新型鋼立柱校正架在工程中的應(yīng)用

上海市機(jī)械施工集團(tuán)有限公司 上海 200072

1 工程背景及概況

上海合生國(guó)際廣場(chǎng)位于五角場(chǎng)翔殷路以南，黃興路以東，由2 幢超高層建筑及商業(yè)裙房組成，為上海楊浦區(qū)的地標(biāo)性建筑。項(xiàng)目總建筑面積36 萬(wàn)m2，基坑總面積約4.2 萬(wàn)m2。

該工程采用Φ800 mm的鉆孔灌注樁作為樁基基礎(chǔ)，施工時(shí)其頂部6 m的一段直徑擴(kuò)大至950 mm。設(shè)計(jì)強(qiáng)度為水下C35，C60，并采用后注漿施工工藝。樁立柱分為兩大類：格構(gòu)柱（LZ1～LZ4A）為4∠200 mm×20 mm，采用Q345B鋼材，綴板尺寸510 mm×300 mm×16 mm，間距700 mm。格構(gòu)柱截面尺寸為550 mm×550 mm，格構(gòu)柱最長(zhǎng)26.8 m，最大質(zhì)量約10 t。格構(gòu)柱合計(jì)82 根。

鋼管柱（LZ5～LZ10A）則采用截面為Φ550 mm×20 mm、Φ600 mm×22 mm鋼管，材質(zhì)為Q345B。本工程鋼管柱最長(zhǎng)29 m，最大質(zhì)量約8.9 t，內(nèi)灌自密實(shí)微膨脹混凝土（強(qiáng)度等級(jí)C60）。鋼管柱合計(jì)802 根。

樁立柱內(nèi)混凝土強(qiáng)度為水下C35，主筋保護(hù)層厚50 mm。鋼立柱垂直度要求≤1/500、樁垂直度≤1/200。

2 技術(shù)難點(diǎn)特點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施

2.1 成孔垂直度控制要求高

本工程樁基成孔深度較深、地層土質(zhì)結(jié)構(gòu)變化大，結(jié)構(gòu)采用逆作法施工，故對(duì)立柱樁的成孔垂直度要求特別高。

應(yīng)對(duì)措施：

（a）選用底盤較為穩(wěn)定的鉆孔機(jī)具，在成孔時(shí)采用控制鉆速、減壓鉆進(jìn)的施工工藝，以達(dá)到垂直度的要求。本工程針對(duì)性地選擇了扭距大、鉆機(jī)穩(wěn)、功率大的GPS-15型回旋鉆機(jī)。

（b）成孔過程中，鉆機(jī)塔架頭部的滑輪組、回轉(zhuǎn)器與鉆頭要求始終保持在同一鉛垂線上。并保證鉆頭在吊緊的狀態(tài)下鉆進(jìn)（減壓鉆進(jìn)），鉆進(jìn)過程中應(yīng)隨時(shí)檢查機(jī)架平整度及調(diào)整其水平，進(jìn)行成孔檢測(cè)。

（c）本定位架的高度為700 mm，為方便校正架的校正，鋼管柱加工時(shí)也相應(yīng)增加長(zhǎng)度至自然地坪以上800 mm。

2.2 孔壁穩(wěn)定性要求高

由于本工程鉆孔灌注樁深度范圍內(nèi)在地質(zhì)④層的淤泥質(zhì)黏性土，含水量高、孔隙比大、壓縮性高、強(qiáng)度低及滲透性差，因而具有較大的流變特性，會(huì)給孔壁穩(wěn)定帶來(lái)影響，施工時(shí)易產(chǎn)生坍塌現(xiàn)象。

應(yīng)對(duì)措施：

施工過程中嚴(yán)格按試成孔所確定的參數(shù)進(jìn)行操作，必要時(shí)適當(dāng)提高泥漿密度或采用人造泥漿，確保成孔施工質(zhì)量。

2.3 沉渣厚度控制要求高

對(duì)于本工程的超深鉆孔灌注樁，由于清孔時(shí)間長(zhǎng)，沉渣厚度較難控制；同時(shí)由于地層中②1層、②3層、⑦層、⑨層為含砂層，為此泥漿中含砂率的控制將至關(guān)重要，這也是控制成孔泥漿密度、孔底沉渣厚度的關(guān)鍵。

