一樁一柱立柱樁垂直度控制技術(shù)

摘要:一樁一柱立柱樁垂直度控制技術(shù)采用一柱一樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式,對(duì)垂直度偏差控制要求高,施工難度,成為工程施工的難點(diǎn)和重點(diǎn)。文章對(duì)一柱一樁結(jié)構(gòu)立柱樁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析,并結(jié)合某建筑群對(duì)其垂直度控制技術(shù)進(jìn)行研究,采用“導(dǎo)向架”校正系統(tǒng)進(jìn)行立柱樁垂直度的調(diào)整是一次成功的嘗試。

關(guān)鍵詞:一樁一柱;立柱樁;垂直度;控制技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào):TH137

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1009-2374(2009)18-0159-02

一、概況

某商業(yè)中心基坑呈近似等腰梯形,周長(zhǎng)約890m,平面四邊尺寸約為120m、35m、275m、250m,基坑開(kāi)挖深度為10.8m(從原完成一標(biāo)段基坑底-3.8m標(biāo)高計(jì)),坑底標(biāo)高為-14.60m。地下室底板厚度1300mm,采用強(qiáng)度C4O抗?jié)B等級(jí)0.8MPa的防水混凝土,雙面雙向布筋28@150;墊層200mm厚,C15混凝土,不配筋。

基坑按設(shè)計(jì)后澆帶分成的自然段作為施工段,共有17個(gè)施工段。基坑內(nèi)分順作區(qū)和逆作區(qū)兩大區(qū)域,中間區(qū)域?yàn)轫樧鲄^(qū)(含1、2、7、8、12、13共6個(gè)施工段),面積約為18000m2;周邊為逆作區(qū)(含3、4、5、6、9、10、1l、14、15、16、17共11個(gè)施工段),面積約為32496m2。

基坑周邊逆作區(qū)地下一層的結(jié)構(gòu)用順作法施工,地下二層結(jié)構(gòu)和地下三層構(gòu)采用逆作法施工;基坑中部順作區(qū)的結(jié)構(gòu)全部采用順作法施工,在中心島下結(jié)構(gòu)向上施工的過(guò)程中將中心島與周邊逆作結(jié)構(gòu)逐層連接封閉。主體地下各層結(jié)構(gòu)梁板兼作為基坑開(kāi)挖階段的水平支撐系統(tǒng),直至基坑周邊逆作土方至基底標(biāo)高,將基礎(chǔ)底板澆筑至墻邊,從而完成整個(gè)基礎(chǔ)底板的施工,達(dá)到下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的目的。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用兼作地下室外墻的地下連續(xù)墻,地連墻厚0.8m,有效深度23.25m,地下連續(xù)墻混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C30(水下混凝土提高一級(jí)),槽段按長(zhǎng)劃分,接頭采用剛性接頭。主體地下室各層結(jié)構(gòu)梁板兼作為基坑開(kāi)挖階段水平支撐系統(tǒng),其中梁板與地下連續(xù)墻的連接處設(shè)置環(huán)梁,并與結(jié)構(gòu)樓板整澆注,地下一層結(jié)構(gòu)缺失處及逆作施工階段后作結(jié)構(gòu)構(gòu)件開(kāi)口位置的-9.400m及-5.700m處設(shè)置有兩道臨時(shí)支撐,形成可靠的水平傳力體系,并與周邊逆作區(qū)結(jié)構(gòu)梁板貫通,形成整體環(huán)狀封閉體。

二、立柱樁設(shè)計(jì)

(一)立柱

該項(xiàng)目豎向支承立柱采用“一柱一樁”的鋼管混凝土柱和型鋼格構(gòu)柱,截面小而承載能力大,便于與地下室的梁、柱、墻、板等連接,并在鋼立柱外側(cè)澆筑外包鋼筋混凝土,構(gòu)成勁性鋼筋混凝土柱。同時(shí)為了使地下結(jié)構(gòu)逆作施工中地下連續(xù)墻和立柱之間的差異沉降控制在允許范圍之內(nèi),豎向支承構(gòu)件除應(yīng)滿(mǎn)足強(qiáng)度要求外,還必須有足夠的豎向剛度和穩(wěn)定性,以減小豎向支承構(gòu)件的絕對(duì)沉降量。

