振弦式钢筋计在预应力管桩成桩过程中的 安装工艺研究
吴跃东，罗如平，营洪利，朱资哲2.安徽省水利水电勘测设计院岩土工程质量监测所，安徽蚌埠233000） （1.河海大学岩土工程科学研究所，江苏南京210098；
[摘要】振弦式钢筋计由于其原理简单、使用方便被广泛应用于桩基测试领域，然面由于预应力管桩成被工艺的特点，其在预应力管桩应用方面受到限制.基于巢潮裕溪节制试验被测试工程，从保护钢篇计不受到成桩过程破坏的角度出发，介绍了一套适用于预应力管桩成桩过程中钢筋计的安装工艺，其中关键工艺包括：钢筋计出线头的 保护：信号线沿主篇内侧走线的布置方式；钢筋笼起吊的控制；养护过程中应当采用蒸汽养护，温度严禁超过其最大工作温度等.经实践证明，采用该套钢筋计安装方法钢筋计的最终存活率达到了100%.
[关键词】桩基础；振弦式钢计；预应力管桩；安装；存活率
[中图分类号】TU753.3[文献标识码】A[文章编号]1002-8498（2015）13-0019-04
The Research onInstalling Technique ofVibratingStringExtensometer in Prestressed Pipe Piles
Wu Yuedong' Luo Ruping' Zi Hongli Zhu Xianzhe²2. Arhsi Saey and Design Intinst of Water Consermancy and Hydropower Bengbu Anhai 23300 China) (1. Geotechical Research Institute Hohai U/nisersity Nanjing Jiangsu 210098 Chine;
Abstract; Because of the simplicity in prineipal and convenience in practical the vibrating string extensometer was used in piles test widely however for the characteristics of the technique of PHCinstallation the application of vibrating string extensometer was restrited. Based on the test pilesmeasurement project of Yuxi regulators in Chaohu with the idea that vibrating string extensometerswouldn’t be destroied by the technique of PHC installation this paper summaried a installing method ofprotectin fvibrating string xtensmeter signal lines spread ut in the inner side f rebars controls f vibrating string extensometer in prestressed pipe piles. The key techniques included as followed thereinforeement cage lifing piles caring with steam and the temperature lower than the limit workingtemperature. The practical results show that the survival rate of extensometer in PHC was 100% .
Key words:piles; vibrating string extensometer; PHC; installation; survival rate
0引言
全稳定性具有重要的意义.
振弦式钢筋计由于其原理简单、使用方便，广泛应用于各类建筑基础、桩、地下连续墙、隧道衬验中实测各级荷载下对应截面的轴向应变值，并通砌、桥梁、边坡、码头、船坞、闸门等混凝土工程及深过桩体组合弹性模量计算得出各测量截面的轴力，化能准确测量出混凝土内部的钢筋应力，锚杆的锚实际观测资料可为桩基优化设计提供现实可靠的固力，拉拔力等，并可同步测量埋设点的温度，对研设计参数，对桩土荷载传递机理、桩基结构工作特究工程结构在复杂环境下的工作机理及结构的安
钢筋计在桩基工程中的应用主要是在静载试性的研究，桩基设计计算方法的改进积累宝贵的实践资料.
然面在桩基测试领域，为了分析预应力管桩中
的荷载传递机制，目前国内外主要采用其他测试手水平承载力桩的最大弯矩位置.下面以水平试验进行研究时采用在预制桩制作时预埋1块钢板及穿法，试验场地为芜湖建华管桩厂.的荷载传递过程.刘飞等采用滑动测微计分析但该方法存在费用较高、测试比较费时且不能自动 了PHC管桩的轴向应力分布，取得了较好的效果，发展，并逐步在预应力管桩测试中得到了应用"，取得了一定的研究成果.
段对其进行研究.冷伍明等在对基桩现场试验桩为例介绍预应力管桩中振弦式钢筋计的安装方
2.1钢筋计沿桩身的布置特点
分析后，试验桩测试元件采用振弦式钢筋计.为了 根据工程特点及各种测试仪器的工作特性，经监测等缺点.分布式光纤传感技术作为一种新能准确反映管桩实际工作时的受力特性，钢筋计埋型测试技术，由于其抗电磁干扰、防水、抗腐蚀和耐设在管壁内，布设间距为750mm，沿受力方向对称久性长等特点，近年来在桩基测试领域取得了较大均匀布置，每边安装14个钢筋计，共安装28个钢筋计.考虑到沉桩时锤击桩过程中，桩顶附近应变较 大，离桩顶太近，应变可能会超过应变计量程，造成钢筋计提坏，首个钢筋计埋设位置距离桩顶2m，钢筋计沿水平测试桩桩身布置如图1所示.
