预应力钻孔桩锚固试桩设计与施工

李海珍

摘要： 本文根据德大铁路黄河特大桥预应力桩基施工实践，结合在现场施工过程中预应力钻孔灌注中施工钻孔、钢筋笼下放、预应力钢绞线定位、预应力张拉的控制技术，并借用预应力桩基施工过程中“笼中笼”、”顺接盒”、定位架等施工辅助措施手段，保证了预应力钢绞线灌注桩在预应力桩基施工中的关键控制技术，为以后大长结构预应力钻孔桩基施工提供可靠的依据。

Abstract： Based on the construction practice of the prestressed pile foundation of the Yellow River Super Large Bridge on the Dezhou-Dalian Railway， this paper combines the control technology of construction drilling， steel cage decentralization， prestressed steel strand positioning and prestressed tensioning in prestressed drilling in in-situ construction process， and uses the construction assistance measures such as "cage in cage"， "splice boxes" and positioning frame， to ensure the critical control technology of prestressed steel stranded piles in the construction of prestressed pile foundations to provide a reliable basis for the construction of large-scale structural pre-stressed bored piles.

关键词： 预应力；钻孔桩；技术

Key words： prestress；bored pile；technology

中图分类号：U445.55+1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）21-0126-03

1 工程概况

德大铁路黄河特大桥工程试桩采用自锚式预应力结构进行试桩实验，试桩选择堤内引桥桥墩桩基础位置进行，选取桥墩10根工程桩基设计为预应力桩基作为试桩锚桩使用，每根锚桩采用预应力钢绞线作为中介连接，与其上试桩承台进行连接锚固，形成试桩结构体系，每四根锚桩为一组试验检测一根试桩，共进行三根试桩检测。提供反作用力，通过预应力张拉连接锚固，实现预应力钻孔灌注桩成果是实现实验的关键，对于钻孔桩基由普通钻孔桩实现成为预应力钻孔桩也是本实验的关键。

2 预应力试桩结构设计

锚固法试桩由锚桩、试桩、试桩承台、连接锚桩与试桩承台的预应力结构钢绞线束组成，其中每组需2根工程锚桩每根均设4束钢绞线，每根钢绞线下料长度为40m，锚下张拉控制应力为1350MPa。底端锚固，锚固长度设为1.0m，上端为张拉端，待试桩承台安装于锚固桩上后，对预应力钢绞线进行张拉，完成锚固施工。其施工过程中钢绞线束为柔性结构，不具备钢性，垂直下放定位困难，在桩基隐蔽施工过程中无法进行下放过程监控，很难做到其精确垂直下放定位，且因锚固端在桩基内，结构体积较大且处于同一断面极易在灌注混凝土过程中造成结构不稳定和卡导管等问题，其施工好比在锅中下面条一般，需要采取了相应的主动控制的应对措施。

2.1 预应力结构“笼中笼”设计

锚桩中预应力结构约重3.5T，在设计过程中考虑到现场钢筋笼运输及安装过程的可行性，将结构拆分为2部分进行加工，A段总长14m，每2m设置箍圈加强筋一道，箍圈钢筋和4根辅助钢筋均采用？准20螺纹钢筋，预应力穿管与箍圈采用焊接连接，套管外径15cm，设置16cm外径连接管，依照设计要求设置预应力套管中到中间距为80cm，为保证结构稳定，确保外露部分穿管间距不因灌注过程发生改变，在距穿管顶1m位置设置80cm长的？准20钢筋4根，作为水平连接用以确保穿管间距。B段总长14m，与A段搭接焊预留25cm，为方便现场拼装采取整套顺接加工，比照A段既有接頭设置。笼中笼结构对预应力结构整体的稳定性及精确定位发挥了极大的作用。

2.2 锚固端“顺接盒”设计

为保证导管顺利穿过锚固端，下端设计一个倒正梯台钢结构盒子，顶住钢绞线挤压头部位，上端采用？准12mm钢筋焊在顺接盒顶板钢板上并与钢管四周焊接，作为锚固端上连接导向钢筋，导向钢筋由施工单位提供。焊接时上端与钢管焊牢，下端与锚固端导管孔边缘齐平焊牢，连接应平顺不阻碍导管的自由进出。焊接方法如图4所示。

为了在混凝土浇注时孔底沉渣能够顺利由顺接盒里挤出，以消除沉渣并保证钢绞线锚固长度范围内施工质量和桩基承载力达到设计要求，在顺接盒顶、侧面、割不同大小的孔眼。同时为保证钢绞线里不进泥浆与混凝土砂浆，需在钢管底口与钢绞线接触部位向钢管与钢绞线之间用碎布填塞，使钢绞线与钢管空隙充分填满，且在底口处塞填黄油，密封底口。

