預應力管樁抗拔靜載試驗免焊反力鋼盤連接技術

王光輝，宋晨旭，鄧志宇

（1.深圳市鹽田區(qū)工程質量安全監(jiān)督中心，廣東 深圳 518000；2.深圳市工勘巖土集團有限公司，廣東 深圳 518063）

0 引言

預應力管樁因其樁身強度高、抗裂性好、施工速度快、綜合造價較低等優(yōu)點，已在樁基礎工程中廣泛應用，在裙樓地下室設計通常作為抗拔樁使用［1-3］。傳統(tǒng)預應力管樁抗拔靜載試驗，需要現場通過焊接延長管樁內填芯鋼筋固定在千斤頂上方反力承載鋼板上，再由千斤頂加載系統(tǒng)對反力鋼板施加頂升荷載［4］，具體抗拔靜載荷試驗現場如圖 1 所示。

圖1 傳統(tǒng)抗拔靜載試驗裝置

采用此種反力傳導連接方法時，抗拔試驗前必須對管樁頂部的填芯鋼筋進行焊接接長，現場準備時間長，并且焊接過程中存在一定安全隱患；同時，需要損耗一定數量的鋼筋；另外，如果焊接操作不當，試驗過程中容易出現焊接處脫焊，將被迫終止檢測［5］。

為了提高預應力管樁抗拔靜載試驗檢測效率，克服傳統(tǒng)抗拔樁試驗存在的弊端，本技術采用一種新型的反力傳導鋼盤，將管樁樁頂的填芯鋼筋通過錨具固定在反力鋼盤頂面，主力鋼筋下端穿過反力鋼盤中心孔與鋼盤底端螺母擰緊，主力鋼筋上端通過穿心千斤頂及其上部帶孔承壓鋼板，用螺母擰緊固定，形成一種新型反力傳導系統(tǒng)進行管樁豎向抗拔靜載試驗，現場操作便捷、安全環(huán)保、循環(huán)使用經濟高效，并形成了檢測連接新技術。

1 工程概況

深圳某工程位于深圳市龍崗區(qū)平湖街道輔城坳村，東側為清平高速。

1.1 管樁施工情況

預應力管樁樁徑 500 mm，設計樁長 18～34 m，樁身強度 C 80，抗拔承載力設計值為 500 kN，抗拔試驗樁共 8 根。

1.2 檢測情況

2020 年 6 月，筆者單位開展了管樁抗拔靜載試驗。由于現場工期緊張，為盡快完成檢測，現場采用新型反力鋼盤進行抗拔試驗。本工程管樁采用 6 根φ22 mm 填芯鋼筋，單根試驗抗拔力 1 000 kN，由于采用新型反力鋼盤，現場無需焊接，安裝方便，大大縮短準備工作時間，工作人員全天駐場，以每天 1 根的速度完成了檢測，加快了檢測速度。

2 預應力管樁抗拔靜載試驗免焊反力鋼盤連接工藝

2.1 適用范圍

1）適用于樁徑不超過 600 mm 的預應力管樁抗拔靜載荷試驗。

2）適用于試驗荷載不超過 1 200 kN 的抗拔靜載試驗（配置精軋螺紋鋼鋼筋直徑 40 mm）。

3）當試驗荷載超出 1 200 kN 時，通過增大主力鋼筋的型號以滿足抗拔力要求。

2.2 工藝原理

采用的新型預應力管樁抗拔現場試驗裝置，主要由加載系統(tǒng)、反力支座系統(tǒng)、反力傳導系統(tǒng)組成，具體如圖 2 所示。本技術主要針對傳統(tǒng)抗拔樁靜載荷試驗的反力傳導系統(tǒng)進行改進創(chuàng)新，其反力傳導系統(tǒng)主要由反力鋼盤、錨具、主力鋼筋構成。

