鋼絞線錨樁工法在樁承載力試驗(yàn)中的應(yīng)用

新疆建筑科學(xué)研究院，新疆 烏魯木齊 830054

鋼絞線錨樁工法是一種大噸位荷載試驗(yàn)方法，作為代替荷載試驗(yàn)的一種反力方式，是在錨樁強(qiáng)度達(dá)到要求后，通過夾片、錨具將預(yù)埋在樁身內(nèi)的鋼絞線與試驗(yàn)反力平臺(tái)錨固在一起，為試驗(yàn)提供反力。該工法不需要大量配重，鋼絞線錨固無(wú)須焊接，明顯節(jié)約了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)臺(tái)安裝時(shí)間，不需要反力平臺(tái)，人員可避免高空作業(yè)，是一種可加快試驗(yàn)速度與提高安全性的工藝技術(shù)。

1 工法特點(diǎn)

（1）吊裝過程中，僅需要支墩，反力鋼梁和錨固設(shè)備需要吊裝，不需要使用大量配重塊，有效降低了安裝風(fēng)險(xiǎn)，縮短了吊裝時(shí)間。由于無(wú)須反力平臺(tái)，可以簡(jiǎn)單處理鋼梁支墩下的基礎(chǔ)土，無(wú)試驗(yàn)臺(tái)則沒有因上部重量導(dǎo)致支墩下沉、試驗(yàn)臺(tái)傾覆的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）反力裝置安裝簡(jiǎn)單，無(wú)須掌握電焊等專業(yè)技能，僅普通小工經(jīng)簡(jiǎn)單培訓(xùn)后即可采用張拉千斤頂完成鋼絞線錨固、安裝，可更加高效地完成基樁承載力檢測(cè)任務(wù)。

（3）反力裝置所需工作面小，與堆載法相比對(duì)施工影響程度低。

2 適用范圍

鋼絞線錨樁工法在承載力檢測(cè)試驗(yàn)中適用范圍廣，對(duì)受檢樁無(wú)特別要求，無(wú)論是端承樁還是摩擦樁，均能夠勝任。在工程樁長(zhǎng)度滿足抗拔要求的情況下，亦可利用工程樁作為錨樁，不再單獨(dú)布設(shè)錨樁，只需要適當(dāng)增加縱筋及鋼絞線即可。

3 工藝原理

鋼絞線錨樁工法是使用鋼絞線將反力鋼梁與錨樁錨固在一起，形成試驗(yàn)反力平臺(tái)，錨樁提供抗拔力，千斤頂即可利用該抗拔力作為試驗(yàn)反力對(duì)受檢樁進(jìn)行加載。

鋼絞線與縱筋固定在一起，預(yù)埋于樁身內(nèi)部，通過混凝土黏結(jié)應(yīng)力（即握裹力）提供試驗(yàn)所需拉力。

采用鋼絞線進(jìn)行錨固，提供反力，既可以滿足試驗(yàn)反力要求，又不需要焊工焊接，可在較短的工期內(nèi)完成反力平臺(tái)的安裝工作，并開始進(jìn)行試驗(yàn)。

4 關(guān)鍵技術(shù)

鋼絞線錨樁工法的關(guān)鍵技術(shù)主要包括錨樁設(shè)計(jì)，鋼絞線配置、分布等。

（1）錨樁參數(shù)驗(yàn)算。錨樁裝置所需反力Q應(yīng)為最大試驗(yàn)荷載或設(shè)計(jì)極限荷載Qu的1.2倍。錨樁根數(shù)n根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況而確定，當(dāng)利用工程樁作錨樁時(shí)，設(shè)計(jì)錨樁直徑D與工程試驗(yàn)樁一致。根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告所提供的各巖土層樁側(cè)摩阻力，可根據(jù)下式計(jì)算錨樁設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)[1]：

式中：Q為錨樁所提供的反力，kN；k為設(shè)計(jì)安全系數(shù)，取1.2；Qu為試樁設(shè)計(jì)極限荷載，kN；D為錨樁直徑，mm；n為設(shè)計(jì)錨樁根數(shù)；si為計(jì)算各巖土層的厚度，m；為各巖土層側(cè)摩阻力，kPa；L為設(shè)計(jì)錨樁樁長(zhǎng)，m。

當(dāng)使用工程樁作為錨樁時(shí)，側(cè)摩阻力安全系數(shù)k按＜1.0進(jìn)行選擇，具體取值可根據(jù)設(shè)計(jì)要求選取。每根工程樁所能提供的側(cè)摩阻力可根據(jù)下式計(jì)算：

設(shè)計(jì)主筋可選擇HRB400、HRB500級(jí)螺紋鋼[2]，根據(jù)下式計(jì)算每根錨樁的配筋數(shù)：

式中：n為設(shè)計(jì)錨樁主筋根數(shù)；k為設(shè)計(jì)安全系數(shù)，取1.2；R為每根錨樁所提供的反力，kN；D為主筋直徑，mm；fy為主筋設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度，kN。

錨固采用鋼絞線進(jìn)行錨固，鋼絞線與主筋綁扎在一起預(yù)埋在輔助樁內(nèi)。鋼絞線可按照所需抗拔力，依據(jù)《預(yù)應(yīng)力鋼絞線規(guī)范》（GB/T 5224—2003）[3]選取。

5 工藝流程及操作要點(diǎn)

