單樁豎向抗拔靜載試驗中裝配式安裝措施優化分析

楊大順

（1．安徽建工檢測科技集團有限公司，安徽 合肥 230031；2．安徽省建筑科學研究設計院，安徽 合肥 230031）

1 引言

隨著我國建筑事業和人民生活水平的提高，代步用車數量不斷提高，為滿足日益增長的停車需要，當前一般大型綜合體或者住宅小區均配備地下停車庫。為解決大型地下停車庫抗浮力不足的問題，一般設計中采用抗浮樁或抗浮錨桿的措施。但是在進行單樁豎向抗拔靜載試驗時，樁的鋼筋與抗拔設備的傳統連接方式是在鋼筋與受力錨件之間焊接，該種方式的現場焊接工作量大，焊接條件需要達一定要求，焊接作業質量難以保證，焊接操作時間長。結束試驗后，同樣需要解除鋼筋連接的焊接或者動火作業，總體的拆和裝需要較長時間的人力，一般需要2～3 天才能完成一根樁，效率低下。

本文通過研究單樁豎向抗拔靜載試驗過程中的安裝技術，對比傳統的連接方式，在不斷更新檢測設備的同時，解決試驗過程中遇到的一些技術難點，達到改進檢測技術、提高檢測效率的目的。

2 抗拔靜載試驗的工作原理

不論是預制樁還是灌注樁，在樁基施工完畢達到抗拔試驗條件后，對其施加豎向向上的力，使其受力情況和實際使用情況一致。在檢測過程中，觀察施力情況下樁基的反應情況，以此判斷該樁是否能滿足設計的要求。豎向抗拔試驗的工作原理簡化受力如圖1所示。

圖1 抗拔樁檢測時的受力原理

對受檢樁施加抗拔力，檢驗在此抗拔力下樁身自重和土層摩擦力（此處不考慮負摩阻力）的合力是否滿足設計要求。實際的操作過程中，人為施加抗拔力是如何傳遞到樁身，即反力如何通過連接方式連接到樁身鋼筋，是為操作的難點和重點，數根鋼筋需要協同受力，且操作時盡量需要簡便快捷。

3 常見檢測設備與鋼筋的連接方式

當前常見的檢測設備與鋼筋的連接方式有兩種，一種為純焊接方式，一種為采用錨固平臺的方式。其中焊接方式因千斤頂的擺放位置不同，又可分為焊接方式A 和B（示意和實例見圖2-圖5），不論A 方式或B 方式，均需要大量的焊接工作，鋼筋焊接在焊接座上，或者焊接在樁頭鋼筋上，操作繁瑣且鋼筋自樁頂至焊接座的距離十分長，通常需要跨過主梁和千斤頂的高度。各鋼筋在受力后，整個系統的協同工作工況復雜，容易存在某一側或局部某些鋼筋提前進入拉伸狀態，而另一些鋼筋則可能受力滯后，即鋼筋之間受力不均勻情況較為嚴重。

圖2 焊接方式A（需1臺千斤頂、1根主梁）

圖3 焊接方式A實例

圖4 焊接方式B（需2臺千斤頂、1根主梁）

圖5 焊接方式B實例

近年新出現的錨固平臺方式，省去了焊接工作，為抗拔靜載試驗提供了一定的便利，但其也有一定的提升空間，示意和實例見圖6-圖10。該種方式在物料上需要2根同型號鋼梁、2臺同型號千斤頂，并且體系的鋼筋長度也需要跨越鋼梁和千斤頂（錨固平臺和螺紋桿連接，螺紋桿和樁頭鋼筋之間用專用夾具連接），該種方式物料需求量大，總計需要2根鋼梁、2臺千斤頂、1個專用錨固平臺和1 套專用螺紋連接桿，整個體系的協同工作工況十分難以保證。兩個千斤頂為并聯狀態，內部油壓相等，若體系其中一側鋼筋受力不均勻，則極易出現一側千斤頂伸出長而另一側伸出短，即在視覺上鋼筋的錨固平臺容易發生傾斜。