钢筋计之所以在预应力管桩（PHC）中没有得到较为成熟的推广应用，主要是因为预应力管桩的成桩过程需要进行高速离心旋转和高温养护，这些成桩工艺会导致钢筋计内部元件失效或者信号线 受损，造成钢筋计失效，钢筋计存活率较低，满足不了工程测量要求.秦金才报道了一种在预应力管桩中埋设钢筋计的方法，其所采用的方法是在浇筑好的管桩空腹中安装钢筋计，然后用混凝土对其进行封填，然而这种方法存在的问题一是预应力管 桩空腹中封填混凝土会导致预应力管桩受力特性发生改变，造成实际测试桩与设计桩有所区别，二是管桩封填后，由于内部填芯是二次填筑，其应力-应变关系不一定会与管壁同步，给桩基测量准确性带来影响.
图1水平测试桩钢计布置示意Fig.1Layout of vibrating string extensometerin piles with horizontal load
为此，本文根据巢湖裕溪节制闸试验桩测试工程试验结果，提出了一种直接在管壁内安装钢筋计的工艺方法，对钢筋计在管桩成桩过程中进行充分保护.根据钢筋计存活率检测结果，成桩后钢筋计存活率达到了100%，满足工程桩基测试要求.
2.2钢筋计在预应力管桩中的安装
2.2.1钢筋计固定
由于预应力管桩其钢筋笼在成桩前需要进行预应力张拉，为了保证预应力主筋的质量，防止焊接对预应力筋造成的不良影响，与灌注桩相比，钢筋计不能通过焊接的方法固定在管桩主筋上.为 了将钢筋计固定在管壁内，采用在钢筋计两端连接拉杆，通过拉杆将钢筋计绑扎在主筋上的方式将钢筋计固定在管壁内.为了保证钢筋计在受荷状态下不产生滑移，两端拉杆提供的握裹力应当满足钢筋计在管壁内与预应力主筋同步变形要求，从而准 确反映出预应力主筋实际受力状态，必要时可以在拉杆上焊接一定长度单位锚头，从面增大握裹力.拉杆的锚固长度可以参考平法图集03G101-1.本工程中钢筋计固定在管壁主筋内如图2所示.
1工程概况
裕溪闸枢纽工程位于安徽省无为县、和县交界处巢湖流域裕溪河人长江口4km处，上承无为大堤无为段，下接无为大堤裕黄段，是无为大堤上的大型水利工程，由裕溪节制闸和裕溪船闸组成.裕溪 节制闸西侧为老裕溪船闸，东侧为新建裕溪船闸，与巢湖闸组成巢湖、裕溪河梯级水利枢纽.根据安全鉴定结果，裕溪闸闸室结构拆除重建，根据岩土工程勘察资料，设计单位确定对闸室基础采用桩基础.拟采用外径800mm的预应力高强混凝土管桩， 桩长30m左右，设计单桩竖向抗压承载力特征值为1200kN，单桩水平承载力特征值待定.为了保证安全，需在工程桩施工前，进行单桩竖向抗压承载力试验和单桩水平承载力试验，确定单桩竖向抗压承载力极限值和单桩水平承载力极限值，并确定单桩
2.2.2.钢筋计出线头保护
2.2.3信号线沿桩身布置
2.2.4桩编线头防护
Fig.2Vibrating string extensometer fixed on the 图2钢筋计固定在预应力主示意prestressed rebars
薄弱部位.成桩过程中在高速离心作用下，钢筋计信号线很容易从钢筋计中拉出，或者被混凝土租骨料所割断，从而导致钢筋计的破坏.为了保证钢筋计的存活率，应当重点保护好钢筋计出线头部位， 采取可靠的保护措施防止钢筋计信号线在出线处破坏.在本工程实践中，尝试采用泡沫支托及胶带包裹的方法对钢筋计出线头处进行防护，取得了良好的效果.
号线引至桩头处以方便后期工程测试.信号线沿 钢筋计在桩身设计位置安装好之后，需要将信桩身走线方式对钢筋计存活率有着重要的影响.在工程初期，尝试将信号线沿主筋外侧走线的方式进行信号线的布置，但最终成桩后钢筋计存活率普遍较低，在30%-50%，满足不了工程测量要求. 后经多方共同研究分析，钢筋计存活率较低的原因可能是信号线沿主筋外侧布置会导致信号线与管桩模板直接接触，在管桩高速离心的过程中，会使得信号线与模板发生较强的摩擦作用，长时间的摩擦会导致钢筋计信号线的破坏，从面导致钢筋计失 效.为了克服信号线与模板之间的摩擦作用，决定采用信号线沿主筋内侧走线的布置方式，由于管桩主筋与箍筋的存在，信号线不直接与模板接触，从面避免了信号线的损坏.采用内侧走线的方式后，最终成桩后钢筋计存活率均为100%，进一步验证 了先前分析的正确性.另外需要指出的是为了防止信号线在离心过程中晃动，需要用扎带将其固定在主筋上，但扎带绑扎时不能绑扎过牢，需要给信号线一定松动空间，防止钢筋笼在吊装时由于挠度过大将信号线拉断.此外如果信号线较多时需要将信号线分散开来，防止过多的信号线绑扎在主筋 处影响混凝土对主筋的握裹作用.钢筋计信号线沿主筋内侧走线布置如图3所示.
