一柱一樁支撐系統(tǒng)施工技術(shù)分析

陳 靜

(興化市建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，江蘇 興化 225700)

0 前 言

逆作法在節(jié)省工期的同時(shí)還能降低造價(jià)，在城市化發(fā)展進(jìn)程中得到了廣泛的應(yīng)用。逆作法結(jié)構(gòu)豎向支撐系統(tǒng)是逆作法施工的重點(diǎn)，通常是在地下結(jié)構(gòu)柱的位置設(shè)置鋼管立柱，并與工程樁同時(shí)施工，也被稱為一柱一樁支撐體系。作為結(jié)構(gòu)，柱一柱一樁支撐系統(tǒng)需要承受豎向荷載，若開(kāi)挖后垂直度不能滿足設(shè)計(jì)要求，會(huì)影響整個(gè)工程的質(zhì)量與安全，且后期補(bǔ)救難度大，是逆作法施工的關(guān)鍵工序環(huán)節(jié)，也是工程質(zhì)量控制的重點(diǎn)[1-3]。逆作法鋼管柱的調(diào)垂一般有導(dǎo)向套筒法、校正架法、氣囊法、定位器兩點(diǎn)固定法[4]。本文結(jié)合碧桂園總部三期工程，總結(jié)了逆作法一柱一樁支撐系統(tǒng)采用校正架調(diào)垂施工過(guò)程中的主要質(zhì)量控制技術(shù)。

1 工程概況

廣東省佛山市碧桂園總部三期總建筑面積131 966.93 m2，其中地上建筑面積86 443.22 m2，地下建筑面積45 523.71 m2，建筑主體A裙樓10層，高度52.5 m，結(jié)構(gòu)形式為混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)；B會(huì)議中心3層。地下室為鋼管柱剪力墻結(jié)構(gòu)，地下3層。工程地下結(jié)構(gòu)采用順作和逆作相結(jié)合的施工方法，逆作法施工區(qū)采用一柱一樁豎向支撐系統(tǒng)。立柱為鋼管混凝土柱，采用Q235B螺旋焊接管，尺寸分別為外徑500 mm(壁厚16 mm)、700 mm(壁厚16 mm)、800 mm(壁厚20 mm)，鋼管內(nèi)澆筑C40(部分C60)無(wú)收縮膨脹混凝土，共計(jì)245 根。柱下樁為鉆孔灌注樁，樁徑分別為1.2、1.4、1.6 m，樁端進(jìn)入中風(fēng)化巖持力層深度≥1.0 m、進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖持力層深度≥3.2 m，有效樁長(zhǎng)為20～45 m。鋼管外徑為500 mm的柱樁，其配套工程樁樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40；鋼管外徑為700、800 mm的柱樁，其配套工程樁樁身混凝土樁頂以下3.0d+2.0 m范圍內(nèi)為C60，其余段為C40。鋼管柱下端進(jìn)入樁頂錨固長(zhǎng)度為3.0d(d為鋼管柱外直徑)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，逆作法鋼管柱垂直度應(yīng)≤1/500，本工程鋼管柱長(zhǎng)15 m，垂直度偏差應(yīng)控制在30 mm以內(nèi)，垂直度要求高。

2 一樁一柱施工要點(diǎn)

2.1 施工流程

主要流程為:施工準(zhǔn)備→測(cè)量定位→樁機(jī)就位→鉆進(jìn)成孔→終孔→清孔→樁鋼筋籠吊入孔口→校正架安放固定→鋼管(立柱)通過(guò)校正架安放→下導(dǎo)管→第二次清孔→澆筑混凝土至底板面標(biāo)高→砂石回填空管段同時(shí)澆筑混凝土→管柱頂部溢出新鮮/清潔混凝土料→移除校正架→起拔護(hù)筒。

2.2 鉆進(jìn)成孔及下放鋼筋籠

根據(jù)地質(zhì)條件以及工期要求，埋設(shè)鋼護(hù)筒后采用旋挖機(jī)成孔，成孔后立即清孔并進(jìn)行孔深、垂直度檢測(cè)，滿足規(guī)范要求后進(jìn)行下一步工序下放鋼筋籠。

鋼筋籠應(yīng)緩慢下放，不得強(qiáng)行下籠。若遇阻礙，可將鋼筋籠慢慢提起然后正反旋轉(zhuǎn)使之下放，防止碰撞孔壁引起坍塌。吊筋的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)標(biāo)高、鋼筋錨固長(zhǎng)度、吊筋焊接長(zhǎng)度等計(jì)算而定，確保籠頂標(biāo)高正確。吊筋焊接應(yīng)牢固，以免鋼筋籠墜落。

2.3 校正架設(shè)計(jì)及安裝

校正架見(jiàn)圖1，為保證校正架穩(wěn)定，進(jìn)而為鋼管柱垂直度控制提供有利的前提條件，在校正架安裝前，采用四塊鋼板平鋪在樁四周整平過(guò)的地面上，然后將預(yù)先加工好的校正架用吊機(jī)吊至樁孔上方，并根據(jù)樁位控制軸線定位校正架平面位置，并調(diào)整至水平。校正架由型鋼HW200×200焊接而成，根據(jù)鋼管柱外徑、鋼筋籠外徑、及樁孔直徑，校正架設(shè)計(jì)內(nèi)部尺寸1.2 m×1.2 m，保證鋼管柱順利進(jìn)入；校正架外部尺寸1.6 m×1.6 m。每個(gè)鋼支腿利用M16 膨脹螺栓固定于厚度為40 mm的鋼板上。校正架可穩(wěn)固支撐于地面上，且不影響相鄰鋼柱安裝。

