超長大直徑雙層樁基鋼筋籠制安技術

魏 玉 麟， 王 勇， 許 定 坤， 趙 軍 虎

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610037)

1 概 述

烏魯木齊繞城高速(西線)頭屯河連接線特大橋橋梁全長2 292 m ,該特大橋分為引橋和主橋兩部分，連接線主橋跨徑布置為：82 m+4×150 m+82 m預應力連續(xù)剛構，基礎采用鉆孔灌注樁和矩形承臺，樁基混凝土采用C30水下混凝土，樁徑為2.8 m2.2 m的變截面鉆孔灌注樁，7個承臺共計樁基92根，樁基長度為35～95 m，設計樁頂以下25 m樁徑為2.8 m，25 m以下至設計樁底樁徑為2.2 m。鋼筋籠為雙籠設計，外籠為樁徑2.8 m的鋼筋籠，雙層、雙筋并置設計，共計224根主筋，單米配筋率約為1.5 t；內(nèi)籠為2.2 m樁徑的鋼筋籠，雙筋并置，42組共計84根主筋，內(nèi)籠不分段配筋。

在以往樁基施工中，常用的鋼筋籠制作技術包括卡板成型法、支架成型法、胎具成型法、加勁筋成型法[1]，以及較新滾焊機制作。論工效為滾焊機效率最高，但其投入較大，對場地要求較高。

對于結構復雜、配筋率較大的鋼筋籠則需要定制。目前常規(guī)的制作噸位為7～10 t。該項目6 m長的鋼筋籠重量即達9 t左右，按照27 m鋼筋籠考慮，其需分5段制作，現(xiàn)場需對接4次，效率極低且增加成本，不適用于該項目。當鋼筋籠直徑較大時，若采用胎具成型法或支架成型法，勢必對胎具或支架材料數(shù)量需求較多而造成施工成本的提高，同時，制作工效亦較低；若采用箍筋成型法或加勁筋成型法，其施工精度不易保證。經(jīng)過綜合對比發(fā)現(xiàn)，采用胎模+長線制作法可以有效避免上述弊端。

變截面樁采用雙層鋼筋籠，外層直徑為2.8 m的鋼筋籠為內(nèi)外雙筋，外籠內(nèi)徑為2.47 m，內(nèi)籠加勁筋直徑為1.96 m，若僅采用單個2.8 m打梢盤固定，穿梢外露長度約為60 cm，其力矩不滿足要求；而內(nèi)外籠整體加工相當于每個接頭需接3層鋼筋籠，孔口對接難度極大，基本無法施工。故該項目最終采用疊放打梢盤的方式下設了內(nèi)外兩層鋼筋籠。眾所周知，在軟土地基中提高鉆孔灌注樁承載力的根本途徑是施工變截面樁[2]。因此，雙層鋼筋籠的下設在今后的工程施工中不可避免地會遇到，而疊放打梢盤的方式簡單有效，能夠解決雙層鋼筋籠下設存在的問題。

2 施工工藝

考慮到各種規(guī)格鋼筋籠加工工藝的特點、鋼筋籠籠徑、籠重及籠長等，最終采用胎模+長線法制作鋼筋籠，2.8 m直徑的鋼筋籠長27.5 m，一次加工成型；2.2 m直徑的鋼筋籠最長為97.5 m，單次可制作4節(jié)。采用胎模+長線制作法能夠保證加工精度，采用弧形墊架及十字吊架能夠防止鋼筋籠變形，墊梁+打梢盤的使用能夠保證鋼筋籠下設的精度及安全。

吊架選用十字吊架以保證鋼筋籠受力均勻，防止變形，吊架采用25號槽鋼制作。

成品鋼筋籠采用弧形墊架支撐，以防止因自重大、籠徑大等原因導致鋼筋籠變形，弧形墊架采用Φ32 mm螺紋鋼制作。

孔口對接時，由于施工條件的限制，往往只能使用一套起吊設備，因此，拼接時必須想辦法將已下放至孔內(nèi)的鋼筋籠固定，即所謂的“打梢”[3]。采用矩形打梢盤下設鋼筋籠，由于變截面樁且為內(nèi)外雙層鋼筋籠，采用疊放打梢盤的方式下設需要先下設2.8 m直徑的鋼筋籠，再下設2.2 m直徑的鋼筋籠。鋼筋籠均分節(jié)下設，打梢盤采用25號工字鋼制作，2.8 m直徑的打梢盤內(nèi)側間距為3.1 m，比孔口護筒大10 cm，2.2 m直徑的打梢盤內(nèi)側間距為2.3 m，比籠徑大約10 cm。

