可周转使用电动液压伸缩杆吊筋装置在桩基工程中的应用

王 刚 庞程程 杨媛鹏 谢燕辉 李承龙 赵 武

中国建筑第八工程局有限公司总承包公司 上海 201204

我国南方地区受地下水位影响，软土地区基础工程一般采用钻孔灌注桩或预制桩，基坑围护形式多为三轴止水帷幕（TRD水泥土搅拌墙止水帷幕）＋钻孔灌注桩排桩组合体系。在工程桩及排桩施工过程中，钢筋笼下放时采用圆钢钢筋作为吊筋，吊筋对称焊接到主筋上，吊筋上部焊接吊环，利用吊装装置将钢筋笼放于成孔中[1-3]。

在施工过程中使用大量的圆钢钢筋作为措施吊筋，在混凝土浇筑完成后吊筋无法取出重复利用，无形中增加了大量的施工成本，造成了材料的浪费，同时在基坑开挖过程中吊筋缠绕机械的现象时有发生，从而降低了基坑开挖的效率。

本文以杭州萧山国际机场三期项目新建T4航站楼及交通中心工程的基坑施工为背景，以吊筋的可周转使用为基本出发点，系统阐述了可周转使用的电动液压伸缩杆吊筋装置的原理，并对在项目中的应用效果进行了详细阐述。应用结果显示，采用可周转使用的电动液压伸缩杆吊筋装置进行施工，在节约施工成本的同时，也为后续基坑开挖作业创造了有利的条件。

1 工程概况

杭州萧山国际机场三期项目新建T4航站楼及交通中心工程为省重点工程，同时为2022年亚运会重要基础设施配套工程。该工程建筑面积约670 000 m2，桩基及基础设计使用年限为100年，共计有7 000余根钻孔灌注桩、3 600余根围护桩，桩基工程体量巨大。按照传统施工方法，每根工程桩均需焊接吊筋并一次性投入使用，而采用可周转使用电动液压伸缩杆吊筋装置后，实现了吊筋与钢筋笼的快速拆装及周转使用，降低了施工成本。

2 工作原理

如图1所示，该可周转使用电动液压伸缩杆吊筋装置包括控制盒、三级伸缩杆组件、钢丝绳圈、钢丝绳、吊环插销、底部吊环、推杆外壳和顶部吊环。

图1 可周转使用电动液压伸缩杆吊筋装置构造原理

控制盒内设电动控制器及插销电动控制器。电动控制器可采用现有技术的大功率驱动电机，使其能带动第1级推杆转动。由于第1级推杆与第1级螺母通过螺纹连接，故第1级螺母可通过滑块安装在推杆外壳内壁上的滑轨上并能沿滑轨移动。滑轨、第1级推杆和推杆外壳的长度方向即轴向相互平行，通过滑块和滑轨限制第1级螺母的径向转动，从而通过第1级螺母与第1级推杆之间的螺纹传动实现第1级螺母沿第1级推杆轴向的直线运动，并将第2级推杆同步推出。第1级液压控制器可采用现有技术液压油缸，在第1级推杆转动的同时，第1级液压控制器控制第1级活塞杆同步伸出。第1级推杆限位器可采用现有技术的压力传感器并与第1级液压控制器联动控制，当第1级螺母与第1级推杆限位器接触时，压力传感器通过压力变化与第1级液压控制器联动，第1级液压控制器控制压力油处于保压自锁状态，确保第2级推杆的稳定。此时，第2级推杆运动到第2级推杆控制器的输出端，从而启动第2级推杆控制器来驱动第2级推杆转动。第2级推杆控制器可采用现有技术的大功率驱动电机，以确保对第2级推杆的可靠驱动。第2级推杆的一端通过轴承与第1级螺母连接，从而使第2级推杆能通过轴承相对第1级螺母转动，不影响第1级螺母的稳定性。第2级推杆转动的同时，使第2级螺母沿第2级推杆的轴向运动。第2级螺母和第2级推杆的传动方式与第1级螺母和第1级推杆的传动方式相同，此处不再赘述。第2级螺母运动的同时带动第3级推杆同步运动，从而将第3级推杆的末端伸出推杆外壳。与此同时，第2级液压控制器可采用现有技术液压油缸，在第2级推杆转动的同时，第2级液压控制器控制第2级活塞杆同步伸出。第2级推杆控制器上可设置与第2级液压控制器联动控制的压力传感器，通过压力变化控制第2级液压控制器保压自锁，从而确保第3级推杆的稳定。底部吊环随第3级推杆同步伸出后能通过底部吊环的开口处钩挂在钢筋笼的钢筋上。插销电动控制器可采用现有技术的小型电机，钢丝绳能绕置在插销电动控制器的输出轴上。在插销电动控制器控制其输出轴正反转动时，可将钢丝绳绕置在输出轴上用于收起钢丝绳，也可将钢丝绳放出。插销电动控制器通电并启动，钢丝绳被放出，吊环插销伸出推杆外壳并插接在底部吊环的开口处，闭合底部吊环，防止底部吊环与钢筋笼的钢筋脱离。最后，通过顶部吊环连接至吊车，即可通过本装置吊装下放钢筋笼。当混凝土浇筑至桩顶时，反向转动插销电动控制器使吊环插销与底部吊环脱离，从而能将底部吊环从钢筋笼上卸下，实现本装置与钢筋笼的分离，使本装置能应用于下一套钢筋笼的施工。

