大荷载试桩施工介绍.doc

大荷载试桩施工介绍陶诚 张帆 何轶 摘要：以杭州钱江五桥2#试桩施工为例，介绍大荷载试桩施工的预应力锚桩、试桩、承台、反力梁及其检测元件的安装维护等。 主题词：大荷载 试桩 预应力桩基一、 概述1、 试桩的目的和意义杭州钱江五桥是杭州绕城南线高速公路工程上的一座特大型桥梁，位于浦阳江、富春江与钱塘江的三江交汇处，地质情况较为复杂，为确定桩的承载力，查明强度的安全储备，推算桩的计算参数，了解桩的变位情况，主要检测项目有：桩尖反力、桩身轴向力、试桩沉降量、锚桩上拔量，再根据试桩成果，其测定的钻孔桩各土层的桩侧极限摩阻力及桩尖反力，为最终确定桩基长度提供依据，以确保大桥可靠性和经济性，并检验施工工艺的可靠性。2、 试桩概述：钱江五桥2#试桩采用预应力锚桩、承台、反力梁加载体系总体布置图(见图1)，试桩桩长49.83m，桩尖卵石层，设计桩经1.2m，锚桩长50.71m，利用原单幅2根工程桩，增加两根锚桩，桩经1.5m，在工程桩配筋不变的基础上布设8根单层预应力粗钢筋，均锚至承台顶面。承台8.9m2.5m1.8m,布设8束OVM15-22纵向预应力筋，反力梁8.9m2m3.0m，布设10束OVM15-22预应力筋，承台与反力梁间采用IV级砼拉32预应力粗钢筋33根。试桩通过桩头上5台8000KN千斤顶加载，在试桩中各地层分界处钢弦式钢筋计，在反力梁和承台上贴应变片加载进通过检测这些元件，及观测沉降变形情况，得出静载试验结论。现拟就施工过程中和各个阶段一一进行介绍。二、锚桩施工介绍：锚桩中心距6.4m6.4m,桩长50.71m，桩径1.50m，共四根，分布于试桩周围，桩内8根冷IV级预应力筋变穿于全桩，上与承台锚固，锚桩施工主要有以下特点：(1) 桩基成孔、清孔、成桩要求高；(2) 钢筋泥为内外两层，外层常规钢筋(与工程桩配筋相同)，内层预应力筋(外套70钢层)施工精度要求高，对接复杂。(3) 对预应力筋及管道的保护贯穿于全过程，增加施工难度；2.1 预应力钢筋笼施工：锚桩预应力钢筋笼普通钢筋部分分为1筋段(3根22，长12.21m)，半筋段(12根22，长20m)和全筋段(24根22，长21.53m)，预应力筋于普通筋内部，对称8根32冷拉IV级筋，其中最下部10m锚固于桩基中，以上部分用70钢管套住，为预应力施加部分，预应力筋用丝口连接器连接。2.1.1 预应力钢筋笼制作：预应力钢筋笼的原场制作，制作精度应作为重点，控制的环节，它直接关系到现场对接质量和工效，甚至影响到整个预应力桩的受力状况，钢筋笼的制作分以下几个步骤：(1) 普通钢筋笼的加劲箍及主筋形成主骨架制作；(2) 预应力筋定位箍的制作、安装；(3) 按预应力与普通主筋的间距相对位置同一条钢筋笼相同的原则，布设预应力筋外套钢管和检测管，用上下两个方向钩将钢管挂在加劲箍上，同时可使之能左右调整；(4) 钢管中穿32IV级冷拉钢筋，顶端设临时垫板和连接器；(5) 箍筋安装；(6) 下一节钢筋的笼制作，并将钢筋笼寸安先后吊安顺序编号、验收；2.1.2 预应力钢筋笼的对按吊安：锚桩钻孔、清孔、检孔完成后，应立即进行钢筋笼的下放，预应力钢筋笼的对接，而安是锚桩施工的一个生产和难点，操作步骤如下：(1) 检查钢筋笼制作质量、特别是主筋间距，预应力钢管检测管挂钩，预应力预应力筋临时上垫板，连接器等的牢固情况，防止吊安时出现钢管、钢筋坠落事故。