應(yīng)對(duì)措施：

（a）為控制沉渣厚度，成孔須嚴(yán)格按試成孔所確定的泥漿的比重、黏度參數(shù)進(jìn)行施工。

（b）清孔的同時(shí)必須不斷地補(bǔ)充新鮮泥漿，將孔內(nèi)含砂量大、性能差的泥漿置換出來(lái)，在鉆孔及清孔過程中采用除砂機(jī)降低泥漿的含砂量及比重。

2.4 逆作法工藝對(duì)立柱樁的垂直度及定位提出了極高的要求

本工程基坑結(jié)構(gòu)施工采用逆作法工藝，立柱樁分為鋼立柱和鋼管立柱兩種規(guī)格，并在今后的結(jié)構(gòu)施工中會(huì)作為結(jié)構(gòu)柱包裹起來(lái)，因此對(duì)立柱樁的垂直度和定位均提出了極高的要求。

應(yīng)對(duì)措施：

（a）半成品質(zhì)量控制：鋼立柱的外形質(zhì)量影響到測(cè)量精度，因此在加工制作方面需選擇有資質(zhì)的、質(zhì)量有保證的加工單位進(jìn)行加工制作；進(jìn)場(chǎng)時(shí)會(huì)同總包、監(jiān)理一起參與驗(yàn)收工作，做好驗(yàn)收記錄。

（b）定位質(zhì)量控制：從測(cè)量定位開始，直至開鉆前的定位控制，每道手續(xù)都要會(huì)同總包、監(jiān)理進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)收。

2.5 不同標(biāo)號(hào)的混凝土澆筑

本工程鋼管立柱樁中需澆筑C60高標(biāo)號(hào)預(yù)拌混凝土，而立柱樁的預(yù)拌混凝土標(biāo)號(hào)為水下C35，因此如何保證鋼管中的混凝土標(biāo)號(hào)達(dá)到設(shè)計(jì)要求是本工程的一個(gè)難點(diǎn)。

應(yīng)對(duì)措施：

（a）先根據(jù)理論計(jì)算至鋼管底標(biāo)高的混凝土量，待將要澆筑到此量時(shí)，對(duì)樁孔內(nèi)的混凝土液面進(jìn)行觸探，了解混凝土液面的實(shí)際高度。

（b）為確保鋼管內(nèi)高標(biāo)號(hào)混凝土完整性，必須將頂部低標(biāo)號(hào)混凝土翻凈，鋼管內(nèi)翻漿高度必須＞1 m。

（c）在鋼管內(nèi)灌注高標(biāo)號(hào)混凝土達(dá)一定高度，對(duì)鋼管外側(cè)樁孔內(nèi)回填石子，樁孔內(nèi)石子回填高度略高于鋼管內(nèi)灌注混凝土面標(biāo)高?；靥顣r(shí)在柱頂加蓋鐵蓋，防止石子落入柱內(nèi)，回填時(shí)確保對(duì)稱、均勻回填，石子需回填至自然地坪。

3 技術(shù)路線及關(guān)鍵技術(shù)[1-6]

在硬地坪上放出樁位縱橫軸線（測(cè)量放樣）→埋設(shè)護(hù)筒→鉆架定位校正→鉆孔→第一次清孔→安放鋼筋籠→鉆架移位→校正架安放固定→鋼管（立柱）通過校正架安放、固定→檢測(cè)鋼立柱的垂直度并校正→第二次清孔→水下混凝土灌注→待混凝土凝固后移除校正架和校正儀器→起拔護(hù)筒