圖2 反力鋼盤傳導系統(tǒng)構成示意圖

2.2.1 反力鋼盤

1）反力鋼盤作為抗拔荷載傳導的連接中心，其為主要的受力結構裝置，材料選用合金鋼，形狀為圓盤形，直徑 400 mm、厚度 70 mm（見圖 3）。

圖3 反力鋼盤實物圖

2）反力鋼盤中心開孔φ50 mm，用于旋入擰緊直徑 40 mm 的主力鋼筋下端；反力鋼盤呈梅花狀 60e 夾角開槽，開槽寬度 50 mm，開槽長度 135 mm。反力鋼盤開孔具體部位及尺寸如圖 4 所示。反力鋼盤正面中心孔位置下方焊接 100 mm 高的鋼筋連接套筒，用于連接主力鋼筋。反力鋼盤底部主力鋼筋套筒設置如圖 5 所示。

圖4 反力裝置開孔部位及尺寸示意圖（單位：mm）

圖5 反力鋼盤底部主力鋼筋套筒設置

2.2.2 錨具

1）根據管樁樁頭填芯鋼筋的直徑選擇適用的單孔錨具。

2）錨具為專用產品，為圓形夾片式錨具，由錨套及3 片工作夾片組成，錨套及夾片如圖 6 所示。

圖6 單孔錨具

3）錨具的錨套為錐形孔，錨固原理是先將鋼筋穿入錨套的錐孔內，然后將 3 片內有凹紋的楔形夾片置于錨套和鋼筋間隙并用錘敲緊，承受拉力后鋼筋與錨具呈自鎖狀態(tài)，越拉越緊。

2.2.3 主力鋼筋

1）主力鋼筋主要作用是將反力鋼盤與千斤頂上方帶孔承壓鋼板連接，將千斤頂的加載荷載傳遞到反力鋼盤。

2）主力鋼筋直徑選擇主要考慮抗拔荷載的大小，本技術目前采用φ40 mm 的 1 080 MPa 精軋螺紋鋼，抗拉強度為 1 450 kN，適用于 1 200 kN 的抗拔靜載試驗，如試樁需要 1 500 kN，可采用φ50 mm 的 1 080 MPa 精軋螺紋鋼。

