大直径超长钢筋笼胎架长线匹配法制作安装工法

1、大直径长桩钢筋笼胎架长线匹配法制作安装工法(ERJUGF-2008-032)中交第二公路工程局有限公司 中交二公局第五工程有限公司(贺茂生 任回兴 马峰 张先武 米长江 李松 白飞阳).前言桩基直径在2m以上，桩长超过100m的桩基一般称为大直径长桩。其钢筋笼相对于 普通钢筋笼来说，具有直径、长度、重量较大，分节对接次数、钢筋接头多等特点。在制作 安装过程中不可避免地产生了对接难度大、现场安装周期长，以及加工、运输、吊装、对接、下放过程中易发生变形等难题，最终影响钢筋笼安装质量，甚至由于钢筋安装周期过长导致 孔壁坍塌、孔底沉淀过大等质量隐患。为了尽量缩短超长钢筋笼现场安装周期，施工中必须采取有

2、效措施，减少各节钢筋 笼制作时的误差，保证相邻节段钢筋笼接头精确匹配、快速对接；同时，提前把12m(9m)长的标准节预拼成24m-36m的长节，缩短正式安装时接头数量。苏通大桥南主塔桩基钢筋笼直径2.35m2.65m不等、主筋直径达到40mm根数多达72根，钢筋笼设计长度为 117.4m。为了尽量减少钢筋笼加工时的误差，保证钢筋笼顺利衔 接。在传统加强筋法制作安装钢筋笼工艺的基础上，优化形成了钢胎架长线匹配制作安装工法，并在正式安装钢筋笼前，把12m标准节钢筋笼在周边孔护筒内拼接成36m长节段，正式安装期间的对接次数由传统的10次减少至3-4次，缩短入孔安装周期 50艰上。中交第二公路工程局有

3、限公司通过在苏通大桥、鄂东大桥和常泰大桥运用钢胎架长线匹配制作安装钢筋笼工法，保证了工程质量，加快了施工进度，降低了长桩施工风险。该技术作为“深水群桩基础施工与冲刷防护成套技术研究”的关键技术之一，于2007年5月通过陕西省科技厅组织的专家委员会鉴定，达到国内领先水平。 工程实践证明该施工工法具有安全可靠、优质高效、节能环保等特点，具有明显的社会经济效益和推广应用前景。.工法特点采用钢胎架长线匹配法，每根主筋位置固定，确保相邻节段钢筋笼接头的高精度匹 配，从而达到精准快速对接钢筋笼的目的。在加工场制作统一尺寸、统一规格的钢胎架，采用12m(9m)定尺钢筋制作钢筋笼，主筋、加强筋、螺旋筋统一电焊

4、固定，接头统一采用锻粗直螺纹套筒进行连接，形成标准的 钢筋笼加工工序和方法。标准钢筋笼节段通过平板车或驳船运输到现场，先在周边成孔的护筒内或孔中接长，减少正式安装期间的接头数量。先进性和创新性：较传统的加强钢筋法制作钢筋笼工艺相比，该工法提高了各节段钢筋笼匹配精度，适应了大直径长桩钢筋笼采用机械接头快速安装对接头精度和速度的要求，对于提高大直径长桩质量、降低施工风险具有重要意义。.适用范围对于502100m长桩具有适用性， 尤其适用于水中或陆上桩径大于2m桩长超过100m桩基钢筋笼制作和安装。.工艺原理在钢胎架上预留出钢筋定位孔，利用高精度定位的钢胎架，实现钢筋笼主筋安装精 度和相邻节段接头匹

