超长灌注桩钢筋笼安装施工技术

王明WANG Ming；王卓然WANG Zhuo-ran；姚康YAO Kang；刘瑾LIU Jin

（中交第四公路工程局有限公司第一建筑工程分公司，南京 210000）

1 工程概况

1.1 工程简介

本项目主塔楼核心筒及外框异形柱拟采用机械成孔灌注桩，共设计38根直径2500mm大型混凝土灌注桩，拟采用机械成孔施工，最长桩桩号为D16，桩顶标高-9.1m，桩底标高-76.98m，桩长67.88m。桩端持入层为8层中风化花岗岩，桩端入岩深度1.5m。钢筋笼长69m，主筋为40C25钢筋，钢筋笼最大净重量16.496t，①-⑤号吊装节单节长度12m，单节重量2.916t；⑥号吊装节单节长度9.05m，单节重量2.187t。

1.2 钢筋笼吊装计算

已知YZ02号桩钢筋笼配筋为40C25，每延米重240kg。现场YZ02号桩钢筋笼最长为D16号孔为68.732m。计算得出D38号桩钢筋笼重21.237吨，D16号孔桩钢筋笼重16.496吨。

吊环应力按下列公式计算：

式中：φ为吊环的拉应力（N/mm2）；

{φ}吊环的允许拉应力，一般大于50N/mm2（已考虑超载系数，吸附系数，动力系数等）；

n：吊环截面数，2个吊环时为4，4个吊环时为6；

A：1个吊环的钢筋截面（mm2）；

G：构件自重（吨）9800t（吨）换算成N（牛顿）。

本项目钢筋笼为4点起吊，所以n取6。

计算得出A=9800*21.237/（50*6）=693.742mm2。

选用32的钢筋A=804.3＞693.742。选用32的钢筋。

2 施工背景

厦门白鹭西塔项目施工场地位于厦门市集美区杏林街道，场地原始地貌单元为冲洪积平原地貌，场地地势开阔，场地经大致整平，地势稍有起伏，整体呈西高东低。由图1地勘报告可知岩土层自上而下为：1-1素填土、1-2杂填土、1-3填石、2-淤泥、3粉质黏土、4残积砂质粘性土、5全风化花岗岩、6散体状强风化花岗岩、7碎裂状强风化花岗岩、8中风化花岗岩。可知本工程场地表层均为杂、素填土，表部硬杂含量偏多，大部分钻孔未能测得初见水位，仅部分钻孔测得初见水位0.3~6.80m。场地原始地貌单元为冲洪积阶地地貌，场地现状经基坑工程施工开挖形成基坑，场地内地势平坦。拟建主塔楼及其裙房、商业中心设计荷载较大；拟建场地内孤石分布较多，且不排除钻孔间其他孤石存在的可能；周边环境较复杂（附近有地铁、综合管廊、下穿通道等）；场地内东侧大部分地段碎裂状强风化岩或中风化岩层埋深较浅，最高层顶标高为-6.16m。

3 大直径超长钢筋笼制作、安装工艺

3.1 工具式主筋控制间距

为便于钢筋笼整体制作，项目在现场加工区设置一体化制作胎架，然后实行预拼装，进行整体连接。同时根据图纸设计要求，钢筋笼主筋平面定位所允许的尺寸偏差不得超过±10mm，因此，为确保钢筋笼主筋焊接快速、精准，现场需要专门制作钢筋定位模具。直径为25的钢筋线密集度较大，且每一根定尺为12m长，在现实应用中人工方式进行加工定位难度较大，所以，还加工了专门的F模型钢筋笼的主筋定位钳，具体如图2显示。

3.2 钢筋笼分段编号、制作

要想降低接头与废料损耗，需要选择长度为12m的钢筋原材料，另外为了给吊装提供便利条件，需要把69.05m长的钢筋笼分成6段进行制作，具体如表1所示。

表1 钢筋笼分段

3.3 螺旋箍筋焊接质量控制

本工程大直径灌注桩使用的钢筋笼螺旋箍筋与主筋焊接而成，主筋规格较大，现阶段桩基工程管控灌注桩钢筋笼制作工艺多采用长线放样，人工现场制作的传统工艺，机械使用率低，加工质量参差不齐，耗时耗材。我项目针对以上种种缺陷采用钢筋剥肋滚丝直螺纹连接，该连接工序产品质量稳定性、可控性较好，但对钢筋笼成形精度要求较高，与人工成形的钢筋笼连接较为麻烦。我工程项目将按照实际，使用钢筋笼滚焊机制造桩基钢筋笼，即桩基钢筋笼整体成形工序。（图5）

