一體化施工中鋼立柱高精度調(diào)垂定位技術(shù)研究

孫春娥 李曉璐 孟麗娟

中建二局第二建筑工程有限公司 江蘇 南京 210000

1 工程概況

本工程三層地下室采用一體化(半逆做法)形式施工，相對(duì)傳統(tǒng)施工工藝而言，針對(duì)本工程一體化逆做法主要是采取排樁(鋼筋混凝土灌注樁排樁作為外維護(hù)結(jié)構(gòu))+3層地下室梁、板、柱作為一體化內(nèi)撐(支撐結(jié)構(gòu)空間)，進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工。

逆做法中的鋼立柱主要采用Q345B直徑為550-700 mm的卷制焊接鋼管及Q390B十字形型鋼柱作為豎向支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)件，鋼管混凝土立柱內(nèi)填C60的水下混凝土，在結(jié)構(gòu)受力較大的辦公樓、酒店塔樓地下室要求順做外包鋼筋混凝土形成疊合柱以外，在地下室的其它區(qū)域兼做地下室框架柱，外包防護(hù)層。其中最大單根型鋼立柱長(zhǎng)約22.4 m，重約86.3噸。

本工程鋼立柱測(cè)垂及定位方式采用激光紅外線儀實(shí)時(shí)測(cè)量+固定架調(diào)垂法進(jìn)行鋼立柱的調(diào)垂及水平監(jiān)控施工。

2 施工方法

半全自動(dòng)化激光測(cè)量設(shè)備主要由激光紅外測(cè)量設(shè)備、調(diào)垂段、型鋼調(diào)垂架三部分組成。其中激光紅外線測(cè)量設(shè)備主要用于立柱的定位及垂直度的實(shí)施監(jiān)控，為立柱樁調(diào)垂的主要控制方式，調(diào)垂段是鋼立柱的工具段主要用于鋼立柱插入灌注樁后地面的調(diào)垂及水平調(diào)整的輔助措施，型鋼調(diào)垂架分為上下兩層，高度為3.2 m，主要是在自動(dòng)調(diào)垂儀器實(shí)施數(shù)據(jù)反饋后。通過(guò)上下兩層各四個(gè)方向千斤頂通過(guò)人工干預(yù)方式對(duì)鋼立柱的垂直度、水平位移進(jìn)行調(diào)整的主要措施。

2.1 激光測(cè)量設(shè)備的工作原理 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是將激光的原理+傾斜儀的原理+GPS有機(jī)結(jié)合起來(lái)的一種內(nèi)部帶有微型激光發(fā)射器的高精度儀器，通過(guò)激光發(fā)射器發(fā)出的光束找出傾斜儀在鋼管柱上的安裝面，在鋼管柱豎起后即可利用傾斜儀的輸出實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鋼管柱的傾斜狀態(tài)，通過(guò)程序設(shè)計(jì)，傾斜儀可以直接與電腦連接或配套的顯示儀表連接，直觀的反映出被測(cè)物的垂直度，傾斜角度和偏移尺寸。

2.2 鋼立柱實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)施工工藝

2.2.1 鋼立柱樁定位

目前關(guān)于課堂教學(xué)管理的管理系統(tǒng)，市面上已經(jīng)有很多比較成熟的產(chǎn)品，產(chǎn)品的種類(lèi)繁多、功能不一、系統(tǒng)類(lèi)型也有所不同。下面主要通過(guò)對(duì)基于智能手機(jī)的微信公眾號(hào)類(lèi)和APP類(lèi)兩類(lèi)產(chǎn)品的典型案例進(jìn)行分析。

1、鋼立柱樁定位主要是確定樁具體位置，主要用于成孔及灌注樁使用。定位前應(yīng)將自然所使用場(chǎng)地整體硬化。

2、樁中心定位完成后采用紅色三角油漆進(jìn)行對(duì)稱(chēng)標(biāo)識(shí)，然后依據(jù)樁成孔直徑及護(hù)筒直徑以樁中心為圓心華圖護(hù)筒范圍。

3、護(hù)筒范圍確定后采用小型鎬機(jī)將護(hù)筒范圍內(nèi)混凝土鑿除，并埋設(shè)護(hù)筒。

2.2.2 激光測(cè)垂儀器安裝

1、安裝前將鋼立柱主要技術(shù)參數(shù)提前錄入，并與GPS定位儀或全站儀配合使用，確保精度。

2、安裝時(shí)，先把鋼管柱水平安放(用長(zhǎng)水平尺測(cè))，對(duì)鋼管柱兩頭取中心，再吊線垂取管柱面頂點(diǎn)，調(diào)整紅外線激光儀的調(diào)整裝置令激光束與鋼管柱柱體母線平行，達(dá)到鋼管柱管體與傳感器定位安裝面相互垂直的目的。