3 施工控制要點

3.1 胎模的制作與安裝

3.1.1 胎模的制作

采用6～8 mm厚的鋼板，按照鋼筋籠主筋分布設計圖紙，采用數(shù)控機床按照圖紙切割卡槽，定位腰線以下的部分主筋，在籠頂設置擋頭板以保證籠頂齊平。

3.1.2 胎模的安裝

根據(jù)鋼筋籠直徑制作相應的加工胎模，胎模由支撐橫梁、半弧形鋼圈組成。鋼筋籠的胎座支撐橫梁采用槽鋼制作，間距為2 m，胎模與鋼筋籠胎座的支撐橫梁采用焊接固定，各胎模之間采用Φ20 mm鋼筋連接成整體，并在兩側安裝80～100 cm寬的工作平臺以方便制作鋼筋籠。胎模安裝時，應采用水準儀控制各模板間對應卡槽的水平高度一致，以保證主筋順直。

3.2 鋼筋籠的制作

(1)下料。鋼筋宜采用數(shù)控化機械設備集中下料和加工，下料應采用冷切割，嚴禁用熱切割。

①主筋。根據(jù)樁長、分段配筋長度下料。②加勁筋與定位筋下料。加勁筋下料長度=加勁筋直徑+搭接長度(考慮單面或雙面焊)。

(2)主筋鋼筋的連接。鉆孔樁鋼筋籠主筋的連接采用滾軋直螺紋連接的方式，其具有施工速度快的優(yōu)點[4]。下料后套絲，套絲長度比套筒長度的一半長1～2絲。套絲需經(jīng)常檢查板牙等磨損件以保證套絲質量，絲牙采用通規(guī)止規(guī)檢測。

安裝時，可采用管鉗扳手施擰緊固，被連接鋼筋的端頭應在套筒中心位置相互頂緊，接頭在安裝后其單側外露螺紋宜不超過 2p(p為螺紋的螺距)。

(3)鋼筋籠的制作。

①外層鋼筋制安：將主筋平鋪在胎?？ú蹆?nèi)，頂端頂在擋頭板上并保證頂端位于同一平面。擋頭板間距可與預留筋一致。按照設計間距布置并焊接加勁筋，加勁筋采用雙加緊筋，加勁筋內(nèi)布置三角撐，三角撐需處于同一平面。使用尺規(guī)將主筋逐根與加勁筋焊接，焊接時注意主筋順序，保證錯距并置主筋，應間隔1 cm以方便緊固套筒。

由于外籠為雙筋并置且內(nèi)外雙層，而凈距僅為7 cm，需要對接頭位置的長筋車長絲安裝套筒，短筋車短絲不上套筒。外層并在一起的兩根主筋在順時針方向左短右長，內(nèi)籠與外籠相反以方便緊固套筒，保證連接質量及效率。在其兩端設置六角撐以保證鋼筋籠的圓度，確保對接精度?；\頂預留筋頂加焊4個吊點，用做鋼筋籠孔口對接完成后整體吊裝的定位。

(2)吊點加強筋的安裝：在吊點位置加焊由φ32 mm圓鋼制作的U型環(huán)以保證吊裝安全，U型環(huán)的間距等于主筋的間距。吊點處的吊筋采用φ32 mm(HPB300)圓鋼與豎向主筋φ32 mm(HRB400)進行雙面搭接焊焊接，焊縫長度為10d=320 mm。

(3)內(nèi)層主筋鋼筋：用起重機及滾軸將主筋穿入鋼筋籠內(nèi)，定位第一組主筋位置后，依次焊接剩余的主筋。內(nèi)層主筋的位置與外層主筋的位置應重合，以保證主筋的有效間距滿足鋼筋的連接要求。主筋必須按照既定順序安裝，并保證接頭長短一一對應。

(4)下節(jié)鋼筋籠的制作：先將胎模范圍內(nèi)的主筋上料，用套筒將下節(jié)主筋與上節(jié)主筋連接并保證嚴絲合縫，不留間距。重復步驟(1)～(3)。將聲測管定位環(huán)焊接在加勁筋上，并保證每節(jié)鋼筋籠聲測管定位環(huán)位于同一軸線上，防止聲測管彎曲。將兩節(jié)對應的主筋做明顯標記，以便孔口快速精準對接。

(5)繞筋：將制作好的鋼筋籠骨架吊至繞筋機滾籠支架上。為保證骨架順利滾動，根據(jù)籠重選擇不同型號的鋼筋制成圓環(huán)、套在鋼筋籠兩端。將箍筋通過調直輪焊接在鋼筋籠主筋上，啟動設備，按照調試好的參數(shù)開始繞筋。

(6)驗收：加工完成后，對鋼筋籠進行驗收，待其合格后懸掛標簽，標明孔號、單節(jié)長度及節(jié)數(shù)等信息。

(7)鋼筋籠的存放：鋼筋籠的存放應上蓋下墊，墊架高度應滿足墊高要求。兩側應設置防滾裝置以保證鋼筋籠不發(fā)生滾動。墊架應均勻布置，設置在加勁筋位置，防止鋼筋籠變形。墊架應按照簡支梁進行受力計算，防止墊架坍塌而造成安全事故。

