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超长大直径桩基钢筋笼施工工艺研究

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【摘要】通过使用正反丝直螺纹套筒,对大直径桩基钢筋笼进行孔口连接;在钢筋笼标准节与调整节加工时,使用一种钢筋笼精确定位接长装置加工和预拼装,防止主筋孔口连接错位问题。该工艺缩短了钢筋笼接长时间,降低成孔后长时间搁置引起塌孔风险,同时降低劳动强度、减少钢筋损耗,避免了焊接工艺产生的毒害气体,对类似工程施工,具有很高的参考借鉴价值。

【关键词】桩基钢筋笼;精确定位;正反丝直螺纹套筒

1前言

目前桩基钢筋笼安装多采用孔口焊接工艺,焊接时需对上下不对位的环向主筋进行校正,并弯折角度确保主筋圆心同轴;为缩短焊接时间,需投入大量设备及人员,工效低下,竖向焊接质量不易保证;桩基成孔后搁置时间过长易塌孔,风险大,桩基钢筋笼施工工艺存在一定改进空间。

2工程概况

某工程古城一号特大桥基础为钻孔灌注桩,共500根。桥梁桩基施工具有桩基直径大,长度长,桩基钢筋笼主筋型号大,环向钢筋密集等特点;桩基钢筋笼直径为Φ200cm,最长达85m,主筋型号为Φ32mm,环向主筋为15cm,环向钢筋接头19个,标准节段9m长,每节重约1.778t。

3关键施工技术

(1)该工艺第1个关键技术在于钢筋笼主筋精确定位装置的设计制作。每组定位装置主要由2条行走轨道、2块圆形法兰盘(限位板)、2根限位板连接杆、2条底纵梁、2组滑轮,采用Q235钢板钢材加工制作而成。该装置的行走轨平行顺直,两端的圆形法兰盘同径同轴,且钢筋卡控槽口顺直一致,限位板间距按“同一构件内的钢筋接头宜相互错开,连接区段长度为35倍d”的原则进行设计。轮轴的材料要有足够的刚度保证不变形,行走轮轴心稳固,行走顺直灵活。

(2)该工艺第二个关键技术在于正反丝直螺纹套筒连接。直螺纹套筒在工厂定制加工,钢筋笼环向钢筋上下对接时,环向钢筋巧妙的采用了正反丝,主筋对位两头钢筋笼固定后,直接旋拧直螺纹套筒进行连接即可。

4施工工艺

4.1桩基钢筋笼加工

在钢筋笼加工阶段,采取分节加工的形式,将钢筋笼统一加工成12m长标准节和若干长度不等的调整节(根据实际桩长调整)。

(1)首先在加工厂的轨道上安装定位接长装置,在首节钢筋笼两端各使用一组定位接长装置先行加工;

(2)然后在第二节两端各使用一组定位装置进行加工,利用行走装置及行走轨道使两节钢筋笼对位,然后使用直螺纹套筒对主筋接头进行预拼连接,使用扭矩扳手将连接套筒拧到全丝端;

(3)首节钢筋笼两端的定位装置利用行走装置顺轨道分别向两侧对向移动,使钢筋笼与定位装置脱离,将首节钢筋笼吊出,并编号堆放;

(4)然后利用行走装置将第二节钢筋笼移动至起始加工场地,以此类推完成剩余其他节段的加工制作;

(5)钢筋笼运至现场后按照编号顺序,使用扭矩扳手、正反丝直螺纹套筒进行主筋机械连接,可实现精准对位;

(6)如两节钢筋笼预拼后直螺纹套筒单边外露有效螺丝超2P(2丝),则适当调整第二节钢筋笼主筋位置后进行固定。

4.2钢筋笼接长安装

在此过程中用来连接的每节钢筋笼上下环向主筋位置必须对应一致,由于在第一阶段采用了定位装置进行了钢筋笼主筋的精确定位控制和预拼,所以此时用来接长的钢筋笼每根环向主筋均能一一对应,对位完成后,将正反丝直螺纹套筒从全丝端旋拧一半至短丝端,对上下主筋进行机械连接。避免了校正、帮焊等情况的出现,节省了大量的对接时间。

