覃冠華 李永霞 譚海濤

【摘要：】針對(duì)深水大直徑樁基鋼筋籠安裝過(guò)程中使用常規(guī)定位方法存在安裝精度差、效率低的問(wèn)題，文章依托某特大橋的深水大直徑樁基施工，提出了一種新型鋼筋籠定位懸吊裝置，并介紹了該裝置的設(shè)計(jì)原理、基本構(gòu)造及使用方法，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際論證了該裝置的安裝精確度及實(shí)用性。

【關(guān)鍵詞：】深水大直徑樁基;鋼筋籠定位;懸吊裝置;新型定位

U443.15A351163

0 引言

隨著我國(guó)交通事業(yè)發(fā)展駛?cè)肟燔?chē)道，橋梁建設(shè)領(lǐng)域也取得不斷突破。面對(duì)施工工藝復(fù)雜、涉深水施工的跨江跨海大橋，工程施工技術(shù)及工藝也在不斷創(chuàng)新，不斷實(shí)現(xiàn)品質(zhì)與效率雙贏的局面[1]。樁基是整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，其施工質(zhì)量是工程的關(guān)鍵控制點(diǎn)之一。鋼筋籠安裝的精準(zhǔn)度是影響樁基施工質(zhì)量的重要因素，而目前行業(yè)普遍使用的鋼筋籠定位方法在深水大直徑樁基鋼筋籠安裝施工中的使用效果并不理想，其施工效率低、定位效果差的劣勢(shì)較為突出[2-3]。在如今品質(zhì)與效率并重的施工主題下，普通安裝工藝已不能適應(yīng)現(xiàn)今結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工環(huán)境局限大的橋梁樁基施工。因此，針對(duì)深水大直徑樁基鋼筋籠準(zhǔn)確安裝工藝的研究與創(chuàng)新迫在眉睫，對(duì)提高樁基施工質(zhì)量與效率具有十分重要的意義，同時(shí)也可為類(lèi)似工程施工提供參考與借鑒。

1 工程概況

某特大橋位于廣西南寧市橫州市，全長(zhǎng)940 m，寬13 m，共16跨，是一座波形鋼腹板連續(xù)剛構(gòu)橋。主橋橋跨布置為（100+185+185+100）m的波形鋼腹板連續(xù)剛構(gòu)，墩身為雙肢薄壁墩，基礎(chǔ)為承臺(tái)樁基礎(chǔ)。

該橋的3個(gè)主墩均位于水中，共有主墩樁基18根。主墩樁基直徑均為2.8 m，6#與8#主墩樁長(zhǎng)23.5 m，7#主墩樁長(zhǎng)27.5 m，樁基最小入水深度為35.17 m，均屬深水大直徑樁基。鋼護(hù)筒直徑為3.0 m，長(zhǎng)度分別為22 m、23 m、24 m。由于主墩鋼筋籠較長(zhǎng)，施工時(shí)分為三節(jié)進(jìn)行拼接下放。

2 傳統(tǒng)鋼筋籠安裝定位方法的不足

2.1 多節(jié)段鋼筋籠下放工藝流程

驗(yàn)收孔深、孔徑及鉆孔傾斜度→吊車(chē)吊放第一節(jié)鋼筋籠入孔→鋼筋籠至護(hù)筒頂面約1.5 m處臨時(shí)固定鋼筋籠→吊車(chē)吊放第N節(jié)鋼筋籠并與第N-1節(jié)鋼筋籠連接→吊車(chē)吊放整體鋼筋籠→鋼筋籠下放至護(hù)筒頂面上方約1.0 m處→在預(yù)留的4條吊筋上焊接吊環(huán)→使用“十字”法確定中心位→調(diào)整鋼筋籠位置進(jìn)行對(duì)中→繼續(xù)下放至指定高程→復(fù)測(cè)鋼筋籠中心位→鋼筋籠吊放至懸掛裝置上[4]。

