單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)中裝配式安裝措施優(yōu)化分析

楊大順

（1．安徽建工檢測(cè)科技集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230031；2．安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230031）

1 引言

隨著我國建筑事業(yè)和人民生活水平的提高，代步用車數(shù)量不斷提高，為滿足日益增長(zhǎng)的停車需要，當(dāng)前一般大型綜合體或者住宅小區(qū)均配備地下停車庫。為解決大型地下停車庫抗浮力不足的問題，一般設(shè)計(jì)中采用抗浮樁或抗浮錨桿的措施。但是在進(jìn)行單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)時(shí)，樁的鋼筋與抗拔設(shè)備的傳統(tǒng)連接方式是在鋼筋與受力錨件之間焊接，該種方式的現(xiàn)場(chǎng)焊接工作量大，焊接條件需要達(dá)一定要求，焊接作業(yè)質(zhì)量難以保證，焊接操作時(shí)間長(zhǎng)。結(jié)束試驗(yàn)后，同樣需要解除鋼筋連接的焊接或者動(dòng)火作業(yè)，總體的拆和裝需要較長(zhǎng)時(shí)間的人力，一般需要2～3 天才能完成一根樁，效率低下。

本文通過研究單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)過程中的安裝技術(shù)，對(duì)比傳統(tǒng)的連接方式，在不斷更新檢測(cè)設(shè)備的同時(shí)，解決試驗(yàn)過程中遇到的一些技術(shù)難點(diǎn)，達(dá)到改進(jìn)檢測(cè)技術(shù)、提高檢測(cè)效率的目的。

2 抗拔靜載試驗(yàn)的工作原理

不論是預(yù)制樁還是灌注樁，在樁基施工完畢達(dá)到抗拔試驗(yàn)條件后，對(duì)其施加豎向向上的力，使其受力情況和實(shí)際使用情況一致。在檢測(cè)過程中，觀察施力情況下樁基的反應(yīng)情況，以此判斷該樁是否能滿足設(shè)計(jì)的要求。豎向抗拔試驗(yàn)的工作原理簡(jiǎn)化受力如圖1所示。

圖1 抗拔樁檢測(cè)時(shí)的受力原理

對(duì)受檢樁施加抗拔力，檢驗(yàn)在此抗拔力下樁身自重和土層摩擦力（此處不考慮負(fù)摩阻力）的合力是否滿足設(shè)計(jì)要求。實(shí)際的操作過程中，人為施加抗拔力是如何傳遞到樁身，即反力如何通過連接方式連接到樁身鋼筋，是為操作的難點(diǎn)和重點(diǎn)，數(shù)根鋼筋需要協(xié)同受力，且操作時(shí)盡量需要簡(jiǎn)便快捷。

3 常見檢測(cè)設(shè)備與鋼筋的連接方式

當(dāng)前常見的檢測(cè)設(shè)備與鋼筋的連接方式有兩種，一種為純焊接方式，一種為采用錨固平臺(tái)的方式。其中焊接方式因千斤頂?shù)臄[放位置不同，又可分為焊接方式A 和B（示意和實(shí)例見圖2-圖5），不論A 方式或B 方式，均需要大量的焊接工作，鋼筋焊接在焊接座上，或者焊接在樁頭鋼筋上，操作繁瑣且鋼筋自樁頂至焊接座的距離十分長(zhǎng)，通常需要跨過主梁和千斤頂?shù)母叨取８麂摻钤谑芰螅麄€(gè)系統(tǒng)的協(xié)同工作工況復(fù)雜，容易存在某一側(cè)或局部某些鋼筋提前進(jìn)入拉伸狀態(tài)，而另一些鋼筋則可能受力滯后，即鋼筋之間受力不均勻情況較為嚴(yán)重。

圖2 焊接方式A（需1臺(tái)千斤頂、1根主梁）

圖3 焊接方式A實(shí)例

圖4 焊接方式B（需2臺(tái)千斤頂、1根主梁）

圖5 焊接方式B實(shí)例

近年新出現(xiàn)的錨固平臺(tái)方式，省去了焊接工作，為抗拔靜載試驗(yàn)提供了一定的便利，但其也有一定的提升空間，示意和實(shí)例見圖6-圖10。該種方式在物料上需要2根同型號(hào)鋼梁、2臺(tái)同型號(hào)千斤頂，并且體系的鋼筋長(zhǎng)度也需要跨越鋼梁和千斤頂（錨固平臺(tái)和螺紋桿連接，螺紋桿和樁頭鋼筋之間用專用夾具連接），該種方式物料需求量大，總計(jì)需要2根鋼梁、2臺(tái)千斤頂、1個(gè)專用錨固平臺(tái)和1 套專用螺紋連接桿，整個(gè)體系的協(xié)同工作工況十分難以保證。兩個(gè)千斤頂為并聯(lián)狀態(tài)，內(nèi)部油壓相等，若體系其中一側(cè)鋼筋受力不均勻，則極易出現(xiàn)一側(cè)千斤頂伸出長(zhǎng)而另一側(cè)伸出短，即在視覺上鋼筋的錨固平臺(tái)容易發(fā)生傾斜。

圖6 錨固平臺(tái)方式正視圖

圖7 側(cè)視圖

圖8 俯視圖

圖9 錨固平臺(tái)方式實(shí)例1

圖10 錨固平臺(tái)方式實(shí)例2

4 裝配式安裝措施優(yōu)化

鑒于以上安裝方式，結(jié)合工程實(shí)際，本文設(shè)計(jì)出一款新型的裝配式安裝措施和裝置，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)驗(yàn)證取得良好效果，后續(xù)也將根據(jù)實(shí)際使用情況不斷改進(jìn)。

