曾維楚，曾紀(jì)文，易智宏，汪應(yīng)朝

(武漢地質(zhì)勘察基礎(chǔ)工程有限公司，湖北武漢430072)

鋼格構(gòu)柱樁多應(yīng)用于深基坑工程及逆作法工程中，起臨時或永久支撐的作用。在逆作法工程中，無論是作為臨時還是永久結(jié)構(gòu)，它的施工技術(shù)要求比應(yīng)用于深基坑中的要求高得多，施工難度也大。

天豐實業(yè)綜合樓項目格構(gòu)柱嵌巖和垂直度要求高，施工難度大，通過采取有效的技術(shù)措施，取得了良好的施工效果。

1 工程概況

天豐實業(yè)綜合樓項目位于漢口火車站附近，采用逆作法施工。項目有18根樁為一樁一柱，設(shè)計樁徑為800 mm，上部變徑為1000 mm，要求進(jìn)中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖不小于3 m，樁長約32 m，空孔約20 m。支撐樁垂直度偏差≯1/300，格構(gòu)柱垂直度≯1/500。具體情況見表1。

表1 格構(gòu)柱設(shè)計情況

由于格構(gòu)柱尺寸為500 mm×500 mm，其對角線長度為707 mm，格構(gòu)柱插入直徑D=900 mm鋼筋籠內(nèi)，孔隙小，插入難度大，且下部調(diào)垂空間很小，若出現(xiàn)難以下放的問題，處理費用大。為此項目部聯(lián)系設(shè)計單位后，申請將樁徑改為1200 mm，增大了鋼格構(gòu)柱與鋼筋籠的環(huán)狀間隙。

2 施工難點

2．1 嵌巖困難

根據(jù)勘察報告，本項目上部地層主要為粘性土及砂質(zhì)土，下部巖層為粉砂質(zhì)礫巖，此格構(gòu)柱樁以中風(fēng)化粉質(zhì)泥巖為持力層(巖石單軸抗壓強(qiáng)度為7．2 MPa，fak=1100 kPa)，嵌入深度≮3 m，上部需穿透約5 m的強(qiáng)風(fēng)化粉質(zhì)泥巖(fak=450 kPa);嵌入巖層深度深，巖層破碎難度大。

2．2 成孔質(zhì)量要求高

鉆進(jìn)成孔是保證立柱安裝的關(guān)鍵因素，成孔質(zhì)量直接關(guān)系到整個格構(gòu)柱的質(zhì)量。根據(jù)設(shè)計要求，樁身垂直度需控制在1/300，鋼格構(gòu)柱垂直度控制在1/500，在成孔時僅僅采用機(jī)械設(shè)備自身檢測難以達(dá)到設(shè)計要求，必須借助先進(jìn)的檢測設(shè)備跟蹤監(jiān)測。

同時也要保證泥漿質(zhì)量，配置高質(zhì)量的泥漿是保障順利成孔，保持樁孔不坍塌、不縮頸，保證混凝土灌注質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

2．3 清孔難

本項目孔深達(dá)52 m，設(shè)計要求沉渣厚度≯50 mm，而在施工時，鋼格構(gòu)柱安裝時間較長，孔底沉渣很難控制，采用一般的正循環(huán)清孔，無法滿足要求，故采用氣舉反循環(huán)清孔。

2．4 鋼格構(gòu)柱調(diào)垂難

格構(gòu)柱垂直度控制是本工程的重難點，按設(shè)計要求其垂直度須控制在1/500，這是逆作法鋼格構(gòu)柱垂直度控制的基本要求，須借助外界裝置進(jìn)行控制，針對此項目鋼格構(gòu)特點，設(shè)計一套調(diào)垂架裝置來控制其垂直度。

2．5 混凝土灌注不方便

采用調(diào)垂架來調(diào)整控制鋼管柱的垂直度，在澆筑混凝土?xí)r，需在調(diào)垂架上澆筑，為此選擇了泵送混凝土。

3 技術(shù)措施

3．1 嵌巖施工

根據(jù)本工程鉆孔灌注樁的技術(shù)特點及勘察報告巖石特性，結(jié)合一柱一樁施工的具體要求，參照我公司編制的省級工法《逆作法鋼管柱施工工法》(HBGF 145—2012)及《嵌巖旋挖樁鉆進(jìn)施工工法》(HBGF 125—2010)的要求，采用鉆具剛度好、扭矩大的旋挖鉆機(jī)可順利嵌巖成孔。

