单桩竖向抗拔静载试验中装配式安装措施优化分析

杨大顺

（1．安徽建工检测科技集团有限公司，安徽 合肥 230031；2．安徽省建筑科学研究设计院，安徽 合肥 230031）

1 引言

随着我国建筑事业和人民生活水平的提高，代步用车数量不断提高，为满足日益增长的停车需要，当前一般大型综合体或者住宅小区均配备地下停车库。为解决大型地下停车库抗浮力不足的问题，一般设计中采用抗浮桩或抗浮锚杆的措施。但是在进行单桩竖向抗拔静载试验时，桩的钢筋与抗拔设备的传统连接方式是在钢筋与受力锚件之间焊接，该种方式的现场焊接工作量大，焊接条件需要达一定要求，焊接作业质量难以保证，焊接操作时间长。结束试验后，同样需要解除钢筋连接的焊接或者动火作业，总体的拆和装需要较长时间的人力，一般需要2～3 天才能完成一根桩，效率低下。

本文通过研究单桩竖向抗拔静载试验过程中的安装技术，对比传统的连接方式，在不断更新检测设备的同时，解决试验过程中遇到的一些技术难点，达到改进检测技术、提高检测效率的目的。

2 抗拔静载试验的工作原理

不论是预制桩还是灌注桩，在桩基施工完毕达到抗拔试验条件后，对其施加竖向向上的力，使其受力情况和实际使用情况一致。在检测过程中，观察施力情况下桩基的反应情况，以此判断该桩是否能满足设计的要求。竖向抗拔试验的工作原理简化受力如图1所示。

图1 抗拔桩检测时的受力原理

对受检桩施加抗拔力，检验在此抗拔力下桩身自重和土层摩擦力（此处不考虑负摩阻力）的合力是否满足设计要求。实际的操作过程中，人为施加抗拔力是如何传递到桩身，即反力如何通过连接方式连接到桩身钢筋，是为操作的难点和重点，数根钢筋需要协同受力，且操作时尽量需要简便快捷。

3 常见检测设备与钢筋的连接方式

当前常见的检测设备与钢筋的连接方式有两种，一种为纯焊接方式，一种为采用锚固平台的方式。其中焊接方式因千斤顶的摆放位置不同，又可分为焊接方式A 和B（示意和实例见图2-图5），不论A 方式或B 方式，均需要大量的焊接工作，钢筋焊接在焊接座上，或者焊接在桩头钢筋上，操作繁琐且钢筋自桩顶至焊接座的距离十分长，通常需要跨过主梁和千斤顶的高度。各钢筋在受力后，整个系统的协同工作工况复杂，容易存在某一侧或局部某些钢筋提前进入拉伸状态，而另一些钢筋则可能受力滞后，即钢筋之间受力不均匀情况较为严重。

图2 焊接方式A（需1台千斤顶、1根主梁）

图3 焊接方式A实例

图4 焊接方式B（需2台千斤顶、1根主梁）

图5 焊接方式B实例

近年新出现的锚固平台方式，省去了焊接工作，为抗拔静载试验提供了一定的便利，但其也有一定的提升空间，示意和实例见图6-图10。该种方式在物料上需要2根同型号钢梁、2台同型号千斤顶，并且体系的钢筋长度也需要跨越钢梁和千斤顶（锚固平台和螺纹杆连接，螺纹杆和桩头钢筋之间用专用夹具连接），该种方式物料需求量大，总计需要2根钢梁、2台千斤顶、1个专用锚固平台和1 套专用螺纹连接杆，整个体系的协同工作工况十分难以保证。两个千斤顶为并联状态，内部油压相等，若体系其中一侧钢筋受力不均匀，则极易出现一侧千斤顶伸出长而另一侧伸出短，即在视觉上钢筋的锚固平台容易发生倾斜。