豎向支承鋼立柱由于柱中心的定位誤差、柱身傾斜、基坑開(kāi)挖或澆筑柱身混凝土先考慮一定的偏心對(duì)立柱承載能力的影響,承載能力的下降,定位精度嚴(yán)加控制,而且也會(huì)給正常使用帶來(lái)問(wèn)題。過(guò)大偏心不僅造成立柱施工中必須對(duì)立柱的定位并在設(shè)計(jì)中根據(jù)立柱允許偏差驗(yàn)算偏心的影響。

(二)立柱樁

立柱樁是以樁與土的摩阻力和樁的端阻力來(lái)承受上部荷載,因此當(dāng)采用“一柱一樁”時(shí),為滿(mǎn)足上部結(jié)構(gòu)一定的施工層數(shù),一般要求立柱樁具有較高的承載力。本工程實(shí)踐中的立柱樁構(gòu)延性設(shè)計(jì)采用大直徑的灌注樁,立柱樁的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括立柱樁承載力和沉降計(jì)算以及鋼立柱與立柱樁的連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。

1.承載力和沉降計(jì)算。地下結(jié)構(gòu)逆作施工在基礎(chǔ)底板澆筑之前,所有結(jié)構(gòu)荷載和施工荷載均由“一柱一樁”的立柱樁和地連墻承擔(dān),因此其是否具有可靠的承載能力是逆作法設(shè)計(jì)和施工成敗的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)中必須保證立柱樁的設(shè)計(jì)承載力具備足夠的安全度,并提出可靠的檢測(cè)方法對(duì)立柱樁的成樁質(zhì)量進(jìn)行全面檢測(cè),保證萬(wàn)無(wú)一失。

2.節(jié)點(diǎn)連接設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目立柱樁采用灌注樁,鋼立柱與立柱樁的節(jié)點(diǎn)連接較為便利,可通過(guò)樁身混凝土澆筑使鋼立柱底端錨固于灌注樁中。施工中需采取有效的調(diào)控措施,保證立柱樁的準(zhǔn)確定位和垂直精度。

三、一柱一樁的沉降

一柱一樁,即利用大直徑工程樁直接支承上部荷載,不另設(shè)立柱支承樁。立柱與地連墻的沉降及其差異是逆作法中十分重要的指標(biāo),從該商業(yè)中心從計(jì)算結(jié)果看出,立柱及地連墻的沉降具有以下特點(diǎn):

1.逆作區(qū)一柱一樁與地連墻沉降隨著土體開(kāi)挖卸載和主體結(jié)構(gòu)施工加載逐漸增大到土方開(kāi)挖完成,逆作區(qū)完成地下室結(jié)構(gòu)及地上一層樓板時(shí),最大沉降均發(fā)生在離地連墻14.7m的第二排立柱上,數(shù)值達(dá)到18mm。

2.三根軸上的立柱沉降值均與離地連墻的距離有直接關(guān)系。

3.與立柱的沉降相比,地連墻的沉降顯得相對(duì)較小。這是因?yàn)榈剡B墻承載能力及剛度比立柱大的緣故。

四、一柱一樁垂直度控制

開(kāi)孔時(shí)可用水平尺校正鉆機(jī)平整度,并在鉆進(jìn)過(guò)程中時(shí)常檢測(cè),確保鉆機(jī)水平。鉆進(jìn)時(shí)主動(dòng)鉆桿應(yīng)始終與滑車(chē)保持在一條垂直線上,所用鉆桿不得彎曲,發(fā)現(xiàn)彎曲現(xiàn)象及時(shí)更換。保證鉆具的垂直導(dǎo)向,防止鉆桿晃動(dòng)過(guò)大引起超徑,樁孔較深時(shí),鉆孔時(shí)應(yīng)使用扶正加壓裝置。使用鋒利鉆頭,輕壓慢轉(zhuǎn)穿透地表層。鉆進(jìn)過(guò)程中,根據(jù)地層、設(shè)備等實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)。鉆進(jìn)過(guò)程中,如發(fā)現(xiàn)孔斜、縮徑、坍孔現(xiàn)象或沿護(hù)筒口周邊冒漿、地面下沉等情況,應(yīng)停止鉆進(jìn),經(jīng)采取措施后,方可繼續(xù)鉆進(jìn)。主要有以下幾種方法:

