一種新型樁基鋼筋籠安裝定位裝置的設計應用

秦 猛

(廣西路建工程集團有限公司，廣西 南寧 530001)

0 引言

隨著目前建筑業標準化的不斷完善，行業從業者對工程品質的要求也越來越高。橋梁的樁基作為整個橋梁受力體系中非常重要的一部分，其施工質量的重要性不言而喻。而樁基的中心偏位是否在規范范圍內則是判斷一根樁基是否合格的首要標準，因此樁基施工中需要格外重視鋼筋籠的安裝這一步驟。目前高速公路行業普遍采用傳統的樁基鋼筋籠安裝定位施工方法，其定位方式繁瑣、效率低且定位效果不好的劣勢越來越突出，其施工工藝已不能滿足現今準確性、連續性的標準化施工要求。因此對樁基鋼筋籠安裝定位工藝的研究及改進創新具有十分重要的現實意義，也能對行業內的同類施工提供一定的借鑒。

1 設計思路

1.1 傳統樁基鋼筋籠安裝定位方法及弊端分析

1.1.1 傳統樁基鋼筋籠安裝定位方法

測量孔深→在樁基鋼筋籠底部四角焊四根鋼筋保證鋼筋籠底部標高→吊車吊鋼筋籠入孔→復核鋼筋籠中心點→使用測繩分十字確定中心點位置→用鋼卷尺測量出四個角距中心點的距離并計算所需調整鋼筋籠位置→移動鋼筋籠使鋼筋籠對中→復測鋼筋籠中心點位置→在鋼筋籠從上至下的第一個加強箍位置四個角焊四條鋼筋固定鋼筋籠中心位置→吊車下放鋼筋籠至樁底[1]。

1.1.2 存在的弊端

(1)鋼筋籠直接放入孔底樁基底部，易通過四根鋼筋對樁基底部鋼筋籠進行腐蝕。

(2)樁基底部不平或焊在鋼筋籠底部的鋼筋不平，易造成放入樁基底部的鋼筋籠傾斜，并且鋼筋籠中間易扭曲受折，且鋼筋籠越長，中間部位的扭力越大。

(3)在第一個加強箍上焊定位筋，定位好中心點位置后下放鋼筋籠至孔底，因其定位筋在下放的過程中要經過一段距離才到孔底，易受鋼護筒埋設質量影響。若鋼護筒埋設傾斜度過大，定位的鋼筋籠中心點也將隨著護筒傾斜度偏離。

(4)焊接在底部定位標高的鋼筋均為一次性使用，造成浪費。

(5)安裝定位工藝繁瑣，在中心點定位時不但需計算鋼筋籠對應四個角的移動距離，而且還需與吊車操作機手配合默契才能使鋼筋籠移動至指定位置，效率低下。

傳統的樁基鋼筋籠安裝定位方法存在的弊端是導致樁基鋼筋籠安裝效率及質量偏低的原因，因此需要更為先進和更具實用性的施工方法來代替。由此引出了本文研究對象：一種新型樁基鋼筋籠安裝定位裝置的設計與應用。

1.2 新型樁基鋼筋籠安裝定位裝置的設計原理

該新型裝置的設計除滿足基本定位要求，還需避開傳統定位方法產生的弊端。

(1)鋼筋籠采用懸吊進行定位標高的方法，可以讓鋼筋籠底部通過混凝土時完全封閉，避免鋼筋的腐蝕。并且鋼筋籠懸吊可以保證鋼筋籠的整體垂直度，避免鋼筋籠直接放入樁底使鋼筋籠的中間部位產生扭曲變形，同時使鋼筋籠四周的保護層得到了很好控制[2]。

(2)樁基鋼筋籠中心坐標定位的方法，可采用在鋼筋籠頂部的中心位置安裝一個參照物，在鋼筋籠進行中心點對中作業時，只要移動鋼筋籠使其參照物與中心點設計坐標位置重合即可達到鋼筋籠中心點定位的目的。該方法可通過直觀的方式來確定鋼筋籠中心點的位置，避免了計算及多次使用卷尺復核的程序，提高了施工效率。同時在頂部進行參照物的安裝減少了中心定位通過豎直方向的距離，減少了有可能因鋼護筒傾斜帶來的偏位影響[3]。