鉆進(jìn)成孔時，上部采用斗齒鉆頭，進(jìn)入巖層后，若斗齒鉆頭鉆進(jìn)困難，選成螺旋鉆頭鉆進(jìn)，斗齒鉆頭撈渣。

3．2 成孔質(zhì)量控制

3．2．1 泥漿質(zhì)量控制

根據(jù)本工程地質(zhì)條件，泥漿以自然造漿和人工造漿相結(jié)合的方式，泥漿的技術(shù)指標(biāo)見表2。

表2 泥漿性能要求

3．2．2 成孔監(jiān)測

通過旋挖鉆機(jī)自身配置，在成孔時，可隨時反映成孔的情況(圖1)，同時利用CZ－2型灌注樁測井系統(tǒng)對旋挖鉆機(jī)施工的每個樁孔進(jìn)行檢查(圖2)，兩者結(jié)合來監(jiān)測樁孔的垂直度，發(fā)現(xiàn)問題，及時修正、糾偏。

3．3 清孔方法

圖1 旋挖鉆機(jī)成孔監(jiān)測

圖2 檢測設(shè)備對已成孔進(jìn)行復(fù)測

在鋼筋籠和鋼格構(gòu)柱下放后，混凝土澆筑前，開動空壓機(jī)清孔，風(fēng)量、風(fēng)壓由小到大，正常風(fēng)量為8 m3/h，風(fēng)壓為 0．4 ～0．7 MPa，測量孔內(nèi)沉渣厚度和泥漿密度，確認(rèn)達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后，先關(guān)空壓機(jī)，卸下導(dǎo)管帽，拔出風(fēng)壓管，進(jìn)行正常灌注。

3．4 鋼格構(gòu)柱調(diào)垂

3．4．1 調(diào)垂架制作與安裝

根據(jù)本項目鋼格構(gòu)的特點，加工一個上下2層的回字形調(diào)垂架，如圖3所示。

圖3 鋼格構(gòu)調(diào)垂架

鉆機(jī)成孔后，開始吊放鋼筋籠和鋼格構(gòu)柱，若二者整體起吊，起吊量大，不利于調(diào)整鋼格構(gòu)柱的垂直度，為此采用分開起吊。

鋼筋籠下放到位后，固定于孔口，將制作好的調(diào)垂架吊放于樁位處，使調(diào)垂架中心與樁位中心大致重合，調(diào)整后，用膨脹螺栓固定于硬化地面上。

3．4．2 鋼格構(gòu)柱吊裝

(1)為保證鋼格構(gòu)柱的垂直度和安裝需要，現(xiàn)場設(shè)置鋼格構(gòu)柱堆放、安裝場地。

(2)為保證鋼格構(gòu)柱能得到有效的調(diào)整，在鋼格構(gòu)柱上端接長3 m左右的輔助調(diào)垂格構(gòu)(圖4)。

圖4 高強(qiáng)螺栓連接輔助格構(gòu)與立柱

(3)待鋼筋籠下放完成后，進(jìn)行鋼格構(gòu)柱吊裝，由80 t履帶吊將鋼格構(gòu)柱吊裝就位。

3．4．3 鋼格構(gòu)柱垂直度控制

設(shè)計要求鋼格構(gòu)柱插入鋼筋籠4 m，為便于控制鋼格構(gòu)的垂直度，將鋼筋籠與鋼立柱分開下放，通過標(biāo)高換算的方法，將插入鋼筋籠4 m的位置標(biāo)記在孔口的上方，為方便檢測鋼立柱垂直度，可隨鋼立柱一起下放聲測管。

鋼格構(gòu)柱下放到位后，采用2臺全站儀在互相垂直的方向分別觀測鋼管柱兩相鄰面的中心線，通過調(diào)節(jié)上、下層螺桿來糾偏，達(dá)到要求后，將鋼格構(gòu)柱固定在調(diào)垂架上，見圖5。

3．5 混凝土灌注

鋼格構(gòu)柱定位達(dá)到設(shè)計要求后，采用泵車灌注水下混凝土，為防止導(dǎo)管碰撞鋼格構(gòu)柱，要選用外徑稍小的優(yōu)質(zhì)導(dǎo)管，在灌注前，預(yù)先拼裝，檢查導(dǎo)管的平直度、法蘭盤的緊密性。

導(dǎo)管下放的位置要與樁柱的位置重合，以保證灌注時不碰撞鋼格構(gòu)柱，在灌注時，不得敲打?qū)Ч芗案駱?gòu)柱，為防止混凝土堵塞導(dǎo)管，混凝土宜選用粗骨料≯30 mm、水泥用量≮360 kg/m3的細(xì)石混凝土。

