超深基坑立柱樁施工技術(shù)探討

孫聰聰 楊晨 白文化

上海寶冶集團(tuán)有限公司 上海 200941

1 工程概況

濮陽市中醫(yī)院公共停車場工程主體位于中醫(yī)院北部廣場地下，擬建項(xiàng)目為地下立體停車庫，采用井筒式結(jié)構(gòu)，采用機(jī)械式停車。車庫平面為長方形，長邊約30m，短邊約18m，基坑周長約96m，總建筑面積約560m2。

根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告，土層自上而下分別為粉質(zhì)黏土、粉土、粉質(zhì)黏土、粉土、粉質(zhì)黏土、粉砂、粉質(zhì)黏土、粉砂、粉質(zhì)黏土、細(xì)砂，共10個地層，且在地下21m位置處存在地下水，砂層塑性低且含水量大。現(xiàn)場采用旋挖鉆進(jìn)行濕成孔作業(yè)。

本工程基坑開挖深度為35.09m。采用60根直徑1200mm的鉆孔灌注樁及1根樁徑1000mm的立柱樁配合七道鋼筋混凝土水平內(nèi)支撐作為支護(hù)體系。立柱樁樁長57.95m，立柱采用鋼格構(gòu)，截面尺寸為480mm*480mm，型鋼型號：4 L180mm*18mm，鋼綴板中心間距為700mm，立柱插入立柱樁的長度不小于2m。

2 施工準(zhǔn)備

根據(jù)現(xiàn)場條件及施工進(jìn)度要求，在具備的節(jié)段進(jìn)行立柱樁施工?？紤]地質(zhì)條件和造價等因素，先進(jìn)行格構(gòu)柱制作施工，再進(jìn)行鋼筋籠安裝制作，最后進(jìn)行水下混凝土的澆筑[1]。

根據(jù)地質(zhì)條件及設(shè)計(jì)要求，本工程灌注樁成孔作業(yè)采用旋挖鉆機(jī)，型號：SR250。場地地形狹小，僅夠1臺樁機(jī)施工。

本工程工期緊，勞動力相對集中，根據(jù)各階段的需要，對勞動力實(shí)行動態(tài)管理和合理配置，確保工程質(zhì)量、安全和施工進(jìn)度。

3 施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 施工流程

場地平整 → 樁位放線 → 開挖泥漿池 → 鉆機(jī)就位 →成孔 → 安裝鋼筋籠 → 格構(gòu)柱校正、安裝 → 下放導(dǎo)管 →二次清孔 → 水下灌注混凝土。

3.2 施工要點(diǎn)及技術(shù)要求

（1）原材及加工：由于本工程采用4600×300×14綴板, 如在現(xiàn)場采用氧割成片會造成綴板邊角翹曲、凹凸不平，影響綴板與角鋼的焊接質(zhì)量。因此鋼板進(jìn)場前按照圖紙?jiān)O(shè)計(jì)尺寸及數(shù)量要求鋼板廠家用機(jī)械沖切成片，保證綴板邊角順直[2]。

為確保格構(gòu)柱尺寸準(zhǔn)確，焊縫飽滿，角鋼與綴板的定位要準(zhǔn)確。首先根據(jù)格構(gòu)柱的加工長度，在首尾和中間鋪設(shè)墊木，墊木表面水平偏差不超過2mm，然后把2根角鋼放置在墊木上，按設(shè)計(jì)要求尺寸調(diào)整擺放好，用100*100方形混凝土墊塊及鐵楔子初步控制平整度，并用水平尺和卷尺微調(diào)后固定好。

采用電弧焊將中間部位一塊綴板點(diǎn)焊在角鋼上，起初始固定作用，然后采用手動調(diào)緊器控制格構(gòu)柱兩端角鋼的連接尺寸及方正度（偏差在±1°內(nèi)），這樣通過“首”、“中”、“尾”三塊綴板的電焊確保 “半邊”格構(gòu)柱尺寸的準(zhǔn)確。