5过程控制要点

5.1主筋车丝

(1)钢筋应先调直并用砂轮切割机切除端头30mm,保证切口断面与钢筋轴线垂直。如钢筋头部弯曲过大,则不能使用机械加工,严禁用气割下料。

(2)钢筋滚压直螺纹连接,是采用专门的滚压机床对钢筋端部进行滚压,螺纹一次成型。(3)滚轧反丝时,按下正转起动按钮,转动进给手柄向工件方向进给实现切削,当剥肋长度达到要求时,剥肋刀自动张开,停止进给,此时按下停止按钮停车后,按下反转按钮,滚轧头反向旋转,操纵手柄继续进给,即可滚轧反扣螺纹,当滚丝轮与钢筋接触时,一定要用力,并使主轴转一周,轴向进给一个螺距长度,当进给到一定程度后,即可实现自动进给,直到整个滚轧过程完成后自动停车。按下正转起动按钮,即可实现自动退刀。

5.2钢筋笼加工定位装置的制作安装

该装置的制作精度要求高,确保环向卡控槽口间距误差不超过2mm。各部件焊接时要使用辅助工具夹紧部件,确保部件不至受热变形。各部件焊接要确保牢固,两端圆形限位板同径同轴,行走轨平行顺直。安装钢筋笼加工定位装置之前要对地基进行压实硬化处理。定位装置行走轨两侧使用膨胀螺丝锚固固定。

5.3钢筋笼制作加工

钢筋加工制作采用分节制作,原材钢筋主材单根12m长。由于钢筋笼长度不等,原则上按12m每节分节制作成标准节,再根据各桩基的长度加工调整节。钢筋笼加工精度及吊装变形必须严格控制,调整钢筋笼加工定位装置的控制长度、径向位置,钢筋笼加工制作过程中进行集中堆放。所有调整节要统一编号,标明桩号,总长,第几节。

5.4钢筋笼成品保护措施

加工成型的钢筋笼应水平放置,堆放场地平整、坚实。单层堆放,高度不得超过2m,钢筋笼底部采用方木垫高20cm,每标准节底部设置3处,防止钢筋笼变形,相邻钢筋笼之间采用垫木隔离,防止钢筋笼之间挤压、碰撞导致变形。

5.5吊装运输钢筋笼

在生产场地内加工完毕后,分节吊装、通过运输汽车运输至施工现场。钢筋在存放运输过程中,加强筋处应设置等高垫木,防止钢筋骨架油污及水锈污染;钢筋骨架起吊时,吊机操作应平稳、缓慢,避免落钩时速度过快,导致钢筋笼冲击变形;并对吊点处支撑环增“+”字或“△”支撑,防止吊点处骨架变形。

5.6上下节钢筋笼对接

首先吊车就位,将第一节钢筋笼放入孔内,用两根型钢扁担穿过钢筋笼横担在孔口,再吊起第二节钢筋笼缓慢移至第一节钢筋笼正上方,人工辅助转动上面一节钢筋笼,使每根环向主筋一一对应,然后起重机缓慢放下钢筋笼,使上下节钢筋笼对正。

5.7钢筋笼接长

对接完成后,迅速在前后左右四个方向使用扭矩扳手将直螺纹套筒拧紧,然后依次将一圈主筋连接完成。接长过程中,确保钢筋接头衔接紧密,直螺纹套筒连接完成后,要使用扭矩测验扳手进行检查,合格后快速补齐环向箍筋。

5.8钢筋笼下放待

钢筋笼接长完成后,起重机先将钢筋笼缓缓吊起约10cm,抽出型钢扁担,起重机再缓慢垂直下放钢筋笼。下放过程中,周围需人工辅助,观察钢筋笼使其不蹭到孔壁。下放到合适位置,再向钢筋笼穿插型钢扁担,将钢筋笼横担在孔口,进行下一节钢筋笼的机械连接。

6结论

由于桩基钢筋笼采用机械连接较焊接工艺施工每根桩平均加快了3-5小时,加快了施工进度,保证了工期,降低了成孔后长时间搁置塌孔风险,保证了成桩质量;减少了电焊作业产生的有害气体的排放,保护了周边空气环境,改善了作业环境;减少了焊接工艺的钢筋搭接材料的使用,节余钢材,响应了国家科技创新、节能减排、保护环境的政策,取得了良好的社会效益。

作者:于长波 单位:中铁上海工程局集团第六工程有限公司

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