5、配。在布满胎架的同一个钢筋制作台座上同时制作4节，利用第四节作为后续节段的标准节，钢筋笼制作的同时实现了各相邻节段的预拼，最终确保所有接头的匹配标准节段接头位置、 钢筋位置进行编号， 在已成孔的护筒中拼接成长节，正式安装采用锻粗直螺纹套筒连接，多人同时操作。.施工工艺钢筋笼制作场地选择场地的选择应结合工期进度要求，并考虑料场、制作区、存放区及场内通道的需求，合理选择。陆地制作宜选择长约 60100m宽约2550m的场地（满足50120m桩长钢筋笼加工需求），具体大小以满足日加工钢筋笼的要求、尽量减小用地为原则；对于水中桩基，尽可能在陆上布置加工厂，不可避免在水上制作时，宜选择在钻孔平台或大型驳

6、船上，根据钢筋笼的分节划分，平台和驳船长度应不小于60nl钢胎架的设置钢筋笼制作场地选定后，应根据地基情况对基础进行处理，在处理好的场地上建造钢筋笼台座，各台座间距不宜大于2m,台座上横梁采用合格枕木或钢结构，台位顶面平整度应用水准仪检测，相邻横梁的高差应控制在1cm以内。在碎垫层顶面布置钢筋笼台座、安装并调整好平面位置、标高后，严格固定胎架。在钢筋笼制造过程中应经常检测台位下沉、2变形和位移等情况，如发现超出允许值的应及时调整。在钻孔平台或大型驳船上加工钢筋笼时将可直接布置钢筋笼台座。钢胎架包括圆弧钢板骨架与加劲筋圈两部分组成。圆弧状钢板骨架按照钢筋笼半径加工，骨架上按照主筋位置与半径大小设

7、置主筋凹槽，该骨架在钢筋笼纵向每3-4m设置一道。图5.2-1钢胎架构造图图5.2-2钢胎架图片钢筋笼分节及下料钢筋笼的下料应根据钢筋笼的分节长度确定，下料前应将钢筋调直并清理污锈， 钢筋表面应平直，无局部弯折。钢筋笼下料后采用切割机将钢筋的两头切平，以保证钢筋的墩头拔丝和连接的顺利进行。钢筋笼在后场分节预制，标准分节长度通常根据钢筋的定尺长度确定。一般为了加快施工进度，减少钢筋笼在现场的连接作业时间，采用 12m标准定尺长度，标准节长度 为 12m。钢筋笼分节应结合标准节长度、现场吊装能力综合考虑，其分节宜控制在35次。钢筋连接大直径桩主钢筋连接宜采用直螺纹套筒连接。直螺纹套筒连接接头的加工

8、包括钢筋的墩头和套丝，墩头和套丝均采用直螺纹墩头机和套丝机进行加工。直螺纹钢筋接头的加工和连接工艺流程见下图所示。具体加工和连接方法及要求见公路桥涵施工技术规范(JTJ 041-2000 )附录E。1、用直螺 纹墩头机 夹紧钢筋3、用直螺纹 套丝机对墩头 钢筋进行车丝4、用直螺纹套筒对两根已 车丝钢筋进行连接，完成 一个直螺纹连接钢筋施工图5.4-1直螺纹钢筋加工工艺流程图钢筋的焊接可采用闪光对焊、搭接焊或帮条焊；焊接前应根据施工条件进行试焊， 合格后方可进行正式施焊。焊工必须持考试合格证上岗。钢筋焊接的接头形式、焊接方法、 适应范围应符合钢筋焊接及验收规程(JGJ-18)的规定。钢筋笼长线匹

9、配预制制作钢筋笼节段时，首先在各凹槽上放置主筋，然后在主筋上按标好的位置安装 加劲筋圈，并点焊。由于加劲筋圈直径较大，为防止其变形，提高钢筋安装精度，在加劲筋 圈内增设十字钢筋支撑。同时在钢筋笼吊装位置布置型钢加劲圈，确保钢筋笼具有足够的刚度，而不发生变形。加劲圈由钢板卷制，中间焊接十字槽钢支撑，骨架与钢筋采取点焊连接。钢筋加劲圈 见下图。图5.5-1钢加劲圈构造图图5.5-2钢加劲圈图片最后按照加劲筋成型法的施工流程安装其它主筋及螺旋箍筋，制作完成钢筋笼。钢筋笼接头的徽粗直螺纹工艺要求主筋的加工精度必须保证，因此其加工必须与试拼同时进行，即以长线法施工。胎架长线匹配法的具体施工流程如下：1、

