預(yù)應(yīng)力鉆孔樁錨固試樁設(shè)計與施工

李海珍

摘要： 本文根據(jù)德大鐵路黃河特大橋預(yù)應(yīng)力樁基施工實踐，結(jié)合在現(xiàn)場施工過程中預(yù)應(yīng)力鉆孔灌注中施工鉆孔、鋼筋籠下放、預(yù)應(yīng)力鋼絞線定位、預(yù)應(yīng)力張拉的控制技術(shù)，并借用預(yù)應(yīng)力樁基施工過程中“籠中籠”、”順接盒”、定位架等施工輔助措施手段，保證了預(yù)應(yīng)力鋼絞線灌注樁在預(yù)應(yīng)力樁基施工中的關(guān)鍵控制技術(shù)，為以后大長結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力鉆孔樁基施工提供可靠的依據(jù)。

Abstract： Based on the construction practice of the prestressed pile foundation of the Yellow River Super Large Bridge on the Dezhou-Dalian Railway， this paper combines the control technology of construction drilling， steel cage decentralization， prestressed steel strand positioning and prestressed tensioning in prestressed drilling in in-situ construction process， and uses the construction assistance measures such as "cage in cage"， "splice boxes" and positioning frame， to ensure the critical control technology of prestressed steel stranded piles in the construction of prestressed pile foundations to provide a reliable basis for the construction of large-scale structural pre-stressed bored piles.

關(guān)鍵詞： 預(yù)應(yīng)力；鉆孔樁；技術(shù)

Key words： prestress；bored pile；technology

中圖分類號：U445.55+1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）21-0126-03

1 工程概況

德大鐵路黃河特大橋工程試樁采用自錨式預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行試樁實驗，試樁選擇堤內(nèi)引橋橋墩樁基礎(chǔ)位置進(jìn)行，選取橋墩10根工程樁基設(shè)計為預(yù)應(yīng)力樁基作為試樁錨樁使用，每根錨樁采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線作為中介連接，與其上試樁承臺進(jìn)行連接錨固，形成試樁結(jié)構(gòu)體系，每四根錨樁為一組試驗檢測一根試樁，共進(jìn)行三根試樁檢測。提供反作用力，通過預(yù)應(yīng)力張拉連接錨固，實現(xiàn)預(yù)應(yīng)力鉆孔灌注樁成果是實現(xiàn)實驗的關(guān)鍵，對于鉆孔樁基由普通鉆孔樁實現(xiàn)成為預(yù)應(yīng)力鉆孔樁也是本實驗的關(guān)鍵。

2 預(yù)應(yīng)力試樁結(jié)構(gòu)設(shè)計

錨固法試樁由錨樁、試樁、試樁承臺、連接錨樁與試樁承臺的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)鋼絞線束組成，其中每組需2根工程錨樁每根均設(shè)4束鋼絞線，每根鋼絞線下料長度為40m，錨下張拉控制應(yīng)力為1350MPa。底端錨固，錨固長度設(shè)為1.0m，上端為張拉端，待試樁承臺安裝于錨固樁上后，對預(yù)應(yīng)力鋼絞線進(jìn)行張拉，完成錨固施工。其施工過程中鋼絞線束為柔性結(jié)構(gòu)，不具備鋼性，垂直下放定位困難，在樁基隱蔽施工過程中無法進(jìn)行下放過程監(jiān)控，很難做到其精確垂直下放定位，且因錨固端在樁基內(nèi)，結(jié)構(gòu)體積較大且處于同一斷面極易在灌注混凝土過程中造成結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定和卡導(dǎo)管等問題，其施工好比在鍋中下面條一般，需要采取了相應(yīng)的主動控制的應(yīng)對措施。

2.1 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)“籠中籠”設(shè)計

錨樁中預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)約重3.5T，在設(shè)計過程中考慮到現(xiàn)場鋼筋籠運輸及安裝過程的可行性，將結(jié)構(gòu)拆分為2部分進(jìn)行加工，A段總長14m，每2m設(shè)置箍圈加強(qiáng)筋一道，箍圈鋼筋和4根輔助鋼筋均采用？準(zhǔn)20螺紋鋼筋，預(yù)應(yīng)力穿管與箍圈采用焊接連接，套管外徑15cm，設(shè)置16cm外徑連接管，依照設(shè)計要求設(shè)置預(yù)應(yīng)力套管中到中間距為80cm，為保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，確保外露部分穿管間距不因灌注過程發(fā)生改變，在距穿管頂1m位置設(shè)置80cm長的？準(zhǔn)20鋼筋4根，作為水平連接用以確保穿管間距。B段總長14m，與A段搭接焊預(yù)留25cm，為方便現(xiàn)場拼裝采取整套順接加工，比照A段既有接頭設(shè)置?；\中籠結(jié)構(gòu)對預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性及精確定位發(fā)揮了極大的作用。

2.2 錨固端“順接盒”設(shè)計

為保證導(dǎo)管順利穿過錨固端，下端設(shè)計一個倒正梯臺鋼結(jié)構(gòu)盒子，頂住鋼絞線擠壓頭部位，上端采用？準(zhǔn)12mm鋼筋焊在順接盒頂板鋼板上并與鋼管四周焊接，作為錨固端上連接導(dǎo)向鋼筋，導(dǎo)向鋼筋由施工單位提供。焊接時上端與鋼管焊牢，下端與錨固端導(dǎo)管孔邊緣齊平焊牢，連接應(yīng)平順不阻礙導(dǎo)管的自由進(jìn)出。焊接方法如圖4所示。