2.2 存在的不足

傳統(tǒng)鋼筋籠安裝方法主要存在以下兩點(diǎn)不足：

（1）鋼筋籠安裝隨機(jī)誤差大。下放過(guò)程鋼筋籠的平面位置主要依靠鋼筋籠外側(cè)的耳筋進(jìn)行初步限位，達(dá)到高程后鋼筋籠的中心位調(diào)整主要依靠吊車(chē)機(jī)手的操作控制，其精確度與人為操作直接相關(guān)，具有很大的隨機(jī)性。

（2）鋼筋籠中心位及高程位的調(diào)整效率低。在鋼筋籠下放初步限位的情況下，鋼筋籠中心位調(diào)整范圍大，需要吊車(chē)機(jī)手不斷配合;鋼筋籠高程位依靠預(yù)先計(jì)算的吊筋及吊環(huán)長(zhǎng)度進(jìn)行確定，當(dāng)鋼筋籠下放到懸掛裝置后其高程位置便無(wú)法調(diào)整。若吊筋長(zhǎng)度設(shè)置錯(cuò)誤，進(jìn)行高程調(diào)整時(shí)需要返工重新焊接吊環(huán)。傳統(tǒng)裝置整體的調(diào)節(jié)性差，施工效率低。

鋼筋籠定位裝置可調(diào)節(jié)性差是導(dǎo)致鋼筋籠安裝過(guò)程施工效率低及安裝精度差的主要原因。因此，需要對(duì)鋼筋籠的安放裝置進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，以提高一次安裝精度且提高鋼筋籠下放的調(diào)整效率，加快整個(gè)樁基的施工節(jié)奏。

3 新型鋼筋籠定位裝置的思考與設(shè)計(jì)

3.1 新型鋼筋籠定位裝置的設(shè)計(jì)原理

新型鋼筋籠定位裝置需要克服傳統(tǒng)方法的不足，實(shí)現(xiàn)一次安裝就位的精度及高效率的位置調(diào)整，為此，可將鋼筋籠的安裝限位分為兩個(gè)階段：

（1）鋼筋籠下放過(guò)程的限位：鋼筋籠下放過(guò)程對(duì)其平面位置進(jìn)行限制，可減少后期調(diào)整平面位置的時(shí)間，更高效地將鋼筋籠安裝至懸吊系統(tǒng)上。在鋼護(hù)筒圓周安裝可調(diào)節(jié)的平面限位裝置，可在鋼筋籠下放過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié)裝置限制其左右晃動(dòng)。

（2）鋼筋籠下放到位的調(diào)整：鋼筋籠懸掛后，應(yīng)能進(jìn)行高程位的調(diào)節(jié)及平面中心位的微調(diào)節(jié)。初步設(shè)想是對(duì)懸吊裝置進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)調(diào)整螺栓與吊筋的連接方式，實(shí)現(xiàn)高程位的調(diào)節(jié)。

3.2 新型鋼筋籠定位裝置的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

3.2.1 鋼筋籠下放過(guò)程的可調(diào)節(jié)限位裝置

單個(gè)裝置設(shè)計(jì)效果如圖1所示;其安裝于鋼護(hù)筒的位置如圖2所示;單個(gè)裝置主要材料用量如表1所示。

3.2.2 鋼筋籠下放到位后的懸吊定位裝置

鋼筋籠懸吊定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)造效果如圖3所示。

懸吊裝置主要材料用量如表2所示。

3.3 新型鋼筋籠懸吊裝置的受力驗(yàn)算

參數(shù)：吊架梁為雙拼C20a槽鋼，承重梁為雙拼20a工字鋼，吊筋為32 mm精軋螺紋鋼筋，鋼筋籠重24.769 t。下放鋼筋籠時(shí)，鋼筋籠會(huì)承受泥漿浮力，對(duì)懸吊裝置的受力有利，按最不利情況進(jìn)行計(jì)算，所以浮力不計(jì)入計(jì)算內(nèi)容。

