作为马鞍山长江公路大桥重要科研项目的根式钻孔桩是一种全新的桩基形式，它利用成桩后土体对根键的握裹力来加大基桩（竖向和横向）承载力，从而减短桩长，减少结构自重，具有更好的经济性，将对桩基结构带来新一轮变革。

 

　　钻孔桩的成孔和成桩施工均是常规施工工艺，但由于增加了根键安装的工序，所以为保证根键顶入时顺利，对钢筋笼的制作和安装提出了较高要求，为保证施工顺利进行，其中应特别注意以下两点：

 

　　（1）根键机是全新设计的设备，在泥浆等介质中的使用效果有待进一步证明。

 

　　（2）根键安装的难点是定位，顶进机本身不具备定位功能，需要另外设计配合平面、竖向定位的装置。

 

　　2根键机制造与根键施工

 

　　根键机主要由机、吊杆、吊架平台等组成。

 

　　图1

 

　　2.1根键机

 

　　根键机主要由反力架、千斤顶、锥压件三大部分组成，其中反力架由上顶板、滑台和四根连杆联接而成。具体如图1所示。

 

　　四件滑台通过加强环形成一体，中间有十字形开槽，槽内放置滑块及根键，滑块卡在滑台的卡槽内使其只能径向移动。

 

　　俯视锥压件为十字形。锥压件放置在滑台的十字形开槽内，上端与千斤顶相连，在反力架内可轴向移动。

 

　　滑块斜面与锥压件的斜面相切，当锥压件受力向下移动时将对滑块产生向下及径向向外的两个分力。其中向下分力作用在滑台上，通过连杆对上顶板产生向下的作用力，而千斤顶向下顶压锥压件时会对上顶板产生向上的作用力，对反力架而言，此二力为相互平衡的内力，在轴向上将形成一自衡系统，同时滑块径向向外的分力作用在根键上将其向外顶出。

 

　　本装置总高约2.4m，最大外径1.23m，总重约2.2t（其中千斤顶重327kg）。

 

　　2.2根键机吊杆

 

　　根键机的下放需要辅助的设施，如采用钢丝绳等软性吊具，根键的定位将十分困难，因此考虑新制一套钢性吊杆配合施工。该吊杆主要有辅助机下放及竖向定位作用，采用Φ152×10mm无缝钢管制作，单节长度3.9m，重量146kg。吊杆上标有刻度，并焊有钢筋箍，可通过抱箍临时限位；两节之间通过十字销连接；在机反力架的上顶板上增加一个法兰连接件（焊接工作在工厂进行），与吊杆底节栓接。

 

　　2.3吊架平台

 

　　吊架平台由吊架、结构平台、定位平台三部分组成，主要负责吊杆及机的吊放、根键下放平面定位和临时支撑，同时为方便移位，整个吊架平台设计成可走行式。门式吊架高9m，主梁采用I32型钢，立柱为直径152mm钢管，连接系采用直径102mm钢管。结构平台为2I40和[28、[32组成的3×6m平面框架，底部设四个橡胶走行轮，侧面设四个螺旋支顶柱。定位平台为两幅可开启式结构，单幅尺寸1×2.4m，采用[14和8mm花纹钢板组成。

 

　　图2

 

　　2.4根键施工

 

　　钢筋笼下放完成后，根键施工才能进行，从操作方便及施工安全考虑，根键施工顺序为由下向上逐层对顶

 

　　进行。

 

　　根键作为根式钻孔桩的重要组成部分，其施工也是本试验重点研究的项目，根键顶入过程中需解决的问题有：一是如何准确确定钢筋笼中根键预留孔的位置；二是根键下放时如何确认平面相对位置；三是顶进过程中机以及其他相关辅助设备的操作和人员的配合；四是如何减少对孔壁的破坏以及加快施工速度。

 

　　2.4.1根键顶入施工。在钢筋笼下放完成后，复测并标示钢筋桩位十字线与钢筋笼相对位置，吊架平台由汽车牵引进场，按标示位置落顶调平就位。

 

　　吊机辅助安装机和底节吊杆，吊架卷扬机和滑轮组配合安装各节吊杆，最后一节吊杆安装完成后，全面测量定位平台、吊标标高和平面位置，与原钢筋笼、护筒标高进行换算，确定抱箍及抄垫高度，根据吊杆上周圈十字标记，与钢筋笼定位钢筋进行比较，适当旋转吊杆精确对位，再次对标高进行复核，确认无误后，油泵进油，机千斤顶顶推根键至设计标高，根据油压表（与行程换算）确认顶入完成，油泵加油，千斤顶回程，通过各节吊杆的拆卸将机吊升至孔口上，安装第二层根键，重复上述步骤进行各层根键的顶入施工。

 

　　2.4.2根键顶入操作注意事项。定位平台顶面设两块可开启的台面，台面中部预留吊杆通过孔，顶面标有根键下放角度投影刻度，通过台面、吊杆的标高换算，确定根键实际和理论标高，指导调整机操作，将根键穿过钢筋笼预留孔顶入孔壁设计位置，所以对各控制点标高、平面位置以及操作过程需详细记录，以便有问题时能及时反馈。定位平台在每层根键安装时需打开，闭合时应注意观测钢筋笼与其平面相对位置是否变位，以确保施工定位准确。抱箍作为根键顶入中的支点，需保证顶入操作时位置相对固定。

 

　　由于每施工完一层根键就需提升吊杆出孔口，以便装填新的根键，为减少吊杆拆装次数，如一次拆两节吊杆，需注意接头处十字销的保护，不得让其受弯。吊装时，因钢筋笼内净空较小，必须保证吊杆垂直，如有挂笼现象不得硬性提升，可先下放调位后再试提。

 

　　由于顶入机是在泥浆介质中操作，对根键的顶入情况不易判断，所以应加强顶入过程中的观察，如出现吊杆有较大偏移等异常情况时要及时停止千斤顶的加压，分析原因再确定下一步操作。在每层根键顶入完成后，对孔底沉碴厚度做一次测量记录，以确定根键操作对孔壁的影响。

 

　　3结语

 

　　通过以上阐述，根键机有效地解决了根键在泥浆中准确地顶入问题，为类似工程施工提供参考。

 

　　参考文献

 

　　[1]汪一骏，冯东，陈明辉，等.钢结构设计规范[M].

 

　　北京：中国建筑工业出版社，2003.

 

　　[2]公路桥涵施工技术规范（JTG/TF5-2011）[S].北京：

 

　　人民交通出版社，2011.