為了在混凝土澆注時孔底沉渣能夠順利由順接盒里擠出，以消除沉渣并保證鋼絞線錨固長度范圍內(nèi)施工質(zhì)量和樁基承載力達(dá)到設(shè)計要求，在順接盒頂、側(cè)面、割不同大小的孔眼。同時為保證鋼絞線里不進(jìn)泥漿與混凝土砂漿，需在鋼管底口與鋼絞線接觸部位向鋼管與鋼絞線之間用碎布填塞，使鋼絞線與鋼管空隙充分填滿，且在底口處塞填黃油，密封底口。

在錨固樁灌注過程中，“順接盒”的倒梯臺結(jié)構(gòu)一方面能很好地保證導(dǎo)管通過，不會影響正常灌注，另一方面在封孔過程中泥漿能夠順利通過孔眼，保證了工程錨樁的成樁質(zhì)量。（圖5、圖6）

3 預(yù)應(yīng)力樁基鋼絞線定位施工

預(yù)應(yīng)力鋼絞線系統(tǒng)下放過程中必須考慮橋向、試樁設(shè)備擺放等現(xiàn)場實際存在問題，對外露要求張拉控制的鋼絞線需要嚴(yán)格測量放置其位置，一旦造成偏差將會產(chǎn)生試樁承臺無法架設(shè)等一系列問題，對試樁的成敗起到關(guān)鍵性作用。

外露鋼絞線因其在孔口位置直接從泥漿表面伸出，無法實現(xiàn)直接的測量放樣，且在灌注過程中由于混凝土的頂升作用其平面位置很難控制，在前期策劃過程中該問題亦成為一個技術(shù)難關(guān)。

3.1 結(jié)構(gòu)箍圈加密

原方案中設(shè)計“籠中籠”結(jié)構(gòu)內(nèi)箍圈為4m一道設(shè)置，加工后發(fā)現(xiàn)其無法滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性需要，為保證其結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性隨即將箍圈改為2m一道設(shè)置，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，便于精確定位，保證其在孔內(nèi)的順直度。

3.2 定位架設(shè)計

使結(jié)構(gòu)能夠定位準(zhǔn)確設(shè)計了外延定位架裝置，在預(yù)應(yīng)力穿管上焊接2根呈90度40cm長“┍”形的？準(zhǔn)20鋼筋，鋼筋為順橋向或垂直橋向，其彎折端與地面呈90度。測量人員經(jīng)現(xiàn)場實際對定位架外延長度及角度測量，確定其外延定位點坐標(biāo)，在下放過程中對其進(jìn)行矯正。

穿管間同樣采用？準(zhǔn)20鋼筋平連，保證穿管間距和孔口外露部穩(wěn)定，外延定位架設(shè)置了8個外延點能有效對預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行及時調(diào)整。

3.3 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)吊放環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定控制

為保證預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，設(shè)計了“分節(jié)加工，現(xiàn)場拼裝”的施工過程，預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)在完成鋼性改造后需進(jìn)行一次性整體下放，現(xiàn)場完成連接成套后決定采用2臺50T汽車吊配合的方式進(jìn)行施工。施工場地加征臨時性施工用地300m2作為汽車吊回轉(zhuǎn)及架立場地。吊車A、B到場后在孔位處兩側(cè)等候，由指揮員負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)兩臺吊車的作業(yè)，首先兩臺吊車首尾同時提升，待達(dá)到32m左右高度后，尾端吊車B下放尾端，由指揮員控制下放過程，確保結(jié)構(gòu)不置產(chǎn)生形變，結(jié)構(gòu)順直之后松開吊車B吊鉤，由吊車A提升結(jié)構(gòu)至孔口準(zhǔn)備下放。該施工過程保證了預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)在加工完成至下放完成過程中不會發(fā)生形變，整體保持順制度，為結(jié)構(gòu)精確定位提供了支持。（圖8）

4 結(jié)語

在整個大噸位錨固法試樁現(xiàn)場實際操作過程中我部對全過程進(jìn)行深挖總結(jié)，分析整個過程的成功與不足。在今后的大噸位錨固法試樁試驗操作過程中應(yīng)注意以下幾點問題：

①對工程錨固樁的灌注要嚴(yán)格注意混凝土的配合比，因其灌注高度要求達(dá)到相關(guān)試驗高程，在至孔口處時其混凝土塌落度應(yīng)相應(yīng)調(diào)整防止堵管。

②鋼絞線穿管錨固端本方案設(shè)計為應(yīng)用固體油脂及編織袋、等方式進(jìn)行堵塞，現(xiàn)場實際操作應(yīng)充分重視該步驟，對堵塞效果要進(jìn)行檢查，防止因堵塞不夠嚴(yán)密造成水泥漿滲漏而發(fā)生鋼絞線無法進(jìn)行張拉。

③對外露的鋼絞線穿管破除盡量采用機(jī)械方式，避免熱處理對鋼絞線的影響，更禁止采用電焊割除，以免因操作不慎造成對鋼絞線電傷。

④錨固樁樁頭破除過程中應(yīng)注意標(biāo)高控制，試驗要求操作平臺的標(biāo)高較精確，其預(yù)留的可調(diào)量較小，若偏差較大將影響試驗效果。

⑤試驗樁反饋數(shù)據(jù)線在完成預(yù)埋后應(yīng)及時注意保護(hù)，在對工作面進(jìn)行開挖過程中應(yīng)盡量采用人工清除試驗樁周圍土體，防止對試驗用土工數(shù)據(jù)線的破換造成無法進(jìn)行試驗。

錨固法試樁因其準(zhǔn)確性及在大噸位領(lǐng)域的適用性將會在今后的橋梁施工尤其是大型橋梁工程的施工方面得到更廣泛的應(yīng)用，本施工工藝能夠?qū)㈠^固法試樁帶入一個更高的層次，為今后更為安全高效的新試樁工藝邁出堅實的一步。

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