應(yīng)力驗(yàn)算工況1：1.2結(jié)構(gòu)自重+1.4鋼筋籠重

變形驗(yàn)算工況2：1.0結(jié)構(gòu)自重+1.0鋼筋籠重

3.3.1 建立模型

采用Midas Civil 2019軟件建立懸吊裝置有限元模型，進(jìn)行受力分析。建立梁?jiǎn)卧Ｐ?，如圖4所示。

3.3.2 計(jì)算結(jié)果

懸吊裝置經(jīng)過(guò)有限元分析，其受力情況如圖5所示。

懸吊定位裝置應(yīng)力驗(yàn)算結(jié)果如表3所示。

由表3可知，吊架梁及吊筋受力驗(yàn)算結(jié)果均在允許范圍內(nèi)，其計(jì)算結(jié)果滿(mǎn)足使用要求。

4 新型鋼筋籠限位裝置的使用方法

4.1 施工準(zhǔn)備

（1）各節(jié)段鋼筋籠加工成品應(yīng)組織驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后按編號(hào)合理存放，運(yùn)輸過(guò)程應(yīng)平穩(wěn)緩行，防止鋼筋籠變形。

（2）鋼筋籠下放前應(yīng)復(fù)核鋼護(hù)筒平面位置及垂直度，以保證鋼護(hù)筒的安裝精度。

4.2 施工步驟

（1）在鋼護(hù)筒頂面一周安裝可調(diào)節(jié)限位裝置。

（2）吊車(chē)吊放第一節(jié)鋼筋籠入孔，調(diào)節(jié)限位裝置至合適位置，限制鋼筋籠左右晃動(dòng)。

（3）第一節(jié)鋼筋籠吊放至高出鋼護(hù)筒面1 m處，進(jìn)行鋼筋籠臨時(shí)固定，吊放第二節(jié)鋼筋籠并與第一節(jié)鋼筋籠相連接，去除臨時(shí)固定，繼續(xù)下放鋼筋籠。

（4）重復(fù)步驟（3），將三節(jié)鋼筋籠全部連接完成后，繼續(xù)下放鋼筋籠至高出鋼護(hù)筒面1 m處，再次進(jìn)行鋼筋籠臨時(shí)固定。

（5）分別進(jìn)行4根主筋與4根吊筋的焊接，去除臨時(shí)固定，吊放鋼筋籠至設(shè)計(jì)高程，測(cè)量復(fù)核高程位置及平面位置，將4根吊筋穿入懸吊裝置中，扭轉(zhuǎn)螺帽至計(jì)算吊筋位置處，再次對(duì)高程位置進(jìn)行復(fù)核并調(diào)整。

5 定位效果檢測(cè)

依托工程特大橋的18根主墩樁基均采用該新型定位裝置施工。從檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，鋼筋籠一次安裝精確度較好，18根深水樁基安裝的平面位置及高程位置偏差均在15 mm內(nèi)，屬于正常的允許偏差范圍，減少了工人返工時(shí)間，提高了施工效率。其中檢查結(jié)果如圖6、圖7所示。

6 結(jié)語(yǔ)

樁基施工質(zhì)量為整個(gè)橋梁施工品質(zhì)的基礎(chǔ)，而鋼筋籠的安裝準(zhǔn)確與否直接影響樁基的施工質(zhì)量。本文依托某特大橋，針對(duì)深水大直徑樁基鋼筋籠安裝，設(shè)計(jì)了一種新型的鋼筋籠精確定位裝置，闡述了該裝置的使用方法，并進(jìn)行了安裝效果檢測(cè)。從實(shí)際使用效果來(lái)看，該裝置能夠提高鋼筋籠的一次性安裝精度及施工效率，具有較強(qiáng)的適用性和實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)：

[1]王 培.公路橋梁樁基鋼筋籠定位施工技術(shù)[J].交通世界，2021（28）：115-116.

[2]李志強(qiáng)，張海仙，廖萬(wàn)林，等.鉆孔灌注樁鋼筋籠快速定位裝置的應(yīng)用[J].建筑施工，202 43（8）：1 437-1 439.

[3]劉鐵柱，唐淼磊，鄒 磊.橋梁樁基鋼筋籠準(zhǔn)確定位的方法探討[J].中華建設(shè)，2020（8）：140-141.

[4]秦 猛.一種新型樁基鋼筋籠安裝定位裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)用[J].西部交通科技，2018（9）：114-117，124.D2357F07-1EC1-47E7-916D-2212900B0125