了详细的分析探讨。

1. 预应力混凝土竹节桩简介

管桩分为后张法预应力管桩和先张法预应力管桩,预应力混凝土管桩（PC管桩）和预应力混凝土薄壁管桩（PTC管桩）及高强度预应力混凝土管桩（PHC 管桩)。

先张法预应力管桩是采用先张法预应力工艺和离心成型法制成的一种空心筒体细长混凝土预制构件，主要由圆筒形桩身、端头板和钢套箍等组成。

竹节桩、带肋竹节桩按外径分为300mm、350mm、400mm、450mm、500mm、550mm、600mm、650mm、700mm、800mm、900mm、1000mm、1100mm、1200mm等规格,按混凝土有效预压应力值分为A型、AB型、B型和C型。薄壁竹节桩、薄壁带肋竹节桩按外径分为300mm、350mm、400mm、450mm、500mm、550mm、600mm等规格。

本实用新型竹节式预应力管桩，包括桩身，其特征在于所述桩身上间隔设有承重盘。在原有桩身的基础上增加多个承重盘受力台，形成竹节式形状，增加了接触面积和桩侧的摩阻力，同时承重盘在压桩时可以部分消除桩身所受到的抱压力，不易压坏管桩。竹节桩按混凝土等级分为：C80、C100。相同直径的桩，增加承重盘的桩相应提高承载力10-20％。在同样承载力的情况下，可以降低生产成本、降低施工难度；在同样工程造价的情况下，大幅度提高桩身承载力。

1.1 成桩工艺

介绍一种较为实用的方法，即静钻根植桩工法。该方法采用特种钻机进行预钻孔，达到设计深度时扩底，扩至设计直径和高度时向孔里注入水泥浆形成水泥土。然后进行配桩，钻孔比桩直径大一定尺寸，将钢管放入孔内，分节向钢管内吊入预制桩，并保证连接牢固。接桩时，由专业焊工把各节桩焊接成整根桩，为确保焊接质量，应采用二氧化碳气体保护焊，沿桩周对称、分层焊接。最后进行植桩，把整根桩吊到相应位置，植入打好的桩孔内，同时向孔内注浆，水泥强度达到设计值时，竹节桩扩大头部分被固定，从而可以提高桩的承载能力。

静钻根植桩工法的优势之处在于以下几方面：通过采用竹节桩、复合配筋桩等多种桩行组合及扩底、注浆技术、大幅提高桩基的抗压、抗拔、抗水平承载力；施工全程可视、可控、设备全自动监控、智能化管理，全面保证施工质量；预钻孔沉桩，对桩身无损伤；通过钻机电流，可检测持力层变化状况，无需截桩；无挤土，无噪声，无泥浆排放，从根本上解决了工程建设泥浆排放的问题，具有良

好的社会效益；桩身强度充分利用，与传统桩基相比，同等承载力条件下碳排放量可减少50%，绿色环保；桩身和桩接头有水泥土保护，提高抗腐能力；可选用简单，快捷，性能可靠的机械连接方式，确保接桩的可靠性及施工的高效性；施工效率高，单机单日沉桩可达300m以上，单位工程桩基造价与钻孔灌注桩相比节约20%左右。

1.2质量控制

预应力管砼桩（上节）一般不宜截桩，如遇特殊情况确要截桩时，应采用有效措施以确保截桩后的质量，截桩应采用锯桩器（如砼切割器、液压紧箍式切断机、液压千斤顶式截桩器等），严禁采用大锤横向敲击截桩或强行扳拉截桩。

预应力混凝土异型桩和预应力混凝土薄壁异型桩用混凝土强度等级不得低于C60,预应力高强混凝土异型桩用混凝土强度等级不得低于C80。预应力钢筋放张时,异型桩的混凝土抗压强度不得低于45MPa。

对预应力混凝土竹节桩应进行出厂检测，内容包括混凝土抗压强度、外观质量、尺寸允许偏差和抗裂性能等。此外还应进行型式检测，包括钢筋骨架配筋、端板尺寸及其偏差、混凝土抗压强度、外观质量、尺寸允许偏差、保护层厚度、抗弯性能等方面。

要做桩身完整性检测，一般采用低应变反射波法，或者孔内摄像法等等，检测桩身是否存在缺陷，并对缺陷进行评价，若出现严重缺陷需对桩进行处理，以实现其工作性能。确定桩身完整之后再做基桩静载荷试验，对试验桩进行分级加载，最大荷载应为单桩设计承载力的2倍，观测桩顶的沉降量，卸载时观测桩顶的回弹量，对沉降量和回弹量应依标准严格控制，确保桩基础发挥其应有的作用。

1.3 承载机理

竹节桩有较大的承压能力，又有较强的抗拔能力。由于多支盘的存在，可增加桩的稳定性和桩的端阻力。用液压挤扩形成支盘，对各分支和承力盘施以三维静压，支盘周围的土体被挤密加固，灌入混凝土后，支盘与混凝土桩身紧密结合为一体，提高了桩土共同作用的能力。

多支盘桩的承力盘的盘径较大，当主桩桩径在500~1000mm时，盘径可达

到1200~2000mm。其面积比主桩截面大4~5.17倍，故竹节桩能充分利用桩身上下各部分的硬土层，使摩擦桩成为变截面的多支点摩擦端承桩，使建筑结构更加安全稳定，沉降变形大大减小，并具有大直径扩底桩和夯扩桩的特点。

竹节桩为渐进压缩型桩，它可以根据需要对不同土层进行加固处理，通过调整支盘的间距来满足不同承载力的要求，充分利用承载力较高的土层，从而能够缩短桩长，缩小桩径，减少桩数,达到质量优、工期短、节约投资的目的。

由于竹节桩单桩竖向承载力机理比一般混凝土灌注桩更加复杂，影响桩基承载力的因素也很多。因此竹节桩承载力中很多问题有待于进一步研究。

2.结语

预应力混凝土竹节桩作为一种新兴的异型桩基础形式，其技术水平虽尚未达到绝对成熟的高度，但相对于其它桩型的优越性已经被业界所认同，在软土地基处理领域的发展空间很大，对工程建设等领域将产生一定的积极影响。

参考文献：

[1] 严志隆. 发展预应力混凝土桩若干问题的思考[J]. 混凝土世界. 2012(12)

[2] 《静钻根植先张法预应力混凝土竹节桩》2012浙G37