混凝土灌注過程中速度要慢，并保證導(dǎo)管的埋設(shè)深度在2～6 m，并嚴(yán)格控制超灌量，保證樁頂質(zhì)量。澆筑完成的立柱樁如圖6所示。

圖5 鋼格構(gòu)柱調(diào)垂圖

圖6 剛澆筑完的立柱樁

4 鋼格構(gòu)柱垂直度控制效果

鋼格構(gòu)柱的垂直度控制采用此種調(diào)垂架及兩點定位法能夠得到很好的控制，這也是省級工法《逆作法鋼管柱施工工法》(HBGF 145—2012)的延伸應(yīng)用。在已施工完的鋼立柱中，沒有發(fā)生質(zhì)量問題，垂直度及偏差均滿足設(shè)計要求，目前項目已開挖，對已開挖部分鋼格構(gòu)柱樁進(jìn)行了檢測和移交，見表3。

表3 鋼格構(gòu)柱檢測數(shù)據(jù)

5 幾點注意事項

(1)格構(gòu)柱樁持力層為單軸抗壓強(qiáng)度高的基巖，采用大功率旋挖鉆機(jī)難以嵌巖或進(jìn)尺緩慢，經(jīng)濟(jì)效益不達(dá)標(biāo)的情況下，可采用沖擊反循環(huán)鉆機(jī)與旋挖鉆機(jī)接力施工，可很好解決嵌巖和沉渣問題，

(2)樁孔垂直度是整個樁基工程施工質(zhì)量的前提，設(shè)備選型時要選能反映垂直度偏差的設(shè)備，在孔壁垂直度不滿足要求時，可進(jìn)行糾偏。

(3)逆作法鋼格構(gòu)柱都比較長，垂直度要求非常高，在施工時，必須消除不必要的誤差，如在焊接或高強(qiáng)螺栓連接制作時產(chǎn)生的偏差;在吊裝時，要經(jīng)過仔細(xì)的驗算，找出最佳的平面起吊吊點，以減少平面起吊時的變形量。

(4)鋼立柱在調(diào)垂過程中，采用2臺全站儀人工檢測，鋼立柱上兩面的中心線必須平直，檢測過程中人的因素較大。

(5)鋼格構(gòu)柱不同于鋼管柱，鋼管柱在梁節(jié)點處需焊接的栓釘須在施工前就焊接完畢，而鋼格構(gòu)柱節(jié)點處的栓釘可在開挖后焊接，這樣可避免栓釘卡住鋼筋籠難以下放而造成質(zhì)量事故。

(6)鋼立柱為方形，在下放中應(yīng)注意下放的方向性，在臨時結(jié)構(gòu)中，凌亂的方向不具美觀，特別是大型基坑樁(墻)撐中對視覺效果有很大的影響，這也體現(xiàn)出公司管理水平的高低;在永久性結(jié)構(gòu)中，要結(jié)合結(jié)構(gòu)框架柱的邊角來確定立柱的方向。

6 結(jié)語

一樁一柱中的立柱通常有鋼管和鋼格構(gòu)2種，通過延伸我公司的省級工法《逆作法鋼管柱施工工法》(HBGF 145—2012)在武漢市漢口火車站旁天豐實業(yè)綜合樓鋼格構(gòu)柱上的應(yīng)用，各項技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計要求，同時施工的華中第一高樓綠地國際金融城(606大廈)超深基坑立柱樁也取得了良好的施工效果(見圖7)，為我公司在鋼格構(gòu)柱樁甚至是逆作法領(lǐng)域中夯實了堅定的基礎(chǔ)。

圖7 綠地國際金融城超深基坑立柱樁

［1］ 曾維楚，鐘明，徐勇，等．鋼管柱逆作法施工實踐［J］．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2012，39(4)．

［2］ 周紅軍．旋挖鉆進(jìn)技術(shù)適用性的初步研究［J］．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2009，36(8):39 －45．

［3］ 周少斌，陳祥灝．逆作法一柱一樁鋼格構(gòu)柱定位的施工技術(shù)［J］．西部探礦工程，2007，(10)．

［4］ 康忠．逆作法施工中一柱一樁的施工方法與技術(shù)保證措施［J］．建筑施工，1999，(3)．

［5］ 徐至均，趙錫宏．逆作法設(shè)計與施工［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2002．

［6］ 李彥林．鋼格構(gòu)柱的制作與安裝［J］．鐵道建筑，2006，(11)．

［7］ JGJ 94—2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］．

［8］ 韓慶祝．對改進(jìn)一柱一樁垂直度的探討［J］．資源環(huán)境與工程，2006，20(3)．