3.3 鋼筋籠的吊裝

3.3.1 吊架及打梢盤

該工程的鋼筋籠吊裝采用6點起吊法。十字吊架材料清單見表1。十字吊架示意圖見圖1。

表1 吊架材料表 /mm

圖1 十字吊架示意圖

打梢盤是由25a工字鋼焊接而成的矩形結構，四周設置4個插銷，通過插銷固定鋼筋籠以便進行機械連接。打梢盤固定鋼筋籠情況見圖2。外籠加強筋外徑為260 cm，打梢盤內(nèi)間距為310 cm，故穿梢伸出長度約為25 cm。內(nèi)籠加勁筋外徑為200 cm，考慮到打梢盤內(nèi)側距離內(nèi)籠加勁筋約為55～60 cm，為防止穿梢變形，在2.8 m打梢盤上使用2.2 m打梢盤固定2.2 m直徑的內(nèi)籠，打梢盤疊放情況見圖3。打梢盤內(nèi)間距為230 cm，穿梢需外露15～20 cm。在每層打梢盤上布置4個穿梢。穿梢采用80 cm×17.5 cm×4 cm(長×寬×厚)鋼板制作。

圖2 打梢盤固定鋼筋籠示意圖

圖3 打梢盤疊放示意圖

3.3.2 鋼筋籠的吊裝

(1)起吊前，做好各項工作，指揮吊機移到起吊位置，司索工在鋼筋籠上安裝鋼絲繩和卡環(huán)，掛上吊車主吊鉤及副吊鉤。

(2)檢查吊車鋼絲繩的安裝情況及受力重心后開始同時平吊。

(3)鋼筋籠吊至距地面0.3～0.5 m后，應檢查鋼筋籠是否平穩(wěn)后主吊慢慢起鉤，根據(jù)鋼筋籠尾部距離地面的距離，隨時指揮副吊配合起鉤。

(4)鋼筋籠吊起后，主鉤慢慢起鉤提升，由副吊配合保持鋼筋籠底部距地面的距離，最終使鋼筋籠垂直于地面。

(5)指揮司索工卸下鋼筋籠上副吊點的吊鉤、鋼絲繩、卡環(huán)，然后遠離起吊作業(yè)范圍。

(6)指揮吊機吊籠入孔、定位，吊機的旋轉應平穩(wěn)，在鋼筋籠上連接牽引繩。下放時應平穩(wěn)、順直、勻速下放。若遇到鋼筋籠卡孔的情況，需要將其吊出并檢查鋼筋籠與孔位是否對中及鋼筋籠吊起狀態(tài)的垂直情況后再吊放，不得強行入孔。

(7)當鋼筋籠每次下放到副鉤吊點時暫停下放，需拆下吊點的吊鉤、鋼絲繩與卡環(huán)，然后繼續(xù)下放。

(8)當鋼筋籠繼續(xù)下放到主鉤吊點時暫停放下并插入穿梢，將鋼筋籠固定在打梢盤上；不得將鋼筋籠安放在護筒頂，然后拆下主鉤吊點的吊鉤、鋼絲繩與卡環(huán)。

(9)在第一節(jié)鋼筋籠吊放完成后，起吊第二節(jié)籠至孔口進行主筋連接，全部主筋連接完成、纏繞箍筋并綁扎牢固、經(jīng)驗收合格后方可下放。

(10)最后一節(jié)鋼筋籠下到孔口位置時，用打梢盤臨時將鋼筋籠支撐在孔口，用水準儀量測此時的測量深度基準面標高，根據(jù)鋼筋籠頂設計標高計算出吊筋長度，將吊筋焊在鋼筋籠主筋上，吊筋吊環(huán)內(nèi)頂面應在同一水平面上。吊筋焊接好后，在鋼筋籠頂端用十字絲找出鋼筋籠中心位置，然后將吊鉤掛在吊筋上并緩緩下至設計位置。在鋼筋籠吊筋吊環(huán)內(nèi)插穿梢，將整個籠體吊掛于打梢盤上，確保鋼筋籠下設位置高度準確。

4 結 語

隨著橋梁跨度的增大，承受橋梁荷載的樁基直徑和長度愈來愈大，樁長多超過100 m，直徑有的甚至達到4.5 m以上。有的鉆孔樁因結構需要將鋼筋籠設計成雙層，從而導致其加工、安裝難度增大[5]。

通過胎模長線法制作鋼筋籠、疊放打梢盤方式下設大直徑大噸位雙層鋼筋籠孔施工技術研究，結合烏魯木齊繞西高速頭屯河連接線特大橋樁基工程的實踐，不斷調整優(yōu)化了施工工藝，確保了所依托工程施工的安全和質量。經(jīng)過該工程的應用和施工實踐，取得了明顯的社會效益。大直徑大噸位雙層鋼筋籠制安技術的成功實施，為在類似 采用“大直徑、大噸位、雙層鋼筋籠”變截面鉆孔灌注樁工程中的推廣應用提供了范例。