(2)首节钢筋笼的吊安孔口手拉倒链定位。(3) 次节钢筋笼吊至孔口上进行普通主筋对接。(4)调整上节钢筋笼中预应力筋钢管位置，使与下节对齐后，用扭力搬手连接好预应力筋，检查连接情况。(5)定位预应力筋，外套钢管、检测管安装对接部分箍筋。(6) 接头检查割除三角下放至孔口，检测管预应力管滤水，检查是否漏水。(7) 下一节钢筋笼吊安。2.1.3 预应力钢筋笼定位：锚桩预应力钢筋笼顶维孔口较深，采用将预应力筋外套钢后接长至孔口附近，根据护筒口桩位十字准确定位钢筋笼中心，接长8根主筋焊接于护筒及定位架上，完成整个钢筋笼的定位工作。2.1.4 预应力钢筋笼施工注意事项：(1) 预应力筋的保护，整个施工过程中，严禁电弧，割矩等接触预应力筋。(2) 预应力筋对接时，连接器长10cm上下预应力筋上各5cm，用扎丝扎住，再相互拧紧到扎丝处，使上下连接长度相等。(3) 预应力筋布置对称，上下贯通垂直，防止预应力施加时，桩基偏心受压，产生有负面影响的弯矩。(4) 预应力筋顶标高定位准确，确保承台顶面有是够的张拉及锚固长度。2.2 锚桩钻孔及砼浇筑施工：锚桩的钻孔及砼浇筑施工，与普通桩基钻孔灌注桩施工相同，对于锚桩施工的特点，需注意以下方面：(1)成孔要求高，特别是对倾斜长的要求小于0.4%，必须选择扭矩较大，钻杆刚较大及钻头导向性能较好的钻机，并勤换钻头，防止孔偏斜。(2) 通过加长护筒、钻杆增加导向环等措施，增加钻孔时的导向性能，控制钻孔垂直度。(3) 选用优质泥浆，增强排渣私护壁效果，同时也至于泥浓厚度太大。(4) 由于预应力锚桩对按时间长(50h以上)，在下放钢筋笼之前，泥浆需调至最佳状态(1.151.20粘度1820S，含砂率4%)比重太大，二次清孔难度大，比重太小，孔壁不安全因素增加。(5) 浇筑砼应及时，同时由于二层钢筋笼，砼流动性应稍加大 (坍落度2022cm)，碎石粒径减小(2.5cm)。三、试桩施工：试桩施工工序较为复杂，为满足试验检测的需要，在桩最下端没桩尖，安装3个1000KN扁千斤顶，在每个桩身地层分界线处设弦式钢筋计，桩顶桩头制作等。3.1 试桩钢筋笼的制作及钢筋计安装：试桩钢筋笼主筋32，少筋段5根长10.83m，半筋体内段20根、长15m，全筋段30根长25m，在各地层分界线位置还设置钢筋计，每层4个，共7层28个，钢筋无制作及钢筋计安装，步骤如下：1、 钢筋笼普通钢筋的制作，各节钢筋笼现场预拼；2、 钢筋计安装前水压检验，检定水压与埋设现场取值相同。3、 根据各地层分界线标高，反算出钢筋计在钢筋笼上的位置，标于预接好的钢筋笼上。4、 根据钢筋计在钢筋笼上的位置，另进行钢筋下料，依次钢筋计冷挤压套筒连接(或镦粗直螺纹连接)，将钢筋计安装于钢筋笼上。5、 钢筋笼绑扎预接接头拆开，待吊安。3.2 试桩桩尖制作：为了准确地检测出桩尖反力情况，需在试桩最下端的桩尖部分安装3个1000KN扁千斤顶，扁千斤顶则通过预安装在好桩尖完成。