預應力鉆孔樁錨固試樁設計與施工

李海珍

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

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.

關鍵詞： 預應力；鉆孔樁；技術

Key words： prestress；bored pile；technology

中圖分類號：U445.55+1 文獻標識碼：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應力結構進行試樁實驗，試樁選擇堤內引橋橋墩樁基礎位置進行，選取橋墩10根工程樁基設計為預應力樁基作為試樁錨樁使用，每根錨樁采用預應力鋼絞線作為中介連接，與其上試樁承臺進行連接錨固，形成試樁結構體系，每四根錨樁為一組試驗檢測一根試樁，共進行三根試樁檢測。提供反作用力，通過預應力張拉連接錨固，實現預應力鉆孔灌注樁成果是實現實驗的關鍵，對于鉆孔樁基由普通鉆孔樁實現成為預應力鉆孔樁也是本實驗的關鍵。

2 預應力試樁結構設計

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應力結構鋼絞線束組成，其中每組需2根工程錨樁每根均設4束鋼絞線，每根鋼絞線下料長度為40m，錨下張拉控制應力為1350MPa。底端錨固，錨固長度設為1.0m，上端為張拉端，待試樁承臺安裝于錨固樁上后，對預應力鋼絞線進行張拉，完成錨固施工。其施工過程中鋼絞線束為柔性結構，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行下放過程監控，很難做到其精確垂直下放定位，且因錨固端在樁基內，結構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構不穩定和卡導管等問題，其施工好比在鍋中下面條一般，需要采取了相應的主動控制的應對措施。

2.1 預應力結構“籠中籠”設計

錨樁中預應力結構約重3.5T，在設計過程中考慮到現場鋼筋籠運輸及安裝過程的可行性，將結構拆分為2部分進行加工，A段總長14m，每2m設置箍圈加強筋一道，箍圈鋼筋和4根輔助鋼筋均采用？準20螺紋鋼筋，預應力穿管與箍圈采用焊接連接，套管外徑15cm，設置16cm外徑連接管，依照設計要求設置預應力套管中到中間距為80cm，為保證結構穩定，確保外露部分穿管間距不因灌注過程發生改變，在距穿管頂1m位置設置80cm長的？準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段搭接焊預留25cm，為方便現場拼裝采取整套順接加工，比照A段既有接頭設置。籠中籠結構對預應力結構整體的穩定性及精確定位發揮了極大的作用。

2.2 錨固端“順接盒”設計

為保證導管順利穿過錨固端，下端設計一個倒正梯臺鋼結構盒子，頂住鋼絞線擠壓頭部位，上端采用？準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向鋼筋，導向鋼筋由施工單位提供。焊接時上端與鋼管焊牢，下端與錨固端導管孔邊緣齊平焊牢，連接應平順不阻礙導管的自由進出。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施工質量和樁基承載力達到設計要求，在順接盒頂、側面、割不同大小的孔眼。同時為保證鋼絞線里不進泥漿與混凝土砂漿，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”的倒梯臺結構一方面能很好地保證導管通過，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量。（圖5、圖6）

3 預應力樁基鋼絞線定位施工

預應力鋼絞線系統下放過程中必須考慮橋向、試樁設備擺放等現場實際存在問題，對外露要求張拉控制的鋼絞線需要嚴格測量放置其位置，一旦造成偏差將會產生試樁承臺無法架設等一系列問題，對試樁的成敗起到關鍵性作用。

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難關。

3.1 結構箍圈加密

原方案中設計“籠中籠”結構內箍圈為4m一道設置，加工后發現其無法滿足結構穩定性需要，為保證其結構的整體穩定性隨即將箍圈改為2m一道設置，加強結構穩定性，便于精確定位，保證其在孔內的順直度。

3.2 定位架設計

使結構能夠定位準確設計了外延定位架裝置，在預應力穿管上焊接2根呈90度40cm長“┍”形的？準20鋼筋，鋼筋為順橋向或垂直橋向，其彎折端與地面呈90度。測量人員經現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，在下放過程中對其進行矯正。

穿管間同樣采用？準20鋼筋平連，保證穿管間距和孔口外露部穩定，外延定位架設置了8個外延點能有效對預應力結構進行及時調整。

3.3 預應力結構吊放環節結構穩定控制

為保證預應力結構穩定，設計了“分節加工，現場拼裝”的施工過程，預應力系統在完成鋼性改造后需進行一次性整體下放，現場完成連接成套后決定采用2臺50T汽車吊配合的方式進行施工。施工場地加征臨時性施工用地300m2作為汽車吊回轉及架立場地。吊車A、B到場后在孔位處兩側等候，由指揮員負責協調兩臺吊車的作業，首先兩臺吊車首尾同時提升，待達到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，確保結構不置產生形變，結構順直之后松開吊車B吊鉤，由吊車A提升結構至孔口準備下放。該施工過程保證了預應力結構在加工完成至下放完成過程中不會發生形變，整體保持順制度，為結構精確定位提供了支持。（圖8）

4 結語

在整個大噸位錨固法試樁現場實際操作過程中我部對全過程進行深挖總結，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注意以下幾點問題：

①對工程錨固樁的灌注要嚴格注意混凝土的配合比，因其灌注高度要求達到相關試驗高程，在至孔口處時其混凝土塌落度應相應調整防止堵管。

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

③對外露的鋼絞線穿管破除盡量采用機械方式，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注意標高控制，試驗要求操作平臺的標高較精確，其預留的可調量較小，若偏差較大將影響試驗效果。

⑤試驗樁反饋數據線在完成預埋后應及時注意保護，在對工作面進行開挖過程中應盡量采用人工清除試驗樁周圍土體，防止對試驗用土工數據線的破換造成無法進行試驗。

錨固法試樁因其準確性及在大噸位領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用，本施工工藝能夠將錨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。

參考文獻：

[1]DB50-5027-2004，鋼筋剝肋滾軋直螺紋連接連接技術規程[S].

[2]張忠婷，丁小學主編.鉆孔灌注樁設計與施工[M].中國建筑工業出版社.

[3]孫慶豐.鉆孔灌注樁施工中常見問題及處理方法探討[J].交通科技，2003（06）.