復雜環(huán)境下逆做法鋼立柱施工工藝與質(zhì)量控制

【摘 要】逆作法是一項近幾年發(fā)展起來新興的基坑支護技術(shù)，隨著國內(nèi)經(jīng)濟的迅速發(fā)展，高層建筑如雨后春筍般紛紛涌起。在多數(shù)地下室的施工中，均采用傳統(tǒng)的正作法程序，即：開挖基坑——施工基樁——施工底板——施工地下室豎向構(gòu)件——施工地下室梁板。地下室施工耗費的時間占了整棟樓相當大的比例。近幾年來，“逆作法”施工新技術(shù)正被逐漸運用并趨于成熟。該技術(shù)適用于市區(qū)建筑密度大，鄰近地鐵線路、建筑物及周圍環(huán)境對沉降變形敏感，施工場地狹窄，施工工期緊張，地基軟土層厚等工程情況，對于三層及以上的地下室效果尤為明顯。在逆做法整體施工過程中，最為重要的工序之一即為：逆做鋼立柱施工。其施工工藝的選擇在很大程度上決定了鋼立柱施工質(zhì)量優(yōu)劣、進度快慢以及成本投入的多少等。逆做區(qū)的基礎(chǔ)及地下室的結(jié)構(gòu)形式一般為鋼混組合結(jié)構(gòu)，其中鋼柱為埋入式鋼柱，施工時需將鋼柱插入樁內(nèi)一定深度，因此鋼柱的吊裝需與灌注樁的混凝土澆筑同步交叉進行。鋼柱安裝時需在樁頂安裝定位器，作為鋼柱底部的固定點及支撐點；同時應(yīng)在地表設(shè)立臨時安裝支架，作為鋼柱上部的固定點及鋼柱軸線定位及垂直度的調(diào)節(jié)設(shè)備。而針對鋼立柱的逆做施工，業(yè)內(nèi)一直缺少具體而周密的的工藝操作流程及有效的質(zhì)量保證措施。

【關(guān)鍵詞】逆作法；鋼立柱；工藝流程；質(zhì)量保證

0.工程概況

由我集團公司承建的崗廈河園片區(qū)舊改項目中區(qū)4#地塊工程位于深圳市中心區(qū)，工程地點鄰近地鐵，且周邊道路和建筑眾多。該工程屬整個崗廈河園片區(qū)舊改項目的其中一部分，其中南側(cè)約1/3區(qū)域因緊鄰地鐵保護區(qū)，需采用逆做，并且是全逆做。該工程位于深圳市中心區(qū)，受周邊地鐵影響，本工程采用逆作法施工?；A(chǔ)為旋挖鉆孔樁，地下室豎向結(jié)構(gòu)為鋼管混凝土柱，水平結(jié)構(gòu)為鋼梁及鋼筋桁架板樓板，共有83根鋼管混凝土柱，全部為逆做鋼柱。

1.施工工藝特點

（1）逆做鋼立柱吊裝采取一次性整體吊裝完成，不用分段拼裝。

（2）逆做鋼立柱吊裝需預先埋置定位器，以確保鋼柱定位精準。

（3）該施工工藝中鋼柱定位器安裝采取“分離式”安裝，比傳統(tǒng)“整體式”安裝在很大程度上提高了安裝精度。

（4）該施工工藝中鋼立柱砼澆筑先于鋼立柱周邊砂石回填進行，與傳統(tǒng)工序相反，從而避免了柱底雜質(zhì)對鋼管砼產(chǎn)生影響。

（5）該施工工藝中應(yīng)用了自制自動間斷抽水水泵，確保鋼柱底無積水。

2.適用范圍

本施工工藝適用于所有逆做法鋼立柱施工，包括人工挖孔樁基礎(chǔ)和旋挖鉆孔樁基礎(chǔ)。

3.工藝原理

3.1逆做鋼柱整體施工原理

逆做鋼柱主要應(yīng)用于逆作法施工中，鋼柱即為支撐上部正做結(jié)構(gòu)和連接底部樁基礎(chǔ)的豎向構(gòu)件，待樁基礎(chǔ)（人工挖孔樁/鉆孔樁）施工完畢后，形成操作孔洞，即可一次性吊裝鋼柱，通過柱底定位器將鋼柱底部與樁基礎(chǔ)連接固定，然后澆筑鋼管柱砼，并回填鋼柱周邊空孔，隨后鋼柱頂上部結(jié)構(gòu)即可先行施工，底部結(jié)構(gòu)跟隨土方開挖順序由上而下依次逆做施工。