10、在预制台座上，按 12m一节的长度连续加工 4个标准节段。|A劲性骨架Ag 2y钢筋笼 y,加工底座A-A2、将加工好的钢筋笼在第3、第4节位置拆开。3、移开第1、2、3节段，按照同样的方法以钢筋笼的第4标准节为匹配段，按12m 个标准节段接长钢筋笼至第 7节段。4、将加工好的钢筋笼在第 6、7节段位置拆开，以第 7节段为基础，接长加工下一节5段，并最终完成全部节段的加工和预拼。5、钢筋笼制作时按设计要求对称布置声测管及注浆管等设计要求的其它辅助构件，声 测管和压浆管通过定位钢筋定位，实施焊接，其位置与主筋不重叠， 避免影响混凝土浇注质量。6、钢筋笼分段加工制作完成后，存放在平整、干燥的场地上

11、。存放时，按分节情况进 行分类编号，并将钢筋笼垫高以免粘上泥土。图5.5-3 胎架法加工钢筋笼图片钢筋笼制作时的验收标准及允许偏差见表5.5-1所示。表5.5-1钢筋笼制作时的验收标准及允许偏差序号项目允许偏差（mm检查方法1钢筋骨架长度50尺量检查2钢筋骨架直径10尺量检查3主筋间距20尺量检查4箍筋间距20尺量检查5钢筋骨架垂直度v D/200吊线检查6弯起钢筋位置20尺量检查7保护层厚度10尺量检查钢筋笼的存放钢筋骨架在存放运输过程中，支撑箍处应设置等高垫木，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 +

12、”字或支撑，防止吊点处骨架变形。起吊过程中不得造成钢筋笼产生残余变形。钢筋笼运输钢筋笼在后场匹配预制完成后，将对应的白铁皮标示牌挂在接头位置标识出节段 编号，用红油漆标示出相邻刚进笼的对位钢筋后，拆除成12m一节的标准节段，通过门吊和25t汽车吊吊装上平板车，按前场安装顺序陆地基桩就直接运到现场。水中基桩先运输至码 头后，然后通过50t履带吊装至平板驳船运至现场。钢筋笼吊装、运输过程中，务必注意接头丝口的防护，应在接头钢筋端部带上防护套。图5.7-1船运钢筋笼图片钢筋笼的安装钢筋笼预拼接100m长度以上的桩基， 钢筋笼通常达到10节以上，现场对接9次以上，钢筋笼安装时 间往往达到40小时以上。

13、为减小长钢筋笼孔内安装时间，可结合吊装设备能力，采取提前预拼成24m或36m长节段的工艺，减少钢筋笼正式安装接头次数至5次以内，安装时间25h以内。具体工艺如下：1、在水上，平台空间有限，但护筒通常长度超过 20m,可采用钻机对护筒提前进行扫孔, 即清水钻进至护筒底，提供临近孔位钢筋笼预拼接的空间。2、在陆地上则可以直接在临近钻进孔旁的空地上铺设垫木，预拼接钢筋笼。钢筋笼吊装在钻孔完成并检测泥浆指标符合要求后，采用大型吊装设施进行钢筋笼安装。陆地一般 采用50t以上的履带吊，水中桩基一般采用动臂吊机或大型浮吊、门吊吊装就位。长钢筋笼宜采用多点吊装法，避免出现变形和接头变形损伤影响对接。图5.8