设备特点：

①加工速度快：12m单节钢筋笼成型一般耗时在六十分钟以内，加工制作效率显著提高。

②加工产品质量平稳，由于实行的是机械化作业，钢筋、螺旋箍筋的间隙大小一致，钢筋笼孔径也一致，加工质量全部满足国家标准要求。

③箍筋不需要搭接连接，相比于手工作业节约材料百分之一，大大降低了建设生产成本。由于主筋其圆周上的布置比较均衡，因此钢筋笼在连接时结构非常简单，节约了施工吊装工作时间。

焊接加劲箍筋：由于加劲筋是防止钢筋笼变形的最主要因素，所以加劲筋必须和钢筋连接得紧密，以避免在运输过程中脱焊而引起的钢筋笼变形。

箍筋焊接：将箍筋安置在使用的箍筋盘，借助调直机，将箍筋端部和主箍连结，按移动盘方向自由移动位置，并使用操控台已设定好的移动速度和方向，实现箍筋缠绕和距离调节。箍筋和主筋的交汇点使用了二氧化碳保护焊接，二氧化碳保护焊焊接的质量安全而且坚固无焊锈，在运输过程中也不容易打滑走位。

4 主筋钢筋直螺纹制作与连接

直螺纹套筒连接接头的加工包括钢筋的镦粗和套丝,镦粗和套丝采用直螺纹镦头机和套丝机在钢筋加工场完成，加工场内施工设备摆放位置要相对固定，机械设备安放的地点还需要有防水设备和配套的380V电源供电。安装时镦粗机夹具中心线应与套丝机中心轴线保持同一高度，并与放置在支架上的待加工钢筋中心线保持一致。

镦粗直螺纹钢筋的连接步骤：

①在钢筋对接之前，要收回钢丝头上的塑胶防护帽和套筒端头的橡胶封口盖，并检验钢筋材料尺寸是否与接头节套相符，同时检验螺纹丝头是否完好无损、干净。如果发现杂质或铁锈要用铁刷清洗干净。以检验套筒的质量，并且套筒上应该有供应单位的产品质量保证书。

②首先，将锁紧螺母与标准机械连接套筒按次序全数拧紧到加长丝头钢筋的一边，使待接钢筋的机械连接套筒完全紧靠后，再将套筒拧紧回到标准钢筋丝头旁边，用扳手拧紧，然后再将锁紧螺栓与套筒全数拧紧并锁定，连接工作就完成，然后立即画上记号，以方便质监部门工作人员抽查，并做好抽查记录。

③对接前，根据等长线法所拼合的标记对位，在对接时间工效上要对接得迅速，以缩短作业时间，并争取尽快下笼。

④接头连接完毕后，由质量检验员分批验收，主要检测方法为目测。接头两端的外露螺丝扣直径相同，但不能大于一个完整丝扣（加长螺纹除外）。（图6）

钢筋笼制作完成后，由项目现场技术人员组织各方单位进行验收，验收主要内容包括主筋、加劲筋型号、间距，螺旋箍筋加密区、非加密区间距、规格，钢筋笼单节编号长度，同时利用力矩扳手对钢筋直螺纹机械连接接头进行检测，要求合格率达到100%方可进行下一步吊装与对接安装。

5 钢筋笼运输与对接安装

钢筋笼在加工场地内制作完成后按12m一段分节，使用55t履带吊采用2点起吊，过程中应始终保持笼身平直不变形。起吊至桩位旁。起吊时采用设计的专用起吊扁担作为吊具，以防钢筋笼变形。另外，还在钢笼内部的每隔2m处用C25钢筋设置了一个“△”型支撑。该支撑在钢笼孔口吊装下放时及时拔出。根据现场实际情况，支撑钢筋对钢筋笼堆放时的整体稳定性起到极大作用，取出时长较短，每道支撑钢筋取下时间在3-5min。（图7）