圖1 校正架實(shí)物圖

2.4 鋼管柱吊裝、定位及調(diào)整垂直度

鋼柱長(zhǎng)度約15 m，鋼柱重量約2 t，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，該項(xiàng)目鋼管柱全部采用汽車(chē)吊吊裝。鋼管柱吊裝前，根據(jù)該鋼管柱所在位置最近的兩根垂直相交的軸線，用全站儀測(cè)放出兩條平行于軸線并與鋼管柱外切的直線，并用兩根鋼筋沿著這兩條直線固定在校正架上。

在吊裝鋼管柱之前，在柱頂部沿鋼管直徑對(duì)稱安裝兩個(gè)傾斜儀。鋼管柱經(jīng)懸掛調(diào)直后，用兩臺(tái)交叉放置的經(jīng)緯儀對(duì)鋼管柱進(jìn)行調(diào)整。之后，傾角儀被設(shè)置為零讀數(shù)。

下放過(guò)程中，鋼管柱外壁要緊貼兩根相切鋼筋緩慢進(jìn)行，并注意傾角儀的讀數(shù)，入鋼筋籠時(shí)應(yīng)特別小心，防止栓釘掛籠。若傾角儀數(shù)據(jù)異常，應(yīng)盡快找出問(wèn)題，排除異常。

鋼管柱就位后，在鋼管柱頂焊接鐵片(見(jiàn)圖2)并調(diào)整好鋼管柱標(biāo)高后固定在校正架上。利用校正架下方的四個(gè)液壓千斤頂調(diào)節(jié)鋼柱的中心位置，中心偏差控制在±5 mm內(nèi)。根據(jù)傾角儀的傾角讀數(shù)，通過(guò)千斤頂對(duì)鋼管柱施加的側(cè)向推力改變傾斜角，使鋼管柱的垂直度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

圖2 柱頂鐵片焊接實(shí)物圖

2.5 澆筑混凝土及回填碎石

鋼管柱內(nèi)需灌滿混凝土，且直徑為700、800 mm的柱樁混凝土將采用C60、 C40高低兩種標(biāo)號(hào)?，F(xiàn)場(chǎng)采取一次分層水下混凝土灌注工藝，用于確?；炷恋臐仓|(zhì)量，進(jìn)而保證鋼管內(nèi)的混凝土質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。

從鋼管內(nèi)插入導(dǎo)管，并按常規(guī)施工工藝澆筑混凝土。首先進(jìn)行樁身混凝土灌注，在施工過(guò)程中，隨時(shí)探測(cè)混凝土面高度和鋼護(hù)筒頂面以下的孔深，以控制導(dǎo)管埋入深度和混凝土面標(biāo)高，當(dāng)混凝土高度接近鋼管柱底面以下2 m，達(dá)到預(yù)定混凝土分界控制標(biāo)高時(shí)，控制好導(dǎo)管的插入深度，然后進(jìn)行C60水下混凝土灌注，原則以滿足高標(biāo)號(hào)混凝土為準(zhǔn)。若樁柱混凝土標(biāo)高一致時(shí)，可省略該步驟。

當(dāng)澆筑混凝土接近鋼管柱底邊時(shí)，應(yīng)減緩混凝土的澆筑速度，同時(shí)嚴(yán)格控制導(dǎo)管埋深和拆導(dǎo)管的進(jìn)度，確保混凝土不會(huì)出現(xiàn)斷層。

鋼管內(nèi)混凝土到達(dá)底板面標(biāo)高位置后繼續(xù)超灌2.0 m，此時(shí)在鋼管外壁與樁孔之間對(duì)稱回填砂石，回填高度對(duì)稱差值不能大于200 mm，回填過(guò)程中，可以暫?；炷翝仓? min左右，并要求邊回填并進(jìn)行拔管，防止堵管。樁孔內(nèi)砂石回填至地面以下1.2 m后停止，然后繼續(xù)回填C15細(xì)石混凝土，鋼管內(nèi)灌注混凝土頂面標(biāo)高高于地面1.2 m?；靥顟?yīng)對(duì)稱、均勻，且鋼管柱頂應(yīng)采取防止砂石落入柱內(nèi)的措施。

為了鋼管穩(wěn)定牢固，待混凝土凝固后，方可切割鋼管柱頂?shù)暮附愉撈⒉鸪谱咝Ｕ堋?/p>

3 開(kāi)挖效果

碧桂園三期工程逆作法鋼管柱目前已全部開(kāi)挖到底(開(kāi)挖現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)圖3)。通過(guò)上述技術(shù)處理措施，245根鋼管柱中，240根垂直度控制在1/1 000以內(nèi)，5根垂直精度控制在1/600以內(nèi)，垂直精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)圖紙要求的1/500。

圖3 開(kāi)挖現(xiàn)場(chǎng)圖

4 結(jié) 語(yǔ)

碧桂園三期項(xiàng)目施工中采用多種有效的控制措施，既保證了施工質(zhì)量，又滿足了工期要求。工具化的校正系統(tǒng)，在提高了施工效率的同時(shí)，也降低了施工成本。本項(xiàng)新工藝將會(huì)對(duì)一柱一樁鋼管柱逆作法施工技術(shù)起到推動(dòng)作用，也為以后類似工程的應(yīng)用提供了參考。