一種深水大直徑樁基鋼筋籠精準定位裝置的應用

覃冠華 李永霞 譚海濤

【摘要：】針對深水大直徑樁基鋼筋籠安裝過程中使用常規(guī)定位方法存在安裝精度差、效率低的問題，文章依托某特大橋的深水大直徑樁基施工，提出了一種新型鋼筋籠定位懸吊裝置，并介紹了該裝置的設計原理、基本構造及使用方法，同時結合現(xiàn)場施工實際論證了該裝置的安裝精確度及實用性。

【關鍵詞：】深水大直徑樁基;鋼筋籠定位;懸吊裝置;新型定位

U443.15A351163

0 引言

隨著我國交通事業(yè)發(fā)展駛入快車道，橋梁建設領域也取得不斷突破。面對施工工藝復雜、涉深水施工的跨江跨海大橋，工程施工技術及工藝也在不斷創(chuàng)新，不斷實現(xiàn)品質(zhì)與效率雙贏的局面[1]。樁基是整個橋梁結構的基礎，其施工質(zhì)量是工程的關鍵控制點之一。鋼筋籠安裝的精準度是影響樁基施工質(zhì)量的重要因素，而目前行業(yè)普遍使用的鋼筋籠定位方法在深水大直徑樁基鋼筋籠安裝施工中的使用效果并不理想，其施工效率低、定位效果差的劣勢較為突出[2-3]。在如今品質(zhì)與效率并重的施工主題下，普通安裝工藝已不能適應現(xiàn)今結構復雜、施工環(huán)境局限大的橋梁樁基施工。因此，針對深水大直徑樁基鋼筋籠準確安裝工藝的研究與創(chuàng)新迫在眉睫，對提高樁基施工質(zhì)量與效率具有十分重要的意義，同時也可為類似工程施工提供參考與借鑒。

1 工程概況

某特大橋位于廣西南寧市橫州市，全長940 m，寬13 m，共16跨，是一座波形鋼腹板連續(xù)剛構橋。主橋橋跨布置為（100+185+185+100）m的波形鋼腹板連續(xù)剛構，墩身為雙肢薄壁墩，基礎為承臺樁基礎。

該橋的3個主墩均位于水中，共有主墩樁基18根。主墩樁基直徑均為2.8 m，6#與8#主墩樁長23.5 m，7#主墩樁長27.5 m，樁基最小入水深度為35.17 m，均屬深水大直徑樁基。鋼護筒直徑為3.0 m，長度分別為22 m、23 m、24 m。由于主墩鋼筋籠較長，施工時分為三節(jié)進行拼接下放。

2 傳統(tǒng)鋼筋籠安裝定位方法的不足

2.1 多節(jié)段鋼筋籠下放工藝流程

驗收孔深、孔徑及鉆孔傾斜度→吊車吊放第一節(jié)鋼筋籠入孔→鋼筋籠至護筒頂面約1.5 m處臨時固定鋼筋籠→吊車吊放第N節(jié)鋼筋籠并與第N-1節(jié)鋼筋籠連接→吊車吊放整體鋼筋籠→鋼筋籠下放至護筒頂面上方約1.0 m處→在預留的4條吊筋上焊接吊環(huán)→使用“十字”法確定中心位→調(diào)整鋼筋籠位置進行對中→繼續(xù)下放至指定高程→復測鋼筋籠中心位→鋼筋籠吊放至懸掛裝置上[4]。

2.2 存在的不足

傳統(tǒng)鋼筋籠安裝方法主要存在以下兩點不足：

（1）鋼筋籠安裝隨機誤差大。下放過程鋼筋籠的平面位置主要依靠鋼筋籠外側的耳筋進行初步限位，達到高程后鋼筋籠的中心位調(diào)整主要依靠吊車機手的操作控制，其精確度與人為操作直接相關，具有很大的隨機性。

（2）鋼筋籠中心位及高程位的調(diào)整效率低。在鋼筋籠下放初步限位的情況下，鋼筋籠中心位調(diào)整范圍大，需要吊車機手不斷配合;鋼筋籠高程位依靠預先計算的吊筋及吊環(huán)長度進行確定，當鋼筋籠下放到懸掛裝置后其高程位置便無法調(diào)整。若吊筋長度設置錯誤，進行高程調(diào)整時需要返工重新焊接吊環(huán)。傳統(tǒng)裝置整體的調(diào)節(jié)性差，施工效率低。

鋼筋籠定位裝置可調(diào)節(jié)性差是導致鋼筋籠安裝過程施工效率低及安裝精度差的主要原因。因此，需要對鋼筋籠的安放裝置進行改進和創(chuàng)新，以提高一次安裝精度且提高鋼筋籠下放的調(diào)整效率，加快整個樁基的施工節(jié)奏。

3 新型鋼筋籠定位裝置的思考與設計

3.1 新型鋼筋籠定位裝置的設計原理

新型鋼筋籠定位裝置需要克服傳統(tǒng)方法的不足，實現(xiàn)一次安裝就位的精度及高效率的位置調(diào)整，為此，可將鋼筋籠的安裝限位分為兩個階段：

（1）鋼筋籠下放過程的限位：鋼筋籠下放過程對其平面位置進行限制，可減少后期調(diào)整平面位置的時間，更高效地將鋼筋籠安裝至懸吊系統(tǒng)上。在鋼護筒圓周安裝可調(diào)節(jié)的平面限位裝置，可在鋼筋籠下放過程中，通過調(diào)節(jié)裝置限制其左右晃動。