本装置使用完毕后，可通过第2级推杆控制器的反向转动，使第2级螺母沿第2级推杆的轴向反向运动回到初始位置，从而带动第3级推杆的回收，第2级液压控制器控制第2级活塞杆同步收回。再通过电动控制器的反向转动，使第1级螺母沿第1级推杆的轴向反向运动回到初始位置，第1级液压控制器控制第1级活塞杆同步收回，从而带动第2级推杆的回收，将三级伸缩杆组件回收到推杆外壳内，便于收纳和运输。

3 操作方法

顶部吊环固定安装在控制盒的顶部，用于与吊车的连接，控制盒内设电动控制器及插销电动控制器。推杆外壳连接在控制盒的底部，三级伸缩杆组件、钢丝绳圈和钢丝绳均安装在推杆外壳内，且三级伸缩杆组件的一端与电动控制器的输出端连接，使三级伸缩杆组件通过电动控制器伸缩。底部吊环设置在三级伸缩杆组件的末端并与三级伸缩杆组件同步伸缩，从而实现吊筋长度的调节，以满足不同的施工要求。底部吊环为开口环结构，吊环插销与底部吊环的开口端匹配插接，使底部吊环和吊环插销形成能连接钢筋笼的闭口吊环结构，用于与钢筋笼的快速连接锁定和拆卸。插销电动控制器的输出端通过钢丝绳圈与钢丝绳的一端连接，吊环插销连接在钢丝绳的另一端，使吊环插销通过插销电动控制器经钢丝绳伸缩，便于吊环插销的长度控制，使其能与底部吊环配合使用。

三级伸缩杆组件包括第1级推杆、第1级螺母、第2级螺母、第2级推杆、第3级推杆、第1级推杆限位器和第2级推杆控制器。第1级推杆的一端与电动控制器的输出端连接并同步转动。第1级推杆为螺杆结构并与第1级螺母通过螺纹匹配旋接，使第1级螺母能沿第1级推杆的轴向运动。第1级推杆限位器固定安装在推杆外壳内，且第1级推杆限位器位于第1级推杆的另一端端部，用于限制第1级螺母的行程。第2级推杆的一端通过轴承连接在第1级螺母的一侧端面上，使第2级推杆能与第1级螺母同步运动且通过轴承相对第1级螺母转动。第2级推杆控制器固定安装在推杆外壳内。第2级推杆的另一端与第2级推杆控制器的输出轴同轴连接并同步转动。第2级推杆为螺杆结构并通过螺纹与第2级螺母匹配旋接，使第2级螺母能沿第2级推杆的轴向运动。第2级推杆控制器的输出轴优选为套筒结构，使第2级推杆能贯穿第2级推杆控制器的输出轴，不影响第2级推杆沿轴向的运动。第3级推杆的一端连接在第2级螺母的一侧端面上，使第3级推杆能与第2级螺母同步运动。底部吊环安装在第3级推杆的另一端，用于与钢筋笼连接。

4 技术效果

在杭州萧山国际机场三期项目桩基工程及基坑围护钻孔灌注桩排桩施工过程中，均可使用本装置代替吊筋周转使用，节约大量钢筋，同时能节省吊筋加工制作与焊接的人工成本，以及电焊条和焊机等的投入成本。另外，还避免了人工割除吊筋环节，提高基坑开挖效率，极大地降低了施工成本。

5 成果价值分析

目前，城市建筑群中有95%的建筑基础工程均采用桩基础，基坑围护形式大多采用围护排桩＋止水帷幕。本装置采用电动液压控制原理，构造简单，传动效率高。只要涉及钻孔灌注桩钢筋笼吊装均可投入使用，应用前景十分广泛。

以杭州萧山国际机场三期项目桩基工程为例，本工程钻孔灌注桩共计10 600根，吊筋平均长度为8 m，每根钻孔灌注桩需2根吊筋，共计需吊筋267 t，按照钢筋市场价格4 000元/t计算，共计约1 070 000元。同时，吊筋的加工制作与焊接共计约130 000元，电焊条及焊机的投入预计约30 000元，因此共计需要成本1 230 000元。如果投入使用该装置，每台设备预计50 000元，共计投入4台，需200 000元，故可节约成本1 030 000元，成果转化价值非常高。

6 结语

本文对可周转使用电动液压伸缩杆吊筋装置的使用原理及操作方法进行了介绍，并以实际工程中的应用证明其在施工过程中的可行性及适用性。该装置构造简单，安全可靠，能保证成桩质量，且节约了大量的人力、材料、机械，提高了施工效率，降低了对周边环境的影响，尤其在机场不停航施工中意义重大，得到了业内人士的一致认可和好评，为后续桩基工程提供了借鉴和参考。