3.2逆做鋼柱定位原理

因鋼柱整體吊裝與樁基固定連接后位置即已固定，進而與上部水平結(jié)構(gòu)連接位置已固定，故鋼柱與樁基連接固定位置準確性至關(guān)重要，在施工過程中，需要在樁頂預埋安裝定位器來確保鋼柱的位置，定位器安裝需要施工人員下到樁孔內(nèi)進行定位安裝，只有這樣才能確保定位器安裝的準確性，進而確保鋼樁插入定位器時的位置準確性。

3.3鋼管砼澆筑原理

因鋼管柱均為一次性整體式吊裝，故鋼管柱長度較長，且只能從鋼管柱頂進行澆筑，故需采用高拋免震砼進行澆筑。但在澆筑鋼管砼之前，應(yīng)確保鋼管柱底部無積水、無雜質(zhì)，否則將會嚴重影響到鋼管柱砼的整體質(zhì)量，故需要采取相應(yīng)針對性措施以確保鋼管柱底清潔度，本工藝采取的是鋼柱底部外側(cè)設(shè)置不間斷抽水裝置，并先澆筑鋼管柱砼后回填鋼管柱周邊空孔以避免泥渣進入鋼管柱內(nèi)部的方法。

4.施工工藝流程及操作要點

4.1施工工藝流程

4.2操作要點

4.2.1人工挖孔樁提供操作空間

根據(jù)設(shè)計要求，若設(shè)計為人工挖孔樁則可一次性形成鋼柱定位器安裝操作空間，若設(shè)計為旋挖鉆孔樁基礎(chǔ)，則需先進行旋挖鉆孔樁施工，待旋挖鉆孔樁施工完成后將空孔回填，然后重新進行人工挖空孔施工，挖孔樁直徑需大于原鉆孔樁直徑，且在根部受鉆孔樁頂部鋼筋影響需做擴大孔處理。挖空孔施工嚴格按照人工挖孔樁進行，注意孔內(nèi)通風，護臂鋼筋及砼嚴格按照設(shè)計執(zhí)行，孔洞形成后及時做好安全防護。如下圖所示：

4.2.2破除樁頭砼浮漿

逆做區(qū)工程樁已施工完成，全部空樁已開挖完畢，空孔直徑較立柱樁直徑大600mm，護壁施工至樁頂標以下1.7m（設(shè)計要求首次澆筑樁頂標高），鉆孔樁施工完成后頂部有500mm高的浮漿，需進行人工剔鑿，因樁基砼強度較高，需利用風鎬破碎，下部破碎操作時，將產(chǎn)生較大的灰塵，工人操作時需佩戴防毒面罩，并應(yīng)做好通風措施。

4.2.3樁頭鋼筋綁扎

待樁頭混凝土浮漿破除完畢，抽水并清理孔內(nèi)渣土，隨即進行樁頭十層鋼筋網(wǎng)片綁扎，綁扎此處鋼筋網(wǎng)片時需與安裝定位器錨栓配合進行，鋼筋網(wǎng)片應(yīng)進行滿綁，且間距應(yīng)符合設(shè)計要求。