图6 锚固平台方式正视图

图7 侧视图

图8 俯视图

图9 锚固平台方式实例1

图10 锚固平台方式实例2

4 装配式安装措施优化

鉴于以上安装方式，结合工程实际，本文设计出一款新型的装配式安装措施和装置，经过现场反复验证取得良好效果，后续也将根据实际使用情况不断改进。

装配式安装措施经历了2 个阶段，对应有两种方式，详见图12-图15，两种方式均需要1 套特制的螺纹拉杆、拉盘和钢筋夹具（或M27锚定螺丝）。

图11 拉盘设计图

图12 装配式A方式正视图

图13 装配式A方式俯视图

图14 装配式B方式正视图

图15 装配式B方式俯视图

螺纹拉杆所需要的直径一般根据所使用的穿心千斤顶的型号定制，比如使用100t 穿心千斤顶，则此根拉杆的材料抗拉强度设计值满足千斤顶的额定出力即可。

拉盘一般根据受检桩的钢筋笼主筋情况定制，也可以根据地区使用习惯提前预制，预制好的拉盘可以做到1 套多用，在预制约2～3 套情况下，基本能满足本地区绝大部分抗拔桩的使用。当面对新钢筋笼时，旧的不能满足使用条件时，再考虑钢筋笼专项定制拉盘。笔者所在区域一般使用PHC 400 AB 型和PHC 500 AB 型管桩以及小直径的灌注桩作为抗拔桩，所以提前预制了一套拉盘，详见图11。根据《预应力混凝土管桩》（10G409），预应力管桩的主筋张拉锚孔直径为27mm，PHC 400 AB 95 管桩的配筋为7 根，钢筋分布圆直径为308mm，PHC 500 AB 100 管桩的配筋为11 根，钢筋分布圆直径为406mm。基于此，制作拉盘的钢板直径定为600mm，中心开孔，孔径根据选用的螺纹丝杆直径确定，设置3 圈张拉孔，拉盘钢筋孔开孔直径为30mm，内圈和中圈为圆孔，分别预留给PHC 400 AB 型和PHC 500 AB 型管桩使用，通过圆孔可将拉盘由M27 螺丝固定在管桩端板上。外圈为U 形孔，孔数12 个，分布圆直径为500mm，以适用于普通小直径灌注桩，当灌注桩钢筋数或钢筋笼直径与此拉板不适用时，应根据钢筋笼情况专项定制拉盘。

当检测管桩时，拉盘适用M27 锚定螺丝固定到桩顶端板上；当检测灌注桩时，桩头钢筋预留长度约40cm，钢筋穿过相应的孔，上端用普通的钢筋夹具夹紧即可。当钢筋型号特殊无对应夹具或空间不足无法使用夹具时，可用两根短钢筋在拉板上方并列在桩头钢筋两侧焊住，充当挡块使用。

将图12、图13 的安装方式定义为A方式，其需要1 台穿心千斤顶、1 块钢垫板、2 根钢梁、1 套钢筋夹具、1 套螺纹拉杆、1 块拉盘，此种方式中的一般设备大部分为检测单位的常见设备，仅需要制作1套螺纹拉杆和1块拉盘，优点是额外需要制作的设备相对较少，缺点是需要2根钢梁。

将图14、图15 的安装方式定义为B方式，其需要1台穿心千斤顶、1根钢梁、1 套钢筋夹具、1 套螺纹拉杆、1 块拉盘，此种方式中的检测单位除需要制作1 套螺纹拉杆和1块拉盘外，仅需单独制作1根中部有孔洞的钢梁，以便螺纹拉杆穿过。此种方式现场需要的设备最少、安装最为便捷、系统需要协同受力部件最少、桩头钢筋出露短、受力均匀，是目前笔者已知的最高效的抗拔检测设备安装方式。

图16 装配式B方式实例1（灌注桩）

图17 装配式B方式实例2（灌注桩）

5 结束语

通过对抗拔试验设备的安装方式进行改进，对于单桩竖向抗拔静载试验检测设备利用装配式安装措施，在已经累积的多次工程实践中，能够很好的保证单桩竖向抗拔静载试验的顺利开展和试验结果的准确性，同时为工程开展节省了大量的人力和时间，降低了检测的成本，提高了检测数据的准确性，在检测过程中遇到相关问题时增加了可靠的选择方式，希望以后的检测过程中有更多的改进办法被开发出来。