3）主力鋼筋的上部穿過穿心千斤頂及其上部帶孔承壓鋼板連接套筒或者六角螺母固定在千斤頂上方，連接套筒長 200 mm。

4）主力鋼筋的下部旋入反力鋼盤中心孔底部的套筒中，靠螺紋提供反力支持。

2.3 工藝流程

預應力管樁抗拔靜載試驗反力鋼盤連接工藝流程如圖 7 所示。

圖7 試驗工藝流程圖

2.4 操作要點

2.4.1 預應力管樁樁頂填芯處理

1）檢測前兩周受檢管樁的樁頂孔內按設計圖紙要求進行插筋并澆搗微膨脹細石混凝土，一般插 4～6 根φ22 mm 鋼筋。

2）管樁樁頭切割或接長至設計樁頂標高并磨平，保證位移傳感器不會發(fā)生偏移，具體如圖 8 所示。

圖8 樁頂填芯處理

3）填芯鋼筋調直。

2.4.2 場地平整、地基處理

1）根據檢測規(guī)范要求，管樁周邊 6 mh 6 m 范圍內需要進行場地平整，低于樁頂標高至少 10 cm。

2）支墩地基處進行硬底化或鋪設磚渣，以確保反力支墩放置平穩(wěn)。

3）在反力支墩位置下鋪設鋼板，以增大地表受力面積（見圖 9）。

圖9 試驗支墩位置鋪設鋼板

2.4.3 抗拔反力鋼盤安裝

1）起吊反力鋼盤，反力鋼盤正面向上吊放。

2）反力鋼盤接近樁頂預留鋼筋時，人工旋轉鋼盤角度，將鋼盤槽孔套入鋼筋。

2.4.4 反力鋼盤與樁頂填芯鋼筋錨具固定

1）在反力鋼盤底部設置臨時支墊，其支墊高度大于反力鋼盤底部連接套筒長度至少 20 cm，調整支墊使鋼盤水平。

2）預應力管樁填芯鋼筋通過錨具逐一鎖緊在鋼盤槽孔頂面，夾片處涂抹黃油或纏一層電工膠布，試驗結束后便于拆卸，用鐵錘敲實卡緊（見圖 10）。

圖10 錨具夾片用錘敲擊逐一鎖緊樁頂填芯鋼筋

2.4.5 主力鋼筋與反力鋼盤連接

1）先清理主力鋼筋上的雜質，確保插入時順暢。

2）將主力鋼筋底端人工旋入反力鋼盤中心孔，與盤底套筒螺紋固定，不能有卡頓、錯牙。

3）主力鋼筋底端安裝最少露出的絲牙長度不少于50 mm。

2.4.6 吊裝主梁及千斤頂

1）分別起吊兩根反力主梁，平行搭置在支墩之間，將主力鋼筋夾于中間，兩根主梁間距約 10 cm，安放主梁時，主梁的端部超過支墩寬度的一半以上，保證主梁穩(wěn)固。

2）保證主梁中心與受檢樁幾何中心重合，避免受力不均勻。

3）主梁安放時要保證水平，防止偏壓失穩(wěn)。

4）先將帶孔鋼墊板套入主力鋼筋，置于主梁頂之后將千斤頂套入主力鋼筋，千斤頂最大荷載≥最大試驗荷載的 1.2 倍，且≤2.5 倍。

2.4.7 主力鋼筋頂端固定

1）將帶孔承壓鋼板穿入主力鋼筋。置于千斤頂油缸上鋼板要求平整無彎曲。

2）將鋼筋連接套筒或六角螺母人工順時針旋入主力鋼筋并擰緊，如圖 11 所示。

圖11 千斤頂套筒固定

2.4.8 預拉加載調節(jié)鋼筋 卸載后全部鎖定

1）通過千斤頂加載預拉，將填芯鋼筋全部拉直。

2）卸載拆除反力鋼盤后，調整反力鋼盤水平度，重新鎖定，確保試驗過程中受力垂直、均勻可靠。

2.5 施工工藝特點

2.5.1 檢測效率高

本技術采用新型的反力傳導鋼盤，在反力鋼盤頂面通過錨具連接樁頂填芯鋼筋，采用螺母固定主力鋼筋兩端，現場無需焊接作業(yè)，大大縮短了現場安裝準備時間，提高了檢測效率。

2.5.2 檢測效果好

主力鋼筋采用螺紋連接，樁頂鋼筋采用錨具自鎖連接，受力可靠，整體調節(jié)簡便，確保試驗過程中受力垂直、均勻可靠，有效避免傳統(tǒng)方法因焊接連接受力不均而產生的脫焊現象。

2.5.3 安裝便利快捷、環(huán)保

采用的反力鋼盤體積小、重量輕（42 kg），吊裝方便快捷，所有安裝通過錨具、螺母連接固定，可實現快速安裝。

2.5.4 綜合成本低

采用新穎的可拆卸整體設計，反力傳導鋼盤及主力拉拔鋼筋可重復使用，樁頂填芯鋼筋也無需焊接延長鋼筋，減少了材料浪費，綠色環(huán)保，拆裝簡便，節(jié)省了安裝和人力成本，提升了檢測工效的同時，總體降低了檢測成本。

3 結語

預應力管樁抗拔靜載試驗免焊反力鋼盤連接技術，采用一種新型的反力傳導鋼盤，將管樁樁頂的填芯鋼筋通過錨具鎖定在反力鋼盤頂面，主力鋼筋下端穿過反力鋼盤中心孔與鋼盤底端螺母擰緊，主力鋼筋上端通過穿心千斤頂及其上部帶孔承壓鋼板用螺母固定，形成一種新型反力傳導系統(tǒng)進行管樁抗拔靜載試驗，達到了現場操作便捷、安全環(huán)保、經濟高效的效果，取得了良好的社會效益和經濟效益。Q