圖6 錨固平臺方式正視圖

圖7 側視圖

圖8 俯視圖

圖9 錨固平臺方式實例1

圖10 錨固平臺方式實例2

4 裝配式安裝措施優化

鑒于以上安裝方式，結合工程實際，本文設計出一款新型的裝配式安裝措施和裝置，經過現場反復驗證取得良好效果，后續也將根據實際使用情況不斷改進。

裝配式安裝措施經歷了2 個階段，對應有兩種方式，詳見圖12-圖15，兩種方式均需要1 套特制的螺紋拉桿、拉盤和鋼筋夾具（或M27錨定螺絲）。

圖11 拉盤設計圖

圖12 裝配式A方式正視圖

圖13 裝配式A方式俯視圖

圖14 裝配式B方式正視圖

圖15 裝配式B方式俯視圖

螺紋拉桿所需要的直徑一般根據所使用的穿心千斤頂的型號定制，比如使用100t 穿心千斤頂，則此根拉桿的材料抗拉強度設計值滿足千斤頂的額定出力即可。

拉盤一般根據受檢樁的鋼筋籠主筋情況定制，也可以根據地區使用習慣提前預制，預制好的拉盤可以做到1 套多用，在預制約2～3 套情況下，基本能滿足本地區絕大部分抗拔樁的使用。當面對新鋼筋籠時，舊的不能滿足使用條件時，再考慮鋼筋籠專項定制拉盤。筆者所在區域一般使用PHC 400 AB 型和PHC 500 AB 型管樁以及小直徑的灌注樁作為抗拔樁，所以提前預制了一套拉盤，詳見圖11。根據《預應力混凝土管樁》（10G409），預應力管樁的主筋張拉錨孔直徑為27mm，PHC 400 AB 95 管樁的配筋為7 根，鋼筋分布圓直徑為308mm，PHC 500 AB 100 管樁的配筋為11 根，鋼筋分布圓直徑為406mm。基于此，制作拉盤的鋼板直徑定為600mm，中心開孔，孔徑根據選用的螺紋絲桿直徑確定，設置3 圈張拉孔，拉盤鋼筋孔開孔直徑為30mm，內圈和中圈為圓孔，分別預留給PHC 400 AB 型和PHC 500 AB 型管樁使用，通過圓孔可將拉盤由M27 螺絲固定在管樁端板上。外圈為U 形孔，孔數12 個，分布圓直徑為500mm，以適用于普通小直徑灌注樁，當灌注樁鋼筋數或鋼筋籠直徑與此拉板不適用時，應根據鋼筋籠情況專項定制拉盤。

當檢測管樁時，拉盤適用M27 錨定螺絲固定到樁頂端板上；當檢測灌注樁時，樁頭鋼筋預留長度約40cm，鋼筋穿過相應的孔，上端用普通的鋼筋夾具夾緊即可。當鋼筋型號特殊無對應夾具或空間不足無法使用夾具時，可用兩根短鋼筋在拉板上方并列在樁頭鋼筋兩側焊住，充當擋塊使用。

將圖12、圖13 的安裝方式定義為A方式，其需要1 臺穿心千斤頂、1 塊鋼墊板、2 根鋼梁、1 套鋼筋夾具、1 套螺紋拉桿、1 塊拉盤，此種方式中的一般設備大部分為檢測單位的常見設備，僅需要制作1套螺紋拉桿和1塊拉盤，優點是額外需要制作的設備相對較少，缺點是需要2根鋼梁。

將圖14、圖15 的安裝方式定義為B方式，其需要1臺穿心千斤頂、1根鋼梁、1 套鋼筋夾具、1 套螺紋拉桿、1 塊拉盤，此種方式中的檢測單位除需要制作1 套螺紋拉桿和1塊拉盤外，僅需單獨制作1根中部有孔洞的鋼梁，以便螺紋拉桿穿過。此種方式現場需要的設備最少、安裝最為便捷、系統需要協同受力部件最少、樁頭鋼筋出露短、受力均勻，是目前筆者已知的最高效的抗拔檢測設備安裝方式。

圖16 裝配式B方式實例1（灌注樁）

圖17 裝配式B方式實例2（灌注樁）

5 結束語

通過對抗拔試驗設備的安裝方式進行改進，對于單樁豎向抗拔靜載試驗檢測設備利用裝配式安裝措施，在已經累積的多次工程實踐中，能夠很好的保證單樁豎向抗拔靜載試驗的順利開展和試驗結果的準確性，同時為工程開展節省了大量的人力和時間，降低了檢測的成本，提高了檢測數據的準確性，在檢測過程中遇到相關問題時增加了可靠的選擇方式，希望以后的檢測過程中有更多的改進辦法被開發出來。