在锚固桩灌注过程中，“顺接盒”的倒梯台结构一方面能很好地保证导管通过，不会影响正常灌注，另一方面在封孔过程中泥浆能够顺利通过孔眼，保证了工程锚桩的成桩质量。（图5、图6）

3 预应力桩基钢绞线定位施工

预应力钢绞线系统下放过程中必须考虑桥向、试桩设备摆放等现场实际存在问题，对外露要求张拉控制的钢绞线需要严格测量放置其位置，一旦造成偏差将会产生试桩承台无法架设等一系列问题，对试桩的成败起到关键性作用。

外露钢绞线因其在孔口位置直接从泥浆表面伸出，无法实现直接的测量放样，且在灌注过程中由于混凝土的顶升作用其平面位置很难控制，在前期策划过程中该问题亦成为一个技术难关。

3.1 结构箍圈加密

原方案中设计“笼中笼”结构内箍圈为4m一道设置，加工后发现其无法满足结构稳定性需要，为保证其结构的整体稳定性随即将箍圈改为2m一道设置，加强结构稳定性，便于精确定位，保证其在孔内的顺直度。

3.2 定位架设计

使结构能够定位准确设计了外延定位架装置，在预应力穿管上焊接2根呈90度40cm长“┍”形的？准20钢筋，钢筋为顺桥向或垂直桥向，其弯折端与地面呈90度。测量人员经现场实际对定位架外延长度及角度测量，确定其外延定位点坐标，在下放过程中对其进行矫正。

穿管间同样采用？准20钢筋平连，保证穿管间距和孔口外露部稳定，外延定位架设置了8个外延点能有效对预应力结构进行及时调整。

3.3 预应力结构吊放环节结构稳定控制

为保证预应力结构稳定，设计了“分节加工，现场拼装”的施工过程，预应力系统在完成钢性改造后需进行一次性整体下放，现场完成连接成套后决定采用2台50T汽车吊配合的方式进行施工。施工场地加征临时性施工用地300m2作为汽车吊回转及架立场地。吊车A、B到场后在孔位处两侧等候，由指挥员负责協调两台吊车的作业，首先两台吊车首尾同时提升，待达到32m左右高度后，尾端吊车B下放尾端，由指挥员控制下放过程，确保结构不置产生形变，结构顺直之后松开吊车B吊钩，由吊车A提升结构至孔口准备下放。该施工过程保证了预应力结构在加工完成至下放完成过程中不会发生形变，整体保持顺制度，为结构精确定位提供了支持。（图8）

4 结语

在整个大吨位锚固法试桩现场实际操作过程中我部对全过程进行深挖总结，分析整个过程的成功与不足。在今后的大吨位锚固法试桩试验操作过程中应注意以下几点问题：

①对工程锚固桩的灌注要严格注意混凝土的配合比，因其灌注高度要求达到相关试验高程，在至孔口处时其混凝土塌落度应相应调整防止堵管。

②钢绞线穿管锚固端本方案设计为应用固体油脂及编织袋、等方式进行堵塞，现场实际操作应充分重视该步骤，对堵塞效果要进行检查，防止因堵塞不够严密造成水泥浆渗漏而发生钢绞线无法进行张拉。

③对外露的钢绞线穿管破除尽量采用机械方式，避免热处理对钢绞线的影响，更禁止采用电焊割除，以免因操作不慎造成对钢绞线电伤。

④锚固桩桩头破除过程中应注意标高控制，试验要求操作平台的标高较精确，其预留的可调量较小，若偏差较大将影响试验效果。

⑤试验桩反馈数据线在完成预埋后应及时注意保护，在对工作面进行开挖过程中应尽量采用人工清除试验桩周围土体，防止对试验用土工数据线的破换造成无法进行试验。

锚固法试桩因其准确性及在大吨位领域的适用性将会在今后的桥梁施工尤其是大型桥梁工程的施工方面得到更广泛的应用，本施工工艺能够将锚固法试桩带入一个更高的层次，为今后更为安全高效的新试桩工艺迈出坚实的一步。

参考文献：

[1]DB50-5027-2004，钢筋剥肋滚轧直螺纹连接连接技术规程[S].

[2]张忠婷，丁小学主编.钻孔灌注桩设计与施工[M].中国建筑工业出版社.

[3]孙庆丰.钻孔灌注桩施工中常见问题及处理方法探讨[J].交通科技，2003（06）.