鋼絞線錨樁工法在樁承載力試驗中的應用

新疆建筑科學研究院，新疆 烏魯木齊 830054

鋼絞線錨樁工法是一種大噸位荷載試驗方法，作為代替荷載試驗的一種反力方式，是在錨樁強度達到要求后，通過夾片、錨具將預埋在樁身內的鋼絞線與試驗反力平臺錨固在一起，為試驗提供反力。該工法不需要大量配重，鋼絞線錨固無須焊接，明顯節約了現場試驗臺安裝時間，不需要反力平臺，人員可避免高空作業，是一種可加快試驗速度與提高安全性的工藝技術。

1 工法特點

（1）吊裝過程中，僅需要支墩，反力鋼梁和錨固設備需要吊裝，不需要使用大量配重塊，有效降低了安裝風險，縮短了吊裝時間。由于無須反力平臺，可以簡單處理鋼梁支墩下的基礎土，無試驗臺則沒有因上部重量導致支墩下沉、試驗臺傾覆的風險。

（2）反力裝置安裝簡單，無須掌握電焊等專業技能，僅普通小工經簡單培訓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任務。

（3）反力裝置所需工作面小，與堆載法相比對施工影響程度低。

2 適用范圍

鋼絞線錨樁工法在承載力檢測試驗中適用范圍廣，對受檢樁無特別要求，無論是端承樁還是摩擦樁，均能夠勝任。在工程樁長度滿足抗拔要求的情況下，亦可利用工程樁作為錨樁，不再單獨布設錨樁，只需要適當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，形成試驗反力平臺，錨樁提供抗拔力，千斤頂即可利用該抗拔力作為試驗反力對受檢樁進行加載。

鋼絞線與縱筋固定在一起，預埋于樁身內部，通過混凝土黏結應力（即握裹力）提供試驗所需拉力。

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

4 關鍵技術

鋼絞線錨樁工法的關鍵技術主要包括錨樁設計，鋼絞線配置、分布等。

（1）錨樁參數驗算。錨樁裝置所需反力Q應為最大試驗荷載或設計極限荷載Qu的1.2倍。錨樁根數n根據現場具體情況而確定，當利用工程樁作錨樁時，設計錨樁直徑D與工程試驗樁一致。根據巖土工程勘察報告所提供的各巖土層樁側摩阻力，可根據下式計算錨樁設計樁長[1]：

式中：Q為錨樁所提供的反力，kN；k為設計安全系數，取1.2；Qu為試樁設計極限荷載，kN；D為錨樁直徑，mm；n為設計錨樁根數；si為計算各巖土層的厚度，m；為各巖土層側摩阻力，kPa；L為設計錨樁樁長，m。

當使用工程樁作為錨樁時，側摩阻力安全系數k按＜1.0進行選擇，具體取值可根據設計要求選取。每根工程樁所能提供的側摩阻力可根據下式計算：

設計主筋可選擇HRB400、HRB500級螺紋鋼[2]，根據下式計算每根錨樁的配筋數：

式中：n為設計錨樁主筋根數；k為設計安全系數，取1.2；R為每根錨樁所提供的反力，kN；D為主筋直徑，mm；fy為主筋設計抗拉強度，kN。

錨固采用鋼絞線進行錨固，鋼絞線與主筋綁扎在一起預埋在輔助樁內。鋼絞線可按照所需抗拔力，依據《預應力鋼絞線規范》（GB/T 5224—2003）[3]選取。

5 工藝流程及操作要點

鋼絞線錨樁工法流程如下：平整試驗場地→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）→安裝荷載試驗儀器→開始試驗。操作要點：鋼絞線錨固采用錨具及配套夾片，如圖1所示。采用穿心千斤頂進行張拉，鋼絞線預留長度應保持在15～25cm，鋼絞線在張拉時，需要在鋼梁兩側同時開始張拉。

圖1 鋼絞線錨固示意圖

6 試驗設備

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

圖2 鋼絞線錨樁工法試驗設備圖

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：錨具需嚴格對稱布置，禁止平臺上任意一側出現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行張拉，每根鋼絞線的張拉力不應偏離設計值的10%，通過壓力表進行嚴格控制。

7 應用實例

某工程項目采用鉆孔灌注樁，樁徑為800mm，樁端持力層為圓礫層。工程樁長12.5m，樁端進入持力層的深度不少于4m。混凝土強度等級為C35；鋼筋采用HRB400。主筋采用10根直徑為18mm的鋼筋，每2000mm布置一個直徑為14mm的水平加勁箍。

現場采用鋼絞線錨固進行單樁豎向抗壓試驗方法檢測3根試驗樁，計算過程如下。

預計最大試驗荷載為11000kN，采用2根錨樁，每根錨樁需要提供的抗拔力為5500kN，設計錨樁直徑D為1100mm，每根試樁設計2根錨樁，錨樁設計樁徑為1100mm，設計樁長為27m。

錨樁的主筋為12根φ18mm的通長配筋，每2m設置1道加強筋（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，即每根錨樁設置40根鋼絞線，中軸線上2根主筋不綁扎鋼絞線。

現場荷載試驗均能夠順利完成，可加載到最大試驗荷載，試驗結果離散性滿足《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ 106—2014）[4]的要求，如表1所示。

表1 試驗結果統計表

鋼絞線錨樁工法與傳統鋼筋錨固試驗對比無明顯短板，整個實驗過程中鋼絞線由于提前進行了預應力張拉，比鋼筋受力更均勻，每個試驗臺安裝過程用時平均縮短3.5h，在現場調度合理的情況下，可有效避免夜間施工及安裝檢測設備，避免夜間試驗，方便各方旁站及采集現場檢測影像資料。

8 效益分析

鋼絞線錨樁工法的檢測費用比堆載法和鋼筋錨樁法減少了約3300t設備調遣及場內倒運費，綜合費用低于試壓塊運輸費，采用3組試驗設備同時進行，吊裝施工費用無明顯增加，調遣費用相對1套設備，增長幅度遠低于堆載設備調遣費。

9 結束語

鋼絞線錨樁工法對受檢樁樁長、最大加載值無特殊要求，更加適用于樁長較短、側摩阻力無法與極限端阻力達到平衡的試驗樁，錨樁法適用性更強，對工況無特殊要求，對受檢樁側摩阻力無要求，驗算簡單，無須考慮試驗樁地下水、負摩阻力等參數。鋼絞線錨樁法安裝準備工作時間較普通鋼筋焊接錨固錨樁法有明顯降低，與自平衡相比無明顯劣勢，兩種方法在場地條件具備的情況下均可以在1d內完成安裝并開始試驗。綜上所述，鋼絞線錨樁工法適用性好，節約成本，工藝簡單，可操作性好，可為類似檢測提供參考。