鋼絞線錨樁工法流程如下：平整試驗(yàn)場(chǎng)地→放置支墩及千斤頂→放置反力鋼梁及鋼絞線錨具→鋼絞線通過鋼梁及錨具固定→固定后鋼絞線張拉（保證受力均勻性）→安裝荷載試驗(yàn)儀器→開始試驗(yàn)。操作要點(diǎn)：鋼絞線錨固采用錨具及配套夾片，如圖1所示。采用穿心千斤頂進(jìn)行張拉，鋼絞線預(yù)留長(zhǎng)度應(yīng)保持在15～25cm，鋼絞線在張拉時(shí)，需要在鋼梁兩側(cè)同時(shí)開始張拉。

圖1 鋼絞線錨固示意圖

6 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)設(shè)備由反力鋼梁（主梁）、支墩、千斤頂、位移傳感器（靜荷載試驗(yàn)儀）、錨具等組成，如圖2所示。

圖2 鋼絞線錨樁工法試驗(yàn)設(shè)備圖

主梁中心與千斤頂中心保持在同一直線上，保證其水平程度滿足要求。

錨具：錨具需嚴(yán)格對(duì)稱布置，禁止平臺(tái)上任意一側(cè)出現(xiàn)鋼絞線及錨具分布不均勻情況。

張拉千斤頂：張拉千斤頂需要專人操作配備了壓力表的泵進(jìn)行張拉，每根鋼絞線的張拉力不應(yīng)偏離設(shè)計(jì)值的10%，通過壓力表進(jìn)行嚴(yán)格控制。

7 應(yīng)用實(shí)例

某工程項(xiàng)目采用鉆孔灌注樁，樁徑為800mm，樁端持力層為圓礫層。工程樁長(zhǎng)12.5m，樁端進(jìn)入持力層的深度不少于4m?；炷翉?qiáng)度等級(jí)為C35；鋼筋采用HRB400。主筋采用10根直徑為18mm的鋼筋，每2000mm布置一個(gè)直徑為14mm的水平加勁箍。

現(xiàn)場(chǎng)采用鋼絞線錨固進(jìn)行單樁豎向抗壓試驗(yàn)方法檢測(cè)3根試驗(yàn)樁，計(jì)算過程如下。

預(yù)計(jì)最大試驗(yàn)荷載為11000kN，采用2根錨樁，每根錨樁需要提供的抗拔力為5500kN，設(shè)計(jì)錨樁直徑D為1100mm，每根試樁設(shè)計(jì)2根錨樁，錨樁設(shè)計(jì)樁徑為1100mm，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為27m。

錨樁的主筋為12根φ18mm的通長(zhǎng)配筋，每2m設(shè)置1道加強(qiáng)筋（φ18mm），除了中軸線上2根主筋，其余10根縱筋每根主筋上綁扎4根φ15.2mm的鋼絞線，即每根錨樁設(shè)置40根鋼絞線，中軸線上2根主筋不綁扎鋼絞線。

現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)均能夠順利完成，可加載到最大試驗(yàn)荷載，試驗(yàn)結(jié)果離散性滿足《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106—2014）[4]的要求，如表1所示。

表1 試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

鋼絞線錨樁工法與傳統(tǒng)鋼筋錨固試驗(yàn)對(duì)比無(wú)明顯短板，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中鋼絞線由于提前進(jìn)行了預(yù)應(yīng)力張拉，比鋼筋受力更均勻，每個(gè)試驗(yàn)臺(tái)安裝過程用時(shí)平均縮短3.5h，在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度合理的情況下，可有效避免夜間施工及安裝檢測(cè)設(shè)備，避免夜間試驗(yàn)，方便各方旁站及采集現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)影像資料。

8 效益分析

鋼絞線錨樁工法的檢測(cè)費(fèi)用比堆載法和鋼筋錨樁法減少了約3300t設(shè)備調(diào)遣及場(chǎng)內(nèi)倒運(yùn)費(fèi)，綜合費(fèi)用低于試壓塊運(yùn)輸費(fèi)，采用3組試驗(yàn)設(shè)備同時(shí)進(jìn)行，吊裝施工費(fèi)用無(wú)明顯增加，調(diào)遣費(fèi)用相對(duì)1套設(shè)備，增長(zhǎng)幅度遠(yuǎn)低于堆載設(shè)備調(diào)遣費(fèi)。

9 結(jié)束語(yǔ)

鋼絞線錨樁工法對(duì)受檢樁樁長(zhǎng)、最大加載值無(wú)特殊要求，更加適用于樁長(zhǎng)較短、側(cè)摩阻力無(wú)法與極限端阻力達(dá)到平衡的試驗(yàn)樁，錨樁法適用性更強(qiáng)，對(duì)工況無(wú)特殊要求，對(duì)受檢樁側(cè)摩阻力無(wú)要求，驗(yàn)算簡(jiǎn)單，無(wú)須考慮試驗(yàn)樁地下水、負(fù)摩阻力等參數(shù)。鋼絞線錨樁法安裝準(zhǔn)備工作時(shí)間較普通鋼筋焊接錨固錨樁法有明顯降低，與自平衡相比無(wú)明顯劣勢(shì)，兩種方法在場(chǎng)地條件具備的情況下均可以在1d內(nèi)完成安裝并開始試驗(yàn)。綜上所述，鋼絞線錨樁工法適用性好，節(jié)約成本，工藝簡(jiǎn)單，可操作性好，可為類似檢測(cè)提供參考。