(3)在裝置的安裝方式上采用可以拆卸的形式進行重復的使用，可以有效避免材料的浪費，節能環保[4]。

(4)在裝置使用材料的選擇上，其作為吊裝承重的橫梁可根據承重需求，采用相應抗彎能力的槽鋼或工字鋼；吊裝桿件考慮到其可能在吊裝過程中的不平衡產生不同方向的應力，可采用強度較高及延展性較好的精軋螺紋鋼作為吊裝桿件材料；吊裝桿件與鋼筋籠吊裝時的連接裝置考慮應力的集中可選用強度較大的16Mn錳鋼錨具作為連接工具；平面中心坐標定位圈因主要作為水平固定來用，普通螺紋鋼筋即可滿足材料的強度及剛度需求。

2 新型樁基鋼筋籠安裝定位裝置的制作

2.1 裝置示意圖

新型樁基鋼筋籠安裝定位裝置的制作如圖1所示：

圖1 新型樁基鋼筋籠安裝定位裝置示意圖

2.2 樁基鋼筋籠中心坐標定位裝置的制作

(1)制作一個與設計樁基鋼筋籠加強箍相同直徑的圓形鋼圈，鋼圈使用鋼筋直徑宜與樁基鋼筋籠加強箍設計直徑一致。

(2)在鋼圈“十”字對角對應設計鋼筋籠主筋的位置焊接四條比設計鋼筋籠主筋大1 cm，長度為4 cm的鍍鋅鋼管，要求焊接焊縫飽滿牢固。

(3)通過十字內分法，找出鋼圈中心點，并在中心點兩側鋼圈內圈焊接2個內徑為8 mm的螺帽，要求螺帽焊接牢固、水平統一。

(4)使用φ6 mm鋼筋制作一條“[”字型的中心點定位桿，其定位桿長度為定位鋼圈內2個對角螺帽中心點到中心點的距離。

(5)把定位桿放入鋼圈對應螺帽內，再次找出鋼圈中心點位置，在中心點位置上焊接一條φ3 mm、高度為5 cm的圓鋼作為中心點位置參照物。

(6)在鋼圈內部四角加焊4條內襯鋼筋提高鋼圈抗變形能力，鋼筋焊接直徑宜選用與鋼圈直徑一致的鋼筋且焊接必須牢固，并注意避免與“[”定位桿位置的沖突。

樁基鋼筋籠中心坐標定位裝置效果如圖2所示。

圖2 樁基鋼筋籠中心點坐標定位裝置現場圖

2.3 樁基鋼筋籠標高定位裝置的制作

2.3.1 鋼筋連接器及鋼筋連接夾片的制作

(1)鋼筋連接器采用一個單孔錨具及一個單孔鋼圈相互焊接而成，連接器內設2個連接孔：一個單孔鋼圈為吊環連接孔，孔直徑比吊環直徑稍大5 mm以便于拆卸即可；另一個單孔錨具孔為鋼筋連接孔，孔壁為上大下小的錐形，孔壁錐形上下圓直徑與鋼筋連接鋼夾片等同。

(2)鋼筋連接鋼夾片采用與鋼筋連接器等高1/3的錐形鋼夾片，錐形夾片內設直徑比所需連接鋼筋直徑稍小1 mm的抗滑螺紋。錐形鋼夾片錐度為14°即可，鋼夾片最小厚度應≥3 mm。

2.3.2 吊桿的制作

截取2或4截等長的精扎螺紋鋼作為吊桿，每截吊桿配備2個配套螺帽及2塊1 cm厚的墊片。

2.3.3 扁擔的制作

采用槽鋼背向雙拼，再使用鋼板連接加固焊接而成，中間預留空隙比所需吊裝鋼筋籠設計主筋直徑稍大5 mm。兩槽鋼中間背向使用比吊桿直徑稍大的鋼筋每隔30 cm焊接一道，要求連接鋼筋長度不能超過槽鋼高度且與槽鋼相連部位焊縫飽滿、牢固。扁擔長度宜為有效跨徑(架設在樁基鋼護筒上的跨徑)外預留50 cm活動空間。