通過三片綴板點(diǎn)焊固定后，開始進(jìn)行“半邊”格構(gòu)柱剩余綴板的點(diǎn)焊，為避免焊接過程中鋼結(jié)構(gòu)受熱產(chǎn)生的變形，需對固定后的格構(gòu)柱仍需要使用卡具及手動調(diào)緊器固定。邊焊邊用鋼直尺及扳手校正調(diào)整平整度及尺寸，確保綴板與角鋼連接緊密、無縫隙，連接位置準(zhǔn)確，防止出現(xiàn)偏移或翹曲。

重復(fù)以上要求制作好另一半格構(gòu)件后，將兩邊格構(gòu)柱側(cè)向拼裝，利用卡具、調(diào)緊器、鋼直尺、扳手按前述要求控制好格構(gòu)柱整體平整度（偏差±2mm內(nèi)）、整體順直度（偏差±5mm內(nèi)）、整體設(shè)計(jì)尺寸（偏差±5mm）以及斷面方正度（偏差±1°內(nèi)）。

待兩半格構(gòu)柱位置調(diào)整準(zhǔn)確后，同樣采用點(diǎn)焊將剩余兩面的綴板與角鋼采用CO2氣體焊接固定。固定過程中應(yīng)隨時對柱身尺寸進(jìn)行測量調(diào)整，確保格構(gòu)柱尺寸準(zhǔn)確。

滿焊：為確保滿焊過程中鋼材受熱產(chǎn)生應(yīng)力造成綴板偏移影響焊接質(zhì)量，滿焊時嚴(yán)禁有一端往另一端施焊，應(yīng)焊縫厚度為10mm，焊縫飽滿，且表面無夾渣、咬邊、氣孔等，焊縫厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

圖3 -1格構(gòu)柱加工示意圖

圖3 -2立柱樁加工制作

格構(gòu)柱制作好后應(yīng)整齊堆放在平整干凈場地內(nèi)，且格構(gòu)柱端頭位置焊接4根直徑28mm吊筋（帶吊耳），吊筋長度應(yīng)根據(jù)場地標(biāo)高計(jì)算確定；分別與4根角鋼端頭雙面焊接15cm，焊縫質(zhì)量必須滿足要求。

（2）格構(gòu)柱制作：格構(gòu)柱采用在場外鋼構(gòu)加工廠加工制作，原材料進(jìn)場首先審查質(zhì)量合格證明文件并對材料的外觀進(jìn)行檢查驗(yàn)收，合格后準(zhǔn)予制作。對制作完成的格構(gòu)柱依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工驗(yàn)收規(guī)范》GB50205-2001及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方允許進(jìn)場進(jìn)行安裝。

格構(gòu)柱加工允許偏差如下表所示：

表3 -1 格構(gòu)柱加工允許偏差表

為便于立柱頂端與鋼導(dǎo)架定位導(dǎo)向需要，故鋼立柱制作必須頂端平整并柱頂面應(yīng)垂直立柱中心線。合格后，方可進(jìn)行下道工序操作，對不符合設(shè)計(jì)要求的格構(gòu)柱進(jìn)行退場處理。格構(gòu)柱堆放必須整齊，且不能超過二層，所墊道木須在同一直線上。

圖3 -3 制作完成后的成品立柱樁

（3）鋼立柱吊裝：由于本工程中鋼立柱長達(dá)37.04m，重量達(dá)到10.06T，考慮到格構(gòu)柱較長，整體吊裝時難度較大，我司擬分段加工格構(gòu)柱并分段進(jìn)行焊接和吊裝。

格構(gòu)柱在場外加工時分別制作成3段9m和1段10.4m長的成品，起吊時將格構(gòu)柱抬離地面約50cm，先進(jìn)行試吊，穩(wěn)定后再進(jìn)行旋轉(zhuǎn)上升入孔吊裝。

格構(gòu)柱安放前，先進(jìn)行鋼筋籠的安放。鋼筋籠吊放入孔時，必須垂直確保樁孔和鋼筋籠的同心度，并保證擱置平穩(wěn)。鋼筋籠下放到與護(hù)筒齊平位置，暫時固定[3]。

圖3 -4 格構(gòu)柱吊裝

格構(gòu)柱施工在立柱樁最后一節(jié)鋼筋籠下放之前與鋼立柱焊接，然后整體吊入孔內(nèi)。格構(gòu)柱固定采用鋼筋籠部分主筋上部彎起，與格構(gòu)柱綴板及角鋼焊接固定，固定時格構(gòu)柱必須居于鋼筋籠正中心，且在插入鋼筋籠內(nèi)的格構(gòu)柱上焊接3道間距600mm的井字筋作為定位、定向控制筋，從而有效控制鋼格構(gòu)柱安裝方向精度，如上圖3-4。