裝配式安裝措施經(jīng)歷了2 個(gè)階段，對(duì)應(yīng)有兩種方式，詳見圖12-圖15，兩種方式均需要1 套特制的螺紋拉桿、拉盤和鋼筋?yuàn)A具（或M27錨定螺絲）。

圖11 拉盤設(shè)計(jì)圖

圖12 裝配式A方式正視圖

圖13 裝配式A方式俯視圖

圖14 裝配式B方式正視圖

圖15 裝配式B方式俯視圖

螺紋拉桿所需要的直徑一般根據(jù)所使用的穿心千斤頂?shù)男吞?hào)定制，比如使用100t 穿心千斤頂，則此根拉桿的材料抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值滿足千斤頂?shù)念~定出力即可。

拉盤一般根據(jù)受檢樁的鋼筋籠主筋情況定制，也可以根據(jù)地區(qū)使用習(xí)慣提前預(yù)制，預(yù)制好的拉盤可以做到1 套多用，在預(yù)制約2～3 套情況下，基本能滿足本地區(qū)絕大部分抗拔樁的使用。當(dāng)面對(duì)新鋼筋籠時(shí)，舊的不能滿足使用條件時(shí)，再考慮鋼筋籠專項(xiàng)定制拉盤。筆者所在區(qū)域一般使用PHC 400 AB 型和PHC 500 AB 型管樁以及小直徑的灌注樁作為抗拔樁，所以提前預(yù)制了一套拉盤，詳見圖11。根據(jù)《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》（10G409），預(yù)應(yīng)力管樁的主筋張拉錨孔直徑為27mm，PHC 400 AB 95 管樁的配筋為7 根，鋼筋分布圓直徑為308mm，PHC 500 AB 100 管樁的配筋為11 根，鋼筋分布圓直徑為406mm。基于此，制作拉盤的鋼板直徑定為600mm，中心開孔，孔徑根據(jù)選用的螺紋絲桿直徑確定，設(shè)置3 圈張拉孔，拉盤鋼筋孔開孔直徑為30mm，內(nèi)圈和中圈為圓孔，分別預(yù)留給PHC 400 AB 型和PHC 500 AB 型管樁使用，通過圓孔可將拉盤由M27 螺絲固定在管樁端板上。外圈為U 形孔，孔數(shù)12 個(gè)，分布圓直徑為500mm，以適用于普通小直徑灌注樁，當(dāng)灌注樁鋼筋數(shù)或鋼筋籠直徑與此拉板不適用時(shí)，應(yīng)根據(jù)鋼筋籠情況專項(xiàng)定制拉盤。

當(dāng)檢測(cè)管樁時(shí)，拉盤適用M27 錨定螺絲固定到樁頂端板上；當(dāng)檢測(cè)灌注樁時(shí)，樁頭鋼筋預(yù)留長(zhǎng)度約40cm，鋼筋穿過相應(yīng)的孔，上端用普通的鋼筋?yuàn)A具夾緊即可。當(dāng)鋼筋型號(hào)特殊無對(duì)應(yīng)夾具或空間不足無法使用夾具時(shí)，可用兩根短鋼筋在拉板上方并列在樁頭鋼筋兩側(cè)焊住，充當(dāng)擋塊使用。

將圖12、圖13 的安裝方式定義為A方式，其需要1 臺(tái)穿心千斤頂、1 塊鋼墊板、2 根鋼梁、1 套鋼筋?yuàn)A具、1 套螺紋拉桿、1 塊拉盤，此種方式中的一般設(shè)備大部分為檢測(cè)單位的常見設(shè)備，僅需要制作1套螺紋拉桿和1塊拉盤，優(yōu)點(diǎn)是額外需要制作的設(shè)備相對(duì)較少，缺點(diǎn)是需要2根鋼梁。

將圖14、圖15 的安裝方式定義為B方式，其需要1臺(tái)穿心千斤頂、1根鋼梁、1 套鋼筋?yuàn)A具、1 套螺紋拉桿、1 塊拉盤，此種方式中的檢測(cè)單位除需要制作1 套螺紋拉桿和1塊拉盤外，僅需單獨(dú)制作1根中部有孔洞的鋼梁，以便螺紋拉桿穿過。此種方式現(xiàn)場(chǎng)需要的設(shè)備最少、安裝最為便捷、系統(tǒng)需要協(xié)同受力部件最少、樁頭鋼筋出露短、受力均勻，是目前筆者已知的最高效的抗拔檢測(cè)設(shè)備安裝方式。

圖16 裝配式B方式實(shí)例1（灌注樁）

圖17 裝配式B方式實(shí)例2（灌注樁）

5 結(jié)束語

通過對(duì)抗拔試驗(yàn)設(shè)備的安裝方式進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)于單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備利用裝配式安裝措施，在已經(jīng)累積的多次工程實(shí)踐中，能夠很好的保證單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)的順利開展和試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時(shí)為工程開展節(jié)省了大量的人力和時(shí)間，降低了檢測(cè)的成本，提高了檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在檢測(cè)過程中遇到相關(guān)問題時(shí)增加了可靠的選擇方式，希望以后的檢測(cè)過程中有更多的改進(jìn)辦法被開發(fā)出來。