4.2.4安裝定位器錨栓、固定環(huán)板

樁頭鋼筋綁扎完畢，附加￠25固定支撐鋼筋用于定位器錨栓、固定環(huán)板的輔助安裝，安裝時用鉛錘吊線定位，將定位十字軸線引至底部樁護壁，頂部環(huán)板安裝完畢后，將定位十字軸線引至環(huán)板表面，彈防水墨線。用水平尺校核頂部環(huán)板，確保安裝水平。環(huán)板面標高的測設(shè)采用水準儀、30cm鋼尺及7.5kg錘球相結(jié)合進行。使用鋼尺直接傳遞標高時，變動鋼尺三次，直至正確無誤后在樁護壁十字軸線方向?qū)?yīng)做4個點（環(huán)板上1m），以此作為定位器安裝標高控制點。如下圖所示：

4.2.5澆筑混凝土至定位器最上一塊固定環(huán)板底

定位器錨栓、固定環(huán)板安裝完畢后，清理樁孔內(nèi)渣土并抽凈積水，確保澆筑樁頭混凝土振搗密實后標高平定位器最上一塊環(huán)板頂面，在樁基鋼筋外側(cè)預埋直徑300的塑料桶，待混凝土初凝后提出作為抽水孔，待混凝土澆筑終凝后，應(yīng)及時清理干凈高出最上一塊環(huán)板表面混凝土及浮漿，并測量復測定位板標高及定位準確，在定位板上彈出定位軸線，以便下步焊接定位卡。

4.2.6安裝、焊接固定定位卡（定位器導向板）

在進行定位卡焊接之前，應(yīng)抽干凈工作孔內(nèi)積水，并再次清理干凈定位板表面浮漿，用鉛垂儀與7.5kg錘球結(jié)合，復核環(huán)板面上的定位十字軸線，準確無誤后，焊接定位卡。從這步開始，至鋼柱吊裝后抹完砂漿止水條強度達到要求，水泵處于一直工作狀態(tài)。（專用干水泵：在水泵出水口安裝止水閥，防止水管內(nèi)的水倒流入工作孔中，另配有水位感應(yīng)器，自動抽水）。 如下圖所示：

4.2.7鋼柱吊裝

在進行鋼柱吊裝之前，應(yīng)在孔口加2mm厚鋼蓋板與鋼柱點焊固定，防止鋼柱安裝后異物落入柱內(nèi)。應(yīng)在工作孔側(cè)壁距孔口往下500mm范圍內(nèi)放出控制標高，在柱身上用紅油漆畫出同樣的標高標記，以便安裝后復核鋼柱標高情況；另外，應(yīng)在孔口放出定位十字線，控制鋼柱安裝定位準確，及安裝后復核鋼柱定位。確保抽干凈工作孔內(nèi)積水后，方可吊裝鋼柱。安裝過程中還需控制鋼柱垂直度在設(shè)計要求范圍之內(nèi)。孔口固定用槽鋼及鋼筋焊接，并將槽鋼端部利用砼墩包裹固定，以確保鋼柱固定穩(wěn)固。如下圖所示：

4.2.8柱腳抹砂漿止水條

在鋼柱吊裝完畢后，應(yīng)抽干凈工作孔內(nèi)積水，立即在柱腳周圈抹150mm*200mm1：2砂漿（摻參金湯水不漏，遇水即凝）止水條，施工過程中抽水不可中斷，砂漿抹完3h內(nèi)嚴禁水面高過環(huán)板表面，確保贓物無法進入柱芯。

4.2.9下導管澆注混凝土

柱腳止水條施工完畢后，沿柱芯下直徑為200mm，長度為12m的PVC導管，柱芯混凝土澆筑完成9m后，抽出導管，利用天泵出料口泵管伸入柱芯澆筑。如此，可以保證導管底部管口距混凝土面高度在3～9m之間（砼拋落高度范圍根據(jù)高拋免震砼配比及拋落試驗確定）。在澆筑前，需在鋼管柱頂部搭設(shè)操作平臺，可利用鋼管搭設(shè)獨立活動式操作平臺，可周轉(zhuǎn)使用，澆筑時，導管需利用塔吊吊住并根據(jù)澆筑高度隨時提升。

4.2.10混凝土澆筑完成后鋼柱校核

待柱芯混凝土澆筑完畢，應(yīng)再次核驗鋼柱的定位、垂直度及標高。

4.2.11回填砂石，工作孔內(nèi)澆鋼柱固定環(huán)

