新建商丘至合肥至杭州铁路裕溪河特大桥采用1- (60+120+324+120+60) m双塔钢箱桁梁跨越裕溪河, 主塔均在河岸上, 桩基设计为40根φ2.5m钻孔桩, 最大桩长99m。钢筋笼最长为101m, 主筋采用φ28螺纹钢筋。

施工场地开阔, 运输条件较好, 经研究采用回旋钻成孔, 履带吊吊装钢筋笼入孔的施工方案。钢筋笼长度为101m, 上部84根主筋最大长度约47.03m, 下部42根主筋至孔底, 整套钢筋笼分两节进行制作运输, 吊装节长度分别为47m和54m。

钢筋笼主筋的连接方式目前主要采用搭接焊、帮条焊和直螺纹套筒等方式, 经比选后采用直螺纹套筒连接方式。采用直螺纹套筒连接的主要优点如下:一是确保主筋连接接头质量, 同心同轴, 可以避免焊接接头常见的不同轴、焊缝不饱满、夹渣、烧伤主筋等情况发生;二是可以采用机械成批量加工接头, 提高了接头加工精度, 加大了施工效率, 缩短了钢筋笼连接时间;三是可以避免主筋焊接接头钩挂孔壁, 破坏泥浆护壁;四是减少电焊作业, 尤其是规避了吊装现场接头连接的电焊作业, 可避免触电伤害;五是经比较≥φ16的钢筋采用直螺纹套筒连接较搭接焊连接费用节约约20%/个。

钢筋笼由胎具配合人工的方式进行加工, 钢筋笼单元骨架长度为9m, 配上小于9m的调整节, 在胎具上调整固定以后采用直螺纹套筒连接成47m或54m的吊装节长度, 然后缠绕箍筋, 点焊或绑扎固定, 采用龙门吊运至吊装位置。

连接套筒选用45号优质碳素结构钢, 套筒尺寸满足产品设计要求, 其内径与设计主筋直径28mm一致。

直螺纹套筒连接工艺主要有以下几点要求。

(1) 钢筋端面平整并与钢筋轴线垂直, 不平整时必须修整至符合要求;钢筋端部不得有弯曲, 有弯曲时必须进行调整;钢筋丝头加工时使用水性润滑液, 不得使用油性润滑、冷却液。 (2) 主筋一端丝头有效螺纹长度不小于1/2连接套筒长度, 另一端丝头有效螺纹长度不小于连接套筒长度, 丝头表面不得有影响接头性能的损坏及锈蚀;丝头加工完毕经检验合格后, 立即带上丝头保护帽或拧上连接套筒, 防止装卸钢筋时损坏丝头。 (3) 套筒规格应与钢筋规格一致, 表面应有出厂批次、检验等钢印编码, 便于追溯质量记录, 保证套筒施工质量。 (4) 在进行钢筋连接时, 先用工作扳手将套筒沿主筋长丝头端全部拧入, 再将另一根主筋准确对位, 最后将套筒从长丝头段褪出, 拧入另一根主筋的短丝头处, 保证两根主筋相连接的丝头有效螺纹长度各占1/2连接套筒长度, 丝头有效螺纹数量不得少于设计规定。标准型接头连接套筒应有外露有效螺纹, 且连接套筒单边外露有效螺纹不得超过2P;钢筋连接完毕后, 直螺纹接头最小拧紧扭矩值为320N·m。 (5) 单元节连接时采用水平连接, 所有主筋可以一次性对接就位, 再旋转套筒进行连接;吊装节安装时, 采用竖向连接, 对接面必须留有一个较小的夹角, 先对位两根主筋, 用套筒连接部分后, 再通过调整角度逐一进行对位连接, 全部钢筋连接上以后, 方可旋紧套筒至设计位置。

钢筋笼在钢筋加工棚内分段制作, 拼成两吊装节后制作完成, 通过龙门吊整体起吊运至现场, 再采用2台大吨位吊机配合进行吊装、连接。

考虑单节吊装钢筋笼最大长度约54m, 整体自重约30t, 选择150t履带吊 (150t主臂长度60m, 作业半径12.5m, 起重量为39.2t) 作为主吊。在吊放钢筋笼时, 采用双机抬吊, 共分7个吊点, 150t履带主吊吊点位置距钢筋笼上端3~4m处, 副钩吊3个点, 50t汽车吊作为副吊, 吊点位于下端3个点。吊点处采用U型Φ28光圆钢筋与桩基主筋焊接, 对起吊点予以加强。

钢筋笼吊装施工见图1。

钢筋笼吊装施工主要要求如下。

(1) 起吊时有专人指挥, 确保2台吊机协同缓慢提升, 先将钢筋笼水平起吊调离地面3m以上, 检查确认各吊点稳定。 (2) 指挥主副吊机协同配合, 缓慢提升主吊主钩, 使钢筋笼从水平转为竖直状态, 并保证钢筋笼在起吊时不致变形。 (3) 钢筋笼转为垂直状态后, 主吊将钢筋笼提升至合适高度, 副吊牵引进行精确对位后, 主副吊配合保证钢筋笼处于垂直状态后, 吊放钢筋笼入孔。 (4) 在孔位上保持垂直, 轻放、慢放入孔, 入孔后徐徐下放, 不宜左右旋转, 严禁摆动碰撞孔壁。若遇阻碍应停止下放, 查明原因进行处理, 严禁高提猛落和强制下放。 (5) 首节吊装节吊装到位后, 将钢筋笼固定在孔口护筒平台上, 保持接头位置高出地面约1.2m, 便于进行钢筋笼连接施工, 吊机摘钩, 按照前述步骤吊装第二节。 (6) 主副吊配合将第二节钢筋笼吊装就位, 保证上、下两节钢筋笼主筋位置对正, 轴线一致:先对准一侧的两根接头进行连接, 然后主吊稍稍提起, 以使上下节钢筋笼在自重作用下垂直, 再配合人工微调连接其他所有的主筋接头。

采用该方法进行施工, 对加强钻孔桩施工安全、质量控制的作用主要有以下几点。

一是可以有效保证钢筋笼接头的加工安装质量, 便于接头施工质量的检查验收, 避免钢筋笼不同轴和弯曲变形的风险。二是大量减少了钢筋笼主筋现场连接接头的数量, 极大地缩短了吊装时间, 由常规方法20~30h缩短为3~4h, 提高了工作效率。三是因缩短了钢筋笼的吊装时间, 确保了泥浆有效循环, 有效降低了塌孔等安全风险, 同时降低了钻孔桩孔底沉渣的沉积时间, 降低了清孔难度和清孔时间, 为成孔后及时灌注混凝土提供了有利条件, 降低了缩颈等质量缺陷的发生。

对于大直径长桩钢筋笼的施工, 与以往普通钻孔钻钢筋笼施工有较大的区别。因大直径长桩钢筋笼长度特别长, 不能像普通桩基般一次性到位, 必须综合考虑制作、运输、安装等环节的实际操作性, 进行合理分节段, 故长桩钢筋笼的连接方式有较大的研究价值。同时因大直径长桩钢筋笼控制吊装时间是保证桩基施工安全质量的关键因素, 故钢筋笼分节段尽量少, 单节长度和重量普遍较大, 对吊装设备的选型配套、吊装顺序和现场施工组织也具有探索研究价值。结合裕溪河特大桥双塔钢箱桁梁主墩桩基的钢筋笼施工, 摸索了一些有用的经验, 本文加以总结, 对于以后类似的工程起到一些借鉴作用。