14、-1钢筋笼多点吊装示意图钢筋笼对接钢筋笼对接配备6把以上管钳,12个工人同时操作，实施接头快速对位和接头施拧。接头套筒提前安装于下一节段钢筋端部,按提前做好的标识，对位好钢筋后，拧动套筒直至完全套入上一节段钢筋端部的丝口。图5.8-2钢筋笼现场对接图片长钢筋笼保护层设置设置钢筋笼保护层方法有绑扎混凝土垫块法、焊接钢筋混凝土预制垫块法、焊接钢筋耳朵法、钢垫环法、导向钢管法等。按照公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000 ) 6.5.1要求，保护层钢筋耳朵的竖向间距为2m左右，水平圆周向不少于4个。钢筋笼的定位由于钢筋笼设计顶标高通常在地面或水面以下，为实现钢筋笼的竖向和平面定位，钢筋笼顶端设

15、置足够长度的引笼，引笼顶标高距离护筒顶 1m左右，采用20mm直径以上的螺纹钢加工，平面上对称布置 4-8根。通过引笼标高和平面位置的定位确定钢筋笼的定位。.材料与设备本工法中所用材料主要是制作钢筋笼所需要的各种型号的钢筋，与主筋锻粗螺纹匹配的连接套筒。主要设备表6-1主要施工机具设备表序号设备名称规格型号单位数量用途备注110t门吊10t台2-4钢筋装卸、吊 装转运陆上加工专 用2徽粗直螺纹设备套1钢筋接头徽 粗、拔丝3钢筋加工设备套1钢筋弯曲、折 断和拉伸4汽车吊QY-25台1钢筋笼吊装5动臂吊（浮吊、门 吊）50t以上台2钢筋笼水上 安装水上专用6履带吊50t以上台1钢筋笼安装陆上专用7

16、管钳把20接头安装8平板车钢筋笼运输陆上专用9甲板驳船800t以上艘1钢筋笼运输水上专用10钢胎架自加工个24/台座钢筋笼匹配 制作水（陆）上 制作专用.质量控制质量控制标准1、应遵照中华人民共和国行业标准现行的公路工程质量检验评定标准JTG F-80/1-2004 （土建工程）的要求执行。2、应按本工程的招标文件及业主确定的技术质量标准要求执行。3、钢筋笼所用钢筋必须符合现行钢筋混凝土用热轧光圆钢筋（GB13013、钢筋混凝土用热轧带肋钢筋（GB1499-1998）的规定。质量控制措施1、到场的钢筋应根据规范要求的数量和频率进行力学性能试验。2、钢筋的表面应洁净，使用前应将表面油渍、漆皮、鳞

17、锈等清除干净。3、钢筋应平直，无局部弯折，成盘的钢筋和弯曲的钢筋均应调直。4、钢筋笼采用锻粗直螺纹套筒连接方式，其接头应满足接头强度及性能的要求。5、套筒应有出厂合格证，套筒在运输和储存中，应按不同规格分别堆放，不得露天堆 放，应防止锈蚀和沾污。6、钢筋接头采用锻粗直螺纹套筒接头，必须保证足够的丝口长度和高度，并按频率取 样作接头抗拉试验。.安全措施遵照中华人民共和国行业标准现行的公路工程施工安全技术规程(JTJ 07695)及公路项目安全性评价指南(JTG/T B05-2004 )的要求执行。工法中采用的大型设备应按照2003年国务院颁布的特种设备安全监察条例操作实施。遵照国家颁发的有关安全

18、技术规程和安全操作规程办理。严格按施工工艺、施工操作规程、施工组织设计有关安全条款进行施工。建立健全各工地、各施工环境下的施工安全规章制度，做好上岗前职工安全施工培 训工作；特殊工种必须持安全考核证上岗，严禁无证操作、违章作业。盘圆钢筋在现场采用冷拉方式调直时，人员要注意安全。钢筋笼通过驳船运输时，要采用安全可行的方式进行固定，确保运输安全。吊装和下放钢筋笼的钢丝绳，根据其吊装重量要有 6倍以上的安全系数，并在使用 前细致检查整根钢丝绳和接头卸扣安全情况，保证吊装安全。起吊和下放钢筋笼时，在吊装范围内严禁站人。安装钢筋笼前，由结构设备安全检查小组对起重设备、吊箱关键结构的可靠性、安全性进行严格

