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；內籠為2.2 m樁徑的鋼筋籠，雙筋并置，42組共計84根主筋，內籠不分段配筋。

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。經過綜合對比發現，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的鋼筋籠為內外雙筋，外籠內徑為2.47 m，內籠加勁筋直徑為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。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。鋼筋籠均分節下設，打梢盤采用25號工字鋼制作，2.8 m直徑的打梢盤內側間距為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。套絲需經常檢查板牙等磨損件以保證套絲質量，絲牙采用通規止規檢測。

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：將主筋平鋪在胎模卡槽內，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，加勁筋內布置三角撐，三角撐需處于同一平面。使用尺規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。籠頂預留筋頂加焊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型環以保證吊裝安全，U型環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)內層主筋鋼筋：用起重機及滾軸將主筋穿入鋼筋籠內，定位第一組主筋位置后，依次焊接剩余的主筋。內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)下節鋼筋籠的制作：先將胎模范圍內的主筋上料，用套筒將下節主筋與上節主筋連接并保證嚴絲合縫，不留間距。重復步驟(1)～(3)。將聲測管定位環焊接在加勁筋上，并保證每節鋼筋籠聲測管定位環位于同一軸線上，防止聲測管彎曲。將兩節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，根據籠重選擇不同型號的鋼筋制成圓環、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、單節長度及節數等信息。

(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，打梢盤內間距為310 cm，故穿梢伸出長度約為25 cm。內籠加勁筋外徑為200 cm，考慮到打梢盤內側距離內籠加勁筋約為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直徑的內籠，打梢盤疊放情況見圖3。打梢盤內間距為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，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后主吊慢慢起鉤，根據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，然后遠離起吊作業范圍。

(6)指揮吊機吊籠入孔、定位，吊機的旋轉應平穩，在鋼筋籠上連接牽引繩。下放時應平穩、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，然后繼續下放。

(8)當鋼筋籠繼續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。

(9)在第一節鋼筋籠吊放完成后，起吊第二節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、經驗收合格后方可下放。

(10)最后一節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，吊筋吊環內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。在鋼筋籠吊筋吊環內插穿梢，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，不斷調整優化了施工工藝，確保了所依托工程施工的安全和質量。經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。