间需要用薄膜封闭，因此信号线在管桩离心及养护筋计的损坏或者降低其工作检测的准确性，因此
图3信号线内侧走线布置inner side of rebars
Fig. 3 Layout of signal lines spread out in the
期间是埋设在管桩内部的，为了防止信号线在养护过程中高温蒸汽涉进信号线内，需要用胶带对信号线头进行防水处理，并固定在管桩中心部位，避免线头在离心过程中被浇筑在管壁内.在本工程中 采用在桩端处沿直径方向布置2根钢筋，将信号线缠绕2根横向钢筋上的方式将桩端处的信号线固定.经实践结果证明，采用该方法能很好地对桩端处线头进行保护.桩端处信号线防护如图4所示.
图4桩端线头防护Fig.4 Protection of lines on the pile tip
2.2.5钢筋笼吊装控制
装至管桩模板内进行预应力张拉及混凝土浇筑. 钢筋计绑扎在钢筋笼后，需要将钢筋笼整体吊在钢筋笼起吊过程中，应当严格控制吊点数量，防止在钢筋笼起吊过程中，由于吊点过少，引起钢筋笼挠度过大从面导致钢筋信号线的拉断.在试验初期由于没有对这一问题引起足够重视，尤其是对 于本工程所采用的大直径管桩，其钢筋笼自重荷载较大，吊装时由于吊点布置不足，导致了一部分钢筋计在离心之前就已经遭到破坏.因此为了确保在钢筋笼吊装过程中不引起钢筋计信号线的破坏，对于类似本工程中的大直径管桩，建议吊点距离为5m左右，在条件允许下可以在吊装结束后对钢筋计 进行检测，以检查其是否遭到破坏.
2.2.6预应力管桩养护温度控制
本工程所采用的振弦式钢筋计其最大正常工信号线引至桩端处后，由于管桩端头在养护期作温度处于120~150℃，过高的养护温度会造成钢
表1钢筋计存活率检测
Table 1 Survival rate of vibrating string extensometer
钢筋计编号 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A141659.8 1613.7 1643.5 1710.3 1699.4 1663.9 1686.3 1665.8 1672.3 1734.5 1697.4 1739.0 1720.8 1707.8 B1 B2 c8 B4 B5 B6 B7 B8 68 B10 B11 B12 B13成桩前频率值 1696.7 1678.6 1654.7 1729.5 1671.5 1741.4 1658.9 1720.5 1666.1 1695.6 1676.11695.2 1678.0 1708.4 1 591.6 1536.9 1550.9 1637.2 1598.7 1517.7 1626.3 1623.8 1617.5 1710.5 1609.8 1673.5 1618.4 1637.4成桩后频率值 1638.7 1648.9 1603.4 1686.6 1637.6 1698.4 1620.6 1657.6 1613.0 1647.6 1610.9 1633.7 1614.8 1654.9
在管桩养护过程中应当采用蒸汽养护的方式，严禁将管桩送至高压釜进行高温养护，以保证钢筋计的存活率.
过其最大工作温度.
参考文献：
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2.3钢筋计存活率检测
当预应力管桩养护结束并充分冷却后对钢筋计的存活率进行检测，结果如表1所示.
从检测结果可以看出，成桩后钢筋计存活率为100%，采用上述钢筋计安装方法能很好地保证预应力管桩内钢筋计的存活率，为后续预应力管桩打 设、测量等工作的展开提供良好的基础.
3结语
本文根据多次尝试摸索结果，从钢筋计安装过程中的各个环节人手，总结了一套试用于预应力管桩内钢筋计的安装工艺，其要点包括以下几方面.
1）对钢筋计出线头处进行可靠保护，防止在离心过程中混凝土粗骨料对信号线造成破坏.
2）信号线沿主筋内侧走线进行布置，防止信号线与模板之间的摩擦，造成信号线的损坏.
大直径管桩，建议吊点距离为5m左右. 3）钢筋笼起吊时应当具有足够多的吊点，对于
4）预应力管桩采用蒸汽养护，养护温度严禁超
作业，提高工作效率.
（上接第14页）
上能够解决钢筋笼下放时的卡笼问题. 3）地下连续墙槽段实现闭合幅施工，一定程度
3.5使用效果
工程中“II”型接头与地下连续墙的槽段分开施工，使二者可以流水作业，提高了新型接头地下连续墙的施工效率.槽段全部按照闭合幅施工，地下连续墙的施工质量得到了保证，对“Ⅱ”型接头做超声波监测，监测结果表明垂直度偏差均小于垂直度 允许偏差（1/300），能够满足设计要求.“11"型接头的地下连续墙工程有效克服了工字钢接头形式的钢筋笼在超深地下连续墙中易出现的卡笼现象，工程中能顺利吊放钢筋笼，施工质量得到保证.“II"型接头在本工程中得到比较成功的运用.
4）虽然“II"型接头绕流路径较长，但是考虑到槽段施工过程中接头受到侧向压力的影响，建议工程中使用高压旋喷桩对接头处作防渗漏处理.
参考文献：
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4结语
1）该“II”型接头能够满足地下连续墙对接头的力学性能要求.
2）地下连续墙槽段和“II”型接头可以实现流水