當(dāng)格構(gòu)柱下降到焊接點(diǎn)附近的時，用2根直徑90m圓鋼棒作為臨時卡銷穿過鋼綴板臨時支承于孔口，其下為2根40b工字鋼做成的定位框架及承重平臺，做法同圍護(hù)樁吊放支架。此時可吊來第二段格構(gòu)柱，使上下兩節(jié)骨架位于同一豎直線上，進(jìn)行焊接。最后一個接頭焊好后，可下沉骨架，如此循環(huán)，使全部骨架降至設(shè)計(jì)標(biāo)高為止。

格構(gòu)柱間對接焊接時接頭應(yīng)錯開，保證同一截面的角鋼接頭不超過50%，相鄰角鋼錯開位置不小于50cm，角鋼接頭在焊縫位置角鋼內(nèi)側(cè)采用同材料短角鋼進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

格構(gòu)柱及鋼筋籠采用一臺50T吊機(jī)進(jìn)行吊放，吊點(diǎn)位于格構(gòu)柱上部，焊接過程中，吊車始終吊住格構(gòu)柱，避免其受力。

吊點(diǎn)設(shè)在格構(gòu)柱頂端綴板，對稱設(shè)置開孔為50mm，孔中心距綴板邊60mm，吊段采用單點(diǎn)吊，鋼絲繩Ф26，6股37絲，長度2.0m，開孔示意圖見下圖：

圖3 -5 開孔示意圖

（4）格構(gòu)柱的垂直度和位移控制：在格構(gòu)柱吊裝過程中，由于格構(gòu)柱頂部在自然地坪以下，而校正必須在地面進(jìn)行，所以格構(gòu)柱上部必須接長一定高度，才能滿足對格構(gòu)柱進(jìn)行校正。

具體方法如下：

先進(jìn)行鋼筋籠的安放，確定吊筋長度，鋼筋籠吊放入孔時，必須垂直確保樁孔和鋼筋籠的同心度，并保證擱置平穩(wěn)。

然后將格構(gòu)柱由吊車起吊入孔，然后用二臺經(jīng)緯儀雙向觀測控制，使安裝后的格構(gòu)柱上口居于中心，由于格構(gòu)柱與鋼筋籠是懸空的有一定自由度，因此完全能保證格構(gòu)柱居中垂直。確保鋼立柱垂直度控制在1/300，中心偏差±5mm。型鋼中樁中心線與樁位中心線誤差≤±5mm。

圖3 -6 樁孔回填示意圖

格構(gòu)柱標(biāo)高控制，采用預(yù)先用水準(zhǔn)儀測定樁孔處硬地坪標(biāo)高，然后根據(jù)插入孔底深度，在鋼立柱上用紅油漆標(biāo)出，當(dāng)鋼立柱下放到位時，在鋼立柱頂部用4L180×18角鐵焊接，并用膨脹螺栓固定在地面上，鋼立柱標(biāo)高控制為0～+10mm。

（5）空孔回填：立柱樁砼澆注完后，需要及時進(jìn)行樁孔回填，回填之前樁孔周圍作好安全措施，回填材料采用粗沙，回填時在格構(gòu)柱周邊均勻回填，避免回填不平衡對格構(gòu)柱造成擠偏，回填一定要密實(shí)。

4 結(jié)束語

通過上述施工技術(shù)的處理，本工程立柱樁施工圓滿成功，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，同時我司施工的濮陽市中醫(yī)院公共停車場超深基坑立柱樁也取得了良好的施工效果，為我司在超深基坑鋼格構(gòu)柱樁施工領(lǐng)域奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1]劉國斌,王衛(wèi)東.基礎(chǔ)工程施工手冊(第二版)[M]北京:中國計(jì)劃出版社,2002:49.

[2]李彥林.鋼格構(gòu)柱的制作與安裝 [J].鐵道建筑,2006,(11):102-103.

[3]JGJ94-2008.建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008.