待鋼管柱砼澆筑完成，且砼強度達到75%以上時，即可對鋼樁周邊空孔部位進行回填，采用石粉回填，另外，塔樓柱須在每層樓層梁下500位置澆筑300厚C20微膨脹混凝土固定環(huán)。在石粉回填時，利用小型挖機圍繞柱邊均勻回填，嚴禁單側(cè)回填壓力不均勻造成鋼柱偏移，回填過程中應(yīng)有測量人員監(jiān)控。

5.質(zhì)量控制

5.1關(guān)鍵工序質(zhì)量要求

（1）鋼柱定位精度要求：鋼柱的豎向偏位小于±3mm，柱底的的水平偏位小于±50mm。

（2）鋼管砼質(zhì)量要求：鋼管內(nèi)砼澆筑之前，鋼管柱底積水高度≤50mm，且嚴禁柱底存在泥渣、雜物等。 （下轉(zhuǎn)第236頁）

（上接第223頁）5.2施工應(yīng)注意的質(zhì)量問題

（1）當原設(shè)計為鉆孔灌注樁而需要回填重新進行人工挖空孔施工時，應(yīng)注意人工挖孔護壁嚴禁在回填及周邊的軟弱土上施工，應(yīng)在原狀堅實的土上進行挖孔護壁施工，以確保后期操作空間的安全穩(wěn)定性。

（2）定位器導向板與定位器底板焊接施工時，因操作環(huán)境潮濕，應(yīng)確保焊縫質(zhì)量，以確保鋼柱吊裝施工時底部有足夠的抗剪力，確保鋼柱整體穩(wěn)固性。

（3）定位器底板下部澆筑砼必須確保砼密實度，即砼完成面與鋼板頂面相平，不得有空隙，以確保鋼柱豎向力傳遞均勻。

（4）鋼管免震砼澆筑，砼的拋落高度應(yīng)嚴格遵守砼廠家及試驗測試的要求，避免砼因拋落高度過大或者過小產(chǎn)生的離散或者不密實。

6.安全措施

（1）施工前應(yīng)編制施工組織設(shè)計或制訂施工方案，明確安全技術(shù)要點和保證安全的技術(shù)措施。每道工序施工前均應(yīng)進行安全技術(shù)教育和安全技術(shù)交底。

（2）所有施工人員必須戴安全帽，高空作業(yè)人員必須佩安全帶，穿防滑鞋，帶工具袋。

（3）人工挖孔樁常見的安全隱患主要有窒息中毒、觸電、盲炮、坍塌、墜落。施工過程中應(yīng)針對以上情況進行安全巡查。

（4）吊裝工作開始前，應(yīng)對起重吊裝設(shè)備以及所用索具、卡環(huán)、夾具、卡具等的規(guī)格、技術(shù)性能進行細致檢查或試驗，發(fā)現(xiàn)有損壞或松動現(xiàn)象，應(yīng)立即調(diào)換或修好。

（5）所有電力線路和用電設(shè)備，必須由持證電工安裝，在混凝土澆注期間安排專人負責，保證電力的正常供應(yīng)和用電設(shè)備的安全；其他人員不得私自亂接、亂拉電線。

7.結(jié)語

該施工工藝應(yīng)用于深圳市崗廈河園片區(qū)城中村改造項目中區(qū)4#號地塊工程，通過采用逆做鋼柱施工工法，有效保證了鋼柱施工質(zhì)量，進而保證了逆做結(jié)構(gòu)體系的總體質(zhì)量，并在很大程度上縮短了施工工期，節(jié)約了施工成本，鋼柱施工質(zhì)量得到了建設(shè)單位、設(shè)計單位和監(jiān)理單位的好評，值得在同類施工中借鑒和推廣。對于目前社會上越來越多的逆做法施工，起到了很好的促進和推廣的作用，使得逆做法施工更容易操作，被更多的建設(shè)方及設(shè)計方所采納，對于高度密集的城市群建設(shè)具有非常積極的意義。 [科]

【參考文獻】

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