（2）鋼筋籠下放到位的調(diào)整：鋼筋籠懸掛后，應能進行高程位的調(diào)節(jié)及平面中心位的微調(diào)節(jié)。初步設想是對懸吊裝置進行改進，通過調(diào)整螺栓與吊筋的連接方式，實現(xiàn)高程位的調(diào)節(jié)。

3.2 新型鋼筋籠定位裝置的結構構造

3.2.1 鋼筋籠下放過程的可調(diào)節(jié)限位裝置

單個裝置設計效果如圖1所示;其安裝于鋼護筒的位置如圖2所示;單個裝置主要材料用量如表1所示。

3.2.2 鋼筋籠下放到位后的懸吊定位裝置

鋼筋籠懸吊定位系統(tǒng)設計構造效果如圖3所示。

懸吊裝置主要材料用量如表2所示。

3.3 新型鋼筋籠懸吊裝置的受力驗算

參數(shù)：吊架梁為雙拼C20a槽鋼，承重梁為雙拼20a工字鋼，吊筋為32 mm精軋螺紋鋼筋，鋼筋籠重24.769 t。下放鋼筋籠時，鋼筋籠會承受泥漿浮力，對懸吊裝置的受力有利，按最不利情況進行計算，所以浮力不計入計算內(nèi)容。

應力驗算工況1：1.2結構自重+1.4鋼筋籠重

變形驗算工況2：1.0結構自重+1.0鋼筋籠重

3.3.1 建立模型

采用Midas Civil 2019軟件建立懸吊裝置有限元模型，進行受力分析。建立梁單元模型，如圖4所示。

3.3.2 計算結果

懸吊裝置經(jīng)過有限元分析，其受力情況如圖5所示。

懸吊定位裝置應力驗算結果如表3所示。

由表3可知，吊架梁及吊筋受力驗算結果均在允許范圍內(nèi)，其計算結果滿足使用要求。

4 新型鋼筋籠限位裝置的使用方法

4.1 施工準備

（1）各節(jié)段鋼筋籠加工成品應組織驗收，驗收合格后按編號合理存放，運輸過程應平穩(wěn)緩行，防止鋼筋籠變形。

（2）鋼筋籠下放前應復核鋼護筒平面位置及垂直度，以保證鋼護筒的安裝精度。

4.2 施工步驟

（1）在鋼護筒頂面一周安裝可調(diào)節(jié)限位裝置。

（2）吊車吊放第一節(jié)鋼筋籠入孔，調(diào)節(jié)限位裝置至合適位置，限制鋼筋籠左右晃動。

（3）第一節(jié)鋼筋籠吊放至高出鋼護筒面1 m處，進行鋼筋籠臨時固定，吊放第二節(jié)鋼筋籠并與第一節(jié)鋼筋籠相連接，去除臨時固定，繼續(xù)下放鋼筋籠。

（4）重復步驟（3），將三節(jié)鋼筋籠全部連接完成后，繼續(xù)下放鋼筋籠至高出鋼護筒面1 m處，再次進行鋼筋籠臨時固定。

（5）分別進行4根主筋與4根吊筋的焊接，去除臨時固定，吊放鋼筋籠至設計高程，測量復核高程位置及平面位置，將4根吊筋穿入懸吊裝置中，扭轉(zhuǎn)螺帽至計算吊筋位置處，再次對高程位置進行復核并調(diào)整。

5 定位效果檢測

依托工程特大橋的18根主墩樁基均采用該新型定位裝置施工。從檢測結果來看，鋼筋籠一次安裝精確度較好，18根深水樁基安裝的平面位置及高程位置偏差均在15 mm內(nèi)，屬于正常的允許偏差范圍，減少了工人返工時間，提高了施工效率。其中檢查結果如圖6、圖7所示。

6 結語

樁基施工質(zhì)量為整個橋梁施工品質(zhì)的基礎，而鋼筋籠的安裝準確與否直接影響樁基的施工質(zhì)量。本文依托某特大橋，針對深水大直徑樁基鋼筋籠安裝，設計了一種新型的鋼筋籠精確定位裝置，闡述了該裝置的使用方法，并進行了安裝效果檢測。從實際使用效果來看，該裝置能夠提高鋼筋籠的一次性安裝精度及施工效率，具有較強的適用性和實用性。

參考文獻：

[1]王 培.公路橋梁樁基鋼筋籠定位施工技術[J].交通世界，2021（28）：115-116.

[2]李志強，張海仙，廖萬林，等.鉆孔灌注樁鋼筋籠快速定位裝置的應用[J].建筑施工，202 43（8）：1 437-1 439.

[3]劉鐵柱，唐淼磊，鄒 磊.橋梁樁基鋼筋籠準確定位的方法探討[J].中華建設，2020（8）：140-141.

[4]秦 猛.一種新型樁基鋼筋籠安裝定位裝置的設計應用[J].西部交通科技，2018（9）：114-117，124.D2357F07-1EC1-47E7-916D-2212900B0125