1.氣囊法。氣囊法智能調(diào)垂系統(tǒng)主要由傳感器、電腦及程序、空壓機(jī)、氣囊和壓電磁氣閥等組成。在支承柱上端X和Y方向上分別安裝一個(gè)傳感器,并在下端四邊外側(cè)各安放一個(gè)氣囊,氣囊隨臨時(shí)支承柱一起下放到地面下,并固定于受力較好的土層中。每個(gè)氣囊通過(guò)進(jìn)氣管與電腦控制室相連,傳感器的終端同樣與電腦相連,形成監(jiān)測(cè)和調(diào)垂全過(guò)程智能化施工的監(jiān)控體系。

2.校正架法。校正架法調(diào)垂系統(tǒng)主要由傳感器、校正架、調(diào)節(jié)螺栓等組成。在支承柱上端X和Y方向上分別安裝傳感器,支承柱固定在校正架上,支承柱上設(shè)置2組調(diào)節(jié)螺栓,每組共4個(gè),兩兩對(duì)稱(chēng),兩組調(diào)節(jié)螺栓有一定的高差,以便形成扭矩。若支承柱下端向X正方向偏移,X方向的兩個(gè)上調(diào)節(jié)螺栓一松一緊,使支承柱繞下調(diào)節(jié)螺栓旋轉(zhuǎn),當(dāng)支承柱進(jìn)入規(guī)定的垂直度范圍后,即停止調(diào)節(jié)螺栓;同理Y方向通過(guò)Y向的調(diào)節(jié)螺栓進(jìn)行調(diào)垂。

3.導(dǎo)向套筒法。導(dǎo)向套筒法是把校正支承柱轉(zhuǎn)化為校正導(dǎo)向套筒。導(dǎo)向套筒的調(diào)垂可采用氣囊法和校正架法。待導(dǎo)向套筒調(diào)垂結(jié)束并固定后,從導(dǎo)向套筒中間插入支承柱,導(dǎo)向套筒內(nèi)設(shè)置滑輪以利于支承柱的插入,然后澆筑立柱樁混凝土,直至混凝土能固定支承柱后拔出導(dǎo)向套筒。

在本項(xiàng)目中主要采用校正架并加設(shè)導(dǎo)向柱以達(dá)到鋼立柱定位目的。格構(gòu)柱采用履帶吊整體吊放,并采用2臺(tái)經(jīng)緯儀在平面交叉方向?qū)α⒅怪倍冗M(jìn)行控制及糾偏。格構(gòu)柱沉放至設(shè)計(jì)標(biāo)高后,頂部(導(dǎo)向柱)與校正架固定,待混凝土終凝后拆除導(dǎo)向架及導(dǎo)向柱如圖1所示:

五、結(jié)語(yǔ)

豎向支承系統(tǒng)采用一柱一樁永久格構(gòu)柱以及臨時(shí)格構(gòu)柱兩種形式。設(shè)計(jì)樁為鉆孔灌注樁,中間順作區(qū)以中600mm的抗拔樁為主,其單樁豎向承載力設(shè)值為2300KN,豎向抗拔力設(shè)計(jì)值為1000KN。周邊逆作區(qū)一柱一樁采用Φ900mm鉆孔灌注樁上加支承立柱,單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值為5100KN。樁底標(biāo)高52.3m,樁頂標(biāo)高-14.30m,有效樁長(zhǎng)38m;樁尖安裝鋼立柱,截面為460×46mm,由四角為L(zhǎng)160×l6的雙角鋼,通過(guò)綴板-440×400×12周邊滿(mǎn)焊而成。永久格構(gòu)柱在逆作施工結(jié)束后外包混凝土形成主體結(jié)構(gòu)柱(外包混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50,柱內(nèi)鋼筋32@28);而臨時(shí)格構(gòu)柱則可待地下室形成并達(dá)到強(qiáng)度后割除。本文對(duì)一柱一樁結(jié)構(gòu)立柱樁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析,并結(jié)合某建筑群對(duì)其垂直度控制技術(shù)進(jìn)行研究,采用“導(dǎo)向架”校正系統(tǒng)進(jìn)行立柱樁垂直度的調(diào)整是一次成功的嘗試。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介:葉江忠(1969-),男,浙江東陽(yáng)人,浙江省地質(zhì)礦產(chǎn)工程公司二級(jí)建造師,研究方向:樁基、地基基礎(chǔ)項(xiàng)目管理。