钢筋笼接长须在桩位长时间内连续占用起重设施，应配置更多的工作人员在现场上完成安装工作。为了节约钢筋笼在孔位处接长的作业时间，在施工时一般采用了以下措施，来提高与钢筋笼连接的速率。

①尽量减少对接断面的数量，钢筋笼最短按每节12m接长吊装，接长和吊放均利用55t履带吊进行。（图8）

②钢筋笼接长时随着长度的增加，重量也在不断地增加，普通打捎扁担已不能满足受力要求，故根据现场实际情况设计了特制的打捎装置来固定下部钢筋笼。打捎装置周围采用钢板焊制而成，中间采用4根穿杠牢固固定空口稳定处，通过插拔穿杠，可安全、快捷地固定和解开钢筋笼。

③根据安装主筋接头错开的高度，制造相配套的套筒连接施拧平台，同一接头上下层同时作业，加快接头对接的速度。安装接头时用管钳扳手拧紧，使钢筋丝头在套筒中央位置相互顶紧。标准型接头安装后的外露螺纹不宜超过2p。安装后用扭力扳手校核拧紧扭矩。

首次吊装钢筋笼可在现场提前安装好接头，两节起吊，下入孔内。第三节钢筋笼需要在孔上现场安装钢筋接头，有一定操作难度。现场操作工人较熟练，安装时间约20min。

吊放钢筋笼时，顺桩孔自然下放，钢筋笼定位标高力求准确，允许偏差为±5cm。由于钢筋笼位于水下，为测定钢筋笼是否下放至孔底，可在钢筋笼顶口系一测绳，通过测绳上的读数，即可判明钢筋笼是否下放到位。

6 磁测井法测试灌注桩钢筋笼长度

6.1 检测布置要求

测试孔布置应符合下列规定：

①管桩测试孔宜设置在管桩空心内。现场无条件时测试孔也可布置在受检桩桩侧土体中，与受检桩边缘距离不宜大于0.5m，且应远离相邻桩；

②测试孔宜采用液压钻机钻取，测试孔垂直度偏差不宜大于0.5%；

③测试孔宜采用外径91mm~110mm的钻头钻取，测试孔底标高应低于预计钢筋笼底标高3m；

④当测试孔周围存在较厚软弱土层、砂、卵砾石层时，应在测试孔中设置PVC管护孔，PVC管内径不宜小于60mm；

⑤测试结束后灌注桩桩身钻芯孔应采用水泥浆从孔底往上回灌封闭。

6.2 磁测井法现场检测

①磁测井法为井内作业，磁场传感器的工作环境温度和耐压性能是测试工作的基本保证。测点的深度步距对测试结果影响较大，因此要求深度传感器具有较高的精度和分辨率。为确保测试数据的可靠性，要求能对测试数据现场实时监控和基本处理。

②由于测试距离对钢筋笼磁场信号的影响，只有控制好测试孔垂直度，保持测试孔和钢筋笼相互平行，使测试距离保持不变，才可能测得较理想的钢筋笼磁场强度曲线。受检桩桩长越长，其测试孔的垂直度就越难保证，若测试孔倾斜度过大影响测试效果，应重新布置测试孔。

③为保证钻孔垂直度，现场由具有熟练操作经验的机长进行操作，钻孔设备应精心安装、认真检查。钻机设备安装必须周正、稳固、底座水平。钻机立轴中心、天轮中心（天车前沿切点）与孔口中心必须在同一铅垂线上。设备安装后，应进行试运转，在确认正常后方能开钻。钻进过程中应经常对钻机立轴进行校正，及时纠正立轴偏差，确保钻孔过程不发生倾斜、移位。

7 结语

本文结合厦门白鹭西塔项目现场施工情况，重点针对超长灌注桩钢筋笼安装施工技术重难点做出一定总结和探讨，本文的施工技术应用成果主要包括：

①针对超长灌注桩重量大、长度长的特点对施工机具进行了改进；

②利用设计优化、功效分析、过程质量控制等有效措施，加快了钢筋笼制造和安装的速度和精度，降低了成本；

③实践证明，应用本文应对复杂地质条件下超长灌注桩钢筋笼安装施工技术，确保了施工安全及质量，可为今后类似的超长灌注桩钢筋笼的施工提供一定的参考。