19、检查，尤其：吊具、吊耳、缆绳等。吊装选择风力低于 6级；对于水上宜选择潮汐处于相对稳定的时间段、能见度不得小于500m；对于陆上能见度不得小于400m。钢丝绳的安全系数不得小于下列各值。表8-1钢丝绳安全系数用途安全系数用途安全系数缆风 n3.5吊挂与捆绑6支撑动臂4千斤绳810卷扬机5缆索起重绳3.7510为保证施工安全，该工法各环节施工条件要求如下:表8-2 吊装施工条件要求施工环节施，要求钢筋笼陆地制作风速21m/s、能见度400nr无雨钢筋笼水上制作风速14m/s、能见度500nr无雨钢筋笼陆上运输风速21m/s、能见度500nr无雨钢筋笼水上运输风速14m/s、能见度800m钢筋笼陆

20、上安装风速14m/s、能见度400nr无雨钢筋笼水上安装风速14m/s、能见度800nr无雨.环保措施成立对应的施工环境卫生管理机构，在施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的 有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工燃油、工程材料、废水等的控制与治理。各种施工水上设备的废弃物按相关规范及要求集中进行处理，严禁直接排放入江中。钢筋除锈物要统一存放，不能乱扔乱搁，以防污染环境。钢筋笼加工场焊渣等垃圾品即时清理、处理，保持加工场内卫生。钢筋笼焊接工人每工作 12小时，休息并吸收清新空气， 焊烟要采取一定的方式回 收，尽量避免大面积污染周围环境。.节能措施把12m长标准节段钢筋笼在驳船上或护筒内预接

21、长成24或36米长节段，大幅缩短正式入孔连接时对接次数，减少孔内正式安装时各种吊装设备的使用时间和能耗。合理配备和使用设备，尽可能做到各环节设备配置相互匹配，降低设备能源消耗。加强接头的匹配质量管理，提前校正，减小现场对接难度，节省现场对接时间。加强相邻节段的标识，避免现场混淆，节省现场操作时间。合理布置加工场，形成顺畅的流水作业线，避免反复倒运，节约能耗。本工法设备用量较大，配置设备时尽可能选择能耗低、效率高的设备，例如采用1000tm动臂吊机代替 300t浮吊等。.效益分析通过采用胎架长线匹配法制作安装钢筋笼工法，加工规范有序，钢筋接头精度、 匹配性高，质量可靠；加工效率大幅提高，操作安全

22、可靠、方便可行。11采用在周边成孔的护筒内把12m标准节段钢筋笼预连接为长节段钢筋笼后，其缩短安装周期的功效更为明显。该大直径超长钢筋笼胎架匹配法制作安装工法与传统工艺相比较，技术经济效益 分析如下：质量优良采用胎架长线匹配法制作安装钢筋笼，钢筋笼主筋位置准确，机械接头标准规范、受 力可靠，相邻节段接头高度匹配，钢筋笼接长更加顺直。钢筋笼预制安装速度的提高，大大降低坍孔风险和孔底沉淀。工期缩短较传统工艺节省 50姒上的安装连接时间，100m以上长度钢筋笼现场安装时间由常规 的50小时以上节约到25小时左右，从而单桩缩短工期 1天以上，群桩规模越大，桩长越长， 带来的工期效益越显著。风险降低通过缩短钢筋笼现场安装时间，降低了钢筋笼安装阶段，桩基大直径深孔坍孔的风险。设备费用对比分析现场接长实现无焊接作业，现场几乎不需要接长焊接设备；相邻节段接长工效的提高降低了吊装设备的使用周期和数量