3、當(dāng)鋼立柱管體下到灌注樁孔中，紅外線激光儀即可實(shí)時(shí)輸出鋼管柱管體的傾斜變化。

2.2.3 調(diào)垂架安裝

1、調(diào)垂架是現(xiàn)階段較常用的豎向支承柱調(diào)垂系統(tǒng)，主要由調(diào)垂支架、上下各4個(gè)千斤頂?shù)妊b置組成。

2、其調(diào)垂原理是通過(guò)以調(diào)垂架與豎向支承柱垂直緊固為前提，通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)垂架的兩組千斤頂，達(dá)到支承柱垂直度及水平校正的效果。

3、調(diào)垂架固定于地坪上，提供剛度及反力(測(cè)垂儀器顯示數(shù)據(jù)的反方向)。

4、吊機(jī)調(diào)垂架就位，復(fù)核調(diào)垂架對(duì)中，在四個(gè)腳位置采用4只膨脹螺栓與硬化地面固定。

5、使調(diào)垂架的上、下安裝千斤頂?shù)匿搱A圈中心與樁位中心在同一垂直線上。

6、將調(diào)直架調(diào)整水平，并微調(diào)重新校核其中心位置與樁孔中心重合，達(dá)到要求后即進(jìn)行吊裝鋼立柱。

2.2.4 鋼立柱水平向及垂直度調(diào)整 鋼立柱自吊裝開(kāi)始，實(shí)施數(shù)據(jù)將通過(guò)電子顯示屏實(shí)時(shí)反應(yīng)，待鋼立柱安裝至設(shè)計(jì)標(biāo)高，定位架固定后可進(jìn)行水平向及垂直度微調(diào)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將會(huì)出現(xiàn)兩種情況:情況一為完全垂直狀態(tài)僅需進(jìn)行水平微調(diào)。情況二為不完全垂直狀態(tài)需進(jìn)行微調(diào)。

情況1:完全垂直狀態(tài)。激光紅外線儀安裝定位后隨鋼管柱被吊起下放，鋼立柱處于完全垂直狀態(tài)時(shí)，鋼管柱與紅外線激光儀的鉛垂線重合，既:紅外線激光儀測(cè)出與鋼立柱偏斜零度。因?yàn)閮A斜儀的測(cè)量軸線與鋼管柱母線L平行(通過(guò)儀器安裝激光定位保證)，所以?xún)A斜儀的測(cè)量軸線與其鉛垂線的角度也就是鋼管柱的軸線(或某一條能代表鋼管柱軸線的母線)與鉛垂線的角度一致。此時(shí)僅需要根據(jù)顯示屏中X與Y軸顯示偏差通過(guò)上下層的千斤頂?shù)牟煌较蛘{(diào)整，直至歸零即可。

情況2:不完全垂直狀態(tài)。鋼管柱有一定偏斜時(shí)，傾斜儀的測(cè)量軸線與傾斜儀的鉛垂線就有一個(gè)角度實(shí)時(shí)輸出，也就是鋼管柱的軸線(或某一條能代表鋼管柱軸線的母線)與傾斜儀的鉛垂線的角度實(shí)時(shí)輸出，因?yàn)閮A斜儀的測(cè)量軸線就是激光軸線，也就是鋼管柱的軸線(或某一條能代表鋼管柱軸線的母線)。

據(jù)不同工況下反饋的信息判定偏差方位，調(diào)節(jié)調(diào)垂架的調(diào)節(jié)桿，最終使得紅外線激光儀位移讀數(shù)X和Y歸零，直到滿(mǎn)足要求，垂直度調(diào)節(jié)完成。

調(diào)垂的基本原則:先調(diào)平面即(X/Y向)再調(diào)垂直度。

3 結(jié)束語(yǔ)

在一體化(半逆作法)施工的特殊情況下，鋼立柱作為正式結(jié)構(gòu)使用在一體化階段承擔(dān)著較大荷載的傳遞，其垂直度及水平向控制精度的效果，直接檢驗(yàn)著后續(xù)施工可能帶來(lái)的諸多情況，經(jīng)過(guò)項(xiàng)目施工的實(shí)際檢驗(yàn)，此種調(diào)垂定位技術(shù)普遍能夠?qū)⒋怪倍瓤刂圃?/600，水平位移控制在10 mm，符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)通過(guò)此種技術(shù)的應(yīng)用，也使工程與之類(lèi)似或相關(guān)的一些方面得到擴(kuò)展，目前正在積極有序研發(fā)中。