为了使桩身压力全部传给千斤顶，桩尖做成上下钢盆，钢盆间沥青麻丝封水，使上下钢盆能自由地上下移动，下钢盆所常底结构水尽量与孔底形状吻合，以免预制桩尖与孔底地质只有局部接角，造成桩尖应力集中桩尖图见一，其制作步骤如下：1、上、下钢盆的制作，并按设计要求留出排浆管，压浆管、油管径量的孔径。2、根据把桩成孔钻头的形状和钻孔、清孔的经验值推断到可能存在沉渣钻孔孔底形状，确定下钢盆底座形状(锚形)，制作底座“锅形”模板。3、 下钢盆上安装压浆管(即检测管)排浆管，各管均应比上钢盆及全桩钢管内径大一个等级(70)，桩尖下底座形状制作钢筋。4、 下钢盆上反扣，安装“锅形”模板，浇筑底座砼，砼标号较桩身高一等级，按C40配制。5、 下钢盆底座砼养生达75%强度后运至桩位现场，焊接临时脚架、正立。6、在下钢盆内安装扁自动控制顶，用较下钢盆小的钢管(57)套进下钢盆排浆管、压浆管中，沥青麻丝封径连接处，使之既能上下活动，又不漏水。7、安装上钢盆，上下钢盆间侧壁开孔，用成十字形2根32钢筋穿入连接。并将上下钢盆间空隙，穿出钢管油管空隙，和麻绳、石绵绳缠绕后浇沥青封水，保证上下钢盆间的密水性。8、上钢盆内钢筋制作，根据钢筋笼的主筋位置，并预留出与钢筋笼主筋连接钢筋F端与钢盆焊接，并注意检测管位置的一致性。9、浇筑上钢盆内砼，养护、凿毛。3.3试桩钻孔试桩桩径1.2M，该试桩所有桩基中成孔质量要求最高的GBS-20A型钻机钻孔，三翼双腰带刮刀钻头，采用护筒1.5M，在施工中主要注意以下方面：1、护筒采用75KW振动锤下沉，下沉精度(特别是倾斜度)严格控制在0.5%内；2、钻孔采用优质膨润土造，减压钻进，在粉砂层处减慢钻进速度，增强清渣力度；3对钻杆导向性能进行改善，同时勤检查，修复钻头，定期检查钻机中心，及时核正；4、清孔后沉渣指标严格控制(20CM以内)，同时根据钻杆长度推算和测绳，在孔底边缘和中间实测的深度推算孔底形状，使之尽量与桩尖下底座形状吻合。3.4 桩尖及钢筋笼下放桩尖与钢筋笼一起整体吊安至孔中，操作步骤如下：a、 桩尖上钢盆内排桨管制作活动翻盖，使下沉时排桨，到位后盖住管口，并调整桩尖脚架高度，使之保持正立状态；b、将第一节钢筋笼吊至桩尖上方，对齐后接头钢筋，调整钢筋笼与桩尖的相对位置，使之同心并在同一垂线上接头，焊接接头钢筋、检测管接头，千斤顶的管才能至钢筋笼顶；c、待钢筋焊接好后，起吊钢筋笼，割除桩尖下临时支撑脚架，吊至孔口；d、第一节钢筋笼下放。下放前将钢筋计电线，先用=25CM的尼龙扎带依次从下列上绑于钢筋笼内侧，尼龙扎带间距30CM50CM，同时一竖直方向上和钢筋计电线成束一起绑固。油管同样扎带扎好；e、第一节钢筋到位后，吊起下第一节钢筋笼至孔口上放，对齐下节钢筋笼，用麻布将露出水面的电线包住，防焊花，割矩损坏电线，焊接接头钢筋、检测管；f、同样用尼龙扎带绑扎电线、油管等，割除(钢筋笼内)三角撑下放第二节钢筋笼；g、重复进行各节钢筋笼下放，待至最上一节钢筋笼上口时，用钢筋将各束电线、油管套住，伸出孔口，余长电线用袋装吊在钢管口，注意保护；h、钢筋笼水平位置，核复定位、固定。3.5试桩砼浇筑由于在钢筋笼的下放过程中，可能存在泥皮被刮落，悬浮物沉淀和孔底沉渣从桩尖排桨管上翻等现象，在上钢盆砼面上存在一定的沉渣。在砼浇筑前，用测绳测出