3.1 鋼立柱質(zhì)量控制

3.1.1 平面位置控制措施

（a）從各軸線引出樁位線，允許偏差不得大于5 mm。

（b）樁位中心點(diǎn)處用射釘標(biāo)記，并用紅油漆畫出樁位中心及控制圓，標(biāo)明樁號(hào)。

（c）在硬地坪上用墨線彈出縱軸和橫軸線方向十字線，并在二方向上用紅油漆標(biāo)出三角。

（d）在校正架四邊中心刻上十字線記號(hào)，用于對(duì)準(zhǔn)樁孔中心。

3.1.2 標(biāo)高控制措施

（a）用水準(zhǔn)儀測(cè)定樁孔處硬地坪標(biāo)高，然后根據(jù)插入深度，在立柱上用紅油漆標(biāo)出。

（b）在地面上將校正立柱（高出地面部分）和下立柱用高強(qiáng)螺栓對(duì)接，并檢查對(duì)接后立柱整體的精度。

（c）待鋼筋籠吊放后，定位安裝立柱校正架，立柱校正架定位時(shí)，除四邊中心刻有十字線記號(hào)，用于對(duì)準(zhǔn)樁孔中心處外，還須將校正架各邊與樁立柱軸線垂直或平行。

3.1.3 垂直度控制措施

（a）平面校正鋼定位架：定位架（定位螺母板）與硬地坪通過預(yù)埋件或膨脹螺絲進(jìn)行連接，保持與地面的牢固、平整。定位架的高度為700 mm，為方便校正架的校正，鋼管立柱高度在加工時(shí)也相應(yīng)增加長(zhǎng)度至自然地坪以上800 mm。樁帽設(shè)在定位架內(nèi)，待立柱（鋼管柱）的頂端用滑板夾緊后，將緊固螺栓與樁帽固定，為保證樁帽與立柱同一水平線，需在現(xiàn)場(chǎng)拼接與調(diào)整。在樁體與定位架固定以后，再通過測(cè)量裝置（圖1），用千斤頂將其調(diào)整至所需方位（共8個(gè)）。

圖1 平面校正鋼架示意

（b）裝置測(cè)量校正原理：裝置與立柱保持平行，立柱的垂直度亦即裝置的垂直度。只要測(cè)定出裝置的垂直度，就可以反映出立柱的垂直度。

3.1.4 測(cè)量裝置與立柱平行的做法

裝置緊靠立柱的角鐵，上下兩端皆有固定。在確保裝置長(zhǎng)度與立柱長(zhǎng)度相當(dāng)?shù)臈l件下，可視其與立柱平行（圖2）。

3.1.5 立柱垂直后定位

下放立柱采用500 kN履帶吊進(jìn)行。起吊時(shí)由專人指揮確保安全。

圖2 鋼立柱校正儀器

當(dāng)立柱下放到位時(shí)，在立柱兩側(cè)用160 mm×16 mm角鋼焊接固定在校正架上，立柱標(biāo)高允許偏差±2 cm。

3.2 混凝土澆灌

格構(gòu)柱混凝土澆灌可采用常規(guī)方法進(jìn)行澆灌；但鋼管柱內(nèi)需灌滿混凝土，且混凝土采用高低兩種標(biāo)號(hào)的混凝土，為了保證混凝土澆灌質(zhì)量，確保進(jìn)入鋼管內(nèi)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求，我們采取一次分層水下混凝土灌注工藝。

本工序的重點(diǎn)為：為確?；炷临|(zhì)量，將C60混凝土控制在設(shè)計(jì)標(biāo)高內(nèi)，需在導(dǎo)管提升、混凝土面標(biāo)高測(cè)量等工作上嚴(yán)格把關(guān)，隨時(shí)掌握數(shù)據(jù)。施工時(shí)連續(xù)澆注，直至混凝土從鋼管上部的開口處溢出，直至翻漿溢光，可戳到石子方為混凝土澆筑完畢。如果鋼管頂標(biāo)高高出自然地坪1 m以上，需用泵車澆筑混凝土。為了鋼管（格構(gòu)柱）穩(wěn)定不走動(dòng)，應(yīng)待混凝土凝固后，方可松動(dòng)鋼管（格構(gòu)柱）校正架上的校正固定螺栓，拆除移走校正架。

4 結(jié)語(yǔ)

本工程所使用的鋼立柱校正設(shè)備在施工中很好解決了鋼立柱和鋼管立柱的垂直度控制， 最終絕大部分的鋼立柱和鋼管立柱的垂直度都能滿足設(shè)計(jì)要求的1/500。并且該方法簡(jiǎn)單實(shí)用，可為鋼立柱校正提供新的手段， 具有很好的應(yīng)用前景。