3 樁基鋼筋籠安裝定位裝置的使用方法

3.1 施工準備

(1)樁基鉆孔施工前，場地宜平整至設計樁頂標高。

(2)樁基護筒需垂直于水平面進行埋設，并且護筒周圍的回填土要夯實，確保護筒埋設牢固。

3.2 施工步驟

(1)使用吊裝機械懸吊鋼筋籠入孔，懸吊鋼筋籠頂位置稍低于鋼護筒頂面即可。

(2)安裝鋼筋中心點定位裝置在鋼筋籠頂部，要求安裝的定位鋼圈水平面傾斜度符合工程要求誤差。

(3)通過十字拉線法得出樁基設計中心點位置，再移動鋼筋籠位置使中心點定位裝置上的中心點參照桿位置與設計中心點位置重合。

(4)在中心點定位裝置所固定的4條主筋上點焊上4條平面定位鋼筋，用于固定中心點位置。

(5)把鋼筋連接器的鋼筋連接孔放入制作完成的鋼筋籠主筋頂部，再用鋼夾片放入鋼筋連接孔內夾緊。要求鋼筋連接器對稱安裝在鋼筋籠主筋同一平面位置，且其吊桿連接孔位置處于同一直線上，孔口呈相反方向。

(6)計算吊桿長度，把吊桿分別穿入鋼筋籠連接器吊桿孔及扁擔內，扭動螺帽調整至所需吊桿長度位置。

①吊桿的長度按式1計算，如圖3所示：

圖3 吊桿計算示意圖

L=L1-L2+(L3+L4+L5)

(1)

L1——護筒頂到設計鋼筋籠底的距離，L1=h1-h2；

h1——護筒頂標高；

h2——設計鋼筋籠底標高；

L3——連接器底部到鋼筋籠頂的距離；

L4——扁擔高度；

L5——墊片厚度，取L5=10 mm。

②吊桿選用應符合表1規定：

表1 吊桿選用標準表

③承重扁擔橫梁選用應符合表2規定：

表2 承重扁擔橫梁選用標準表

(7)吊車下放鋼筋籠使之懸吊在樁基護筒上。

(8)澆筑樁基混凝土。

(9)扭動取出吊桿上螺帽及墊片并移走扁擔，即可使用鐵錘輕敲樁基中心點定位裝置的4個固定點，取出中心點定位圈；使用鐵錘輕敲連接器上表面使之松動，取出鋼筋連接器及夾片。

4 效果論證

我們對使用了新型樁基鋼筋籠安裝定位裝置進行施工后的152根樁基成品的中心點坐標偏位情況及鋼筋籠底標高(通過籠頂鋼筋反算)偏位情況進行了調查，結果如圖4～5所示。

圖4 樁基成品鋼筋籠中心坐標實測圖

圖5 樁基成品鋼筋籠底偏位實測圖

由圖4可看出在使用了新型樁基鋼筋籠安裝定位裝置的152根樁基成品其中心點坐標均在50 mm以內。由圖5可以看出鋼筋籠底標高偏位誤差也均在50 mm以內。其中心坐標偏位誤差和鋼筋籠底標高誤差均控制在《公路工程質量檢驗評定標準》(JTG F80/1-2017)要求的質量要求范圍內。

該裝置操作簡單，拆卸方便，定位準確，工作時間與傳統定位方式約20 min左右相比降低到了10 min以內，大大地提高了工作效率，很好地實現了裝置設計的目的。

5 結語

樁基鋼筋籠安裝得準確是保證樁基施工質量的重要步驟。本文介紹了一種新型的樁基鋼筋籠安裝定位裝置，從裝置的設計思路、原理、制作方法和使用方法進行了分析，并在實際施工中進行了效果論證。結果表明，本文所介紹的新型樁基鋼筋籠安裝定位裝置能達到樁基鋼筋籠安裝定位的目的，并具有準確性及實用性。