溶(土)洞區(qū)鋼結構庫房逆作法施工關鍵技術

李運啟

(中鐵四局集團南京分公司，江蘇 南京 210000)

0 引 言

逆作法可使建筑物上部結構和地下基礎平行立體施工作業(yè)，多應用在建筑規(guī)模大、上下層次多時，能夠節(jié)約成本，縮短工期，是一種具有發(fā)展前景和推廣應用價值的施工技術。某數據中心工程溶(土)洞區(qū)鋼結構庫房采取逆作法施工，即先施工鋼結構庫房，后進行溶(土)洞注漿。為提高工程質量與安全管理水平，在注漿時應用智能技術對水泥漿拌和、注漿量、注漿壓力實時監(jiān)控，并在項目建設全過程對逆作法施工可能產生影響的范圍布設觀測點，安裝傳感器，進行垂直位移及傾斜角度的實時連續(xù)監(jiān)測，尤其在溶(土)洞注漿階段將智能注漿與監(jiān)控量測聯動聯控，為逆作法施工提供了技術保障。

1 工程概況

某數據中心工程規(guī)劃總占地面積27萬m2，建筑面積11.6萬m2。新建1棟五層鋼筋混凝土框架結構綜合樓、8棟門式剛架單層庫房及配電所、門衛(wèi)室、道路、綠化和其他配套附屬設施。

地勘鉆探揭露，區(qū)域地層結構按其成因類型自上而下可分為人工填土層(Qml)、第四系坡積土層(Qdl)、第四系殘積土層(Qel)、泥盆系(D)基巖層等四大層。園區(qū)內不良地質作用主要表現為巖溶，巖面埋深在10.06～60.80 m。溶洞高0.30～28.80 m，平均高度3.41 m；土洞高0.66～13.20 m，平均高度3.66 m，如圖1所示。洞內為半充填或全充填流塑～可塑狀黏性土，部分為無充填狀，分布無規(guī)律。洞頂埋深17.00～36.20 m，平均埋深27.78 m。

圖1 6#～8#庫房溶(土)洞分布圖

2 關鍵技術

2.1 施工工藝流程

2.2 施工準備

認真審核設計文件，編制實施性施工組織設計和專項施工方案，組織進行安全和技術交底，開展教育培訓；做好交接樁、加密點布設和導線點復測，按試驗及檢測要求設置工地試驗室和委外工作。平整施工場地，清除紅線范圍內的雜填土等，回填坑穴，保證有足夠的承載力，水電、施工便道滿足施工需求；探明地下管線，做好排水系統規(guī)劃，確保場地不積水。

2.3 地基與基礎處理

地基與基礎按照復合型設計，其中樁基為SDDC樁，樁體達到中密狀態(tài)，壓實系數為0.97，樁間土擠密系數為0.93，其承載力特征值不小于180 kPa。SDDC樁基鉆孔直徑為1.2 m，成樁直徑為1.8 m，平面呈梅花形布置，樁長為4.9～24.7 m不等。設計原則為：上部有承載要求時，樁端進入原狀土不少于2 m；無承載要求的，樁端進入原狀土即可。

地基與基礎處理的SDDC樁施工采用旋挖鉆干法成孔，為防止塌孔，成樁順序按照隔行、隔列間隔跳打施工。填料前先進行孔底夯實，樁體填料為土與片石或碎石、砂礫石按5∶5配制的碎石土。夯錘使用非脫鉤式，夯錘重12 t，每填料3.0 m3擊實4次，落距8 m，以此重復由下往上逐層回填并夯實，使樁身填料沿豎向深層壓密固結的同時對樁周土體進行橫向的強力擠密加固。

經檢測，動力觸探試驗，碎石樁密實度根據《建筑地基基礎檢測規(guī)范》(DBJ 15-60-2008)，修正后的N63.5進行推定，5

表1 SDDC樁基平板檢測結果匯總表

2.4 鋼結構安裝

鋼結構庫房長235.6 m，寬50.8 m，高10.2 m，最大跨度為20.3 m，柱底荷載約400 kN,總體為單層，局部兩層，屋面設置雙坡單屋脊，排水橫坡5%，單體建筑面積12 727.5 m2，庫房整體耐火等級為二級。

鋼結構安裝全部采用栓接，柱與基礎，柱、梁與檁條間螺栓緊固時，按照從中間開始、對稱向周圍的順序進行。高強螺栓的緊固分兩次進行，扭剪型高強螺栓終擰時以梅花卡頭擰掉為合格標準。鋼結構安裝順序遵循先主后次的原則，采用汽車吊兩點式起吊安裝，利用曲臂車輔助配合，吊具與鋼梁的棱角等尖銳處設置防護措施，并先進行試吊。鋼梁安裝就位后在其兩端檁托板上安裝兩根豎向立桿，并橫向連接一根鋼絲繩，用于安裝屋面檁條等懸掛安全帶所用，以增加高處作業(yè)的安全性。

2.5 溶(土)洞注漿

溶(土)洞引孔采取干法氣壓成孔，引孔過程無渣土和泥漿排放，有利于場地內的文明施工。為進一步判明溶(土)洞的發(fā)育變化情況，在原探明邊界外的2.0 m范圍內，適當布點探孔。注漿材料選用42.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比1∶0.9，水泥漿比重1.5，采用智能化注漿對水泥漿拌制、注漿壓力、注漿量等參數實時監(jiān)控。

溶(土)洞注漿運用智能技術，將注漿施工與監(jiān)控量測各系統聯動，進行自動化控制，如圖2所示。當出現預警值時降低注漿壓力，達到報警值時停止注漿，以避免對地表及其他結構的擾動。根據對溶(土)洞填充不考慮對上部結構的承載要求，以填充飽滿率作為主要控制標準，注漿壓力控制在0.2～0.8 MPa。注漿管在溶(土)洞范圍內為花管，末端距離洞底0.3～0.5 m，回漿管(透氣孔)伸入洞內0.2 m。注漿分序進行，先周邊后中間，壓力由低到高，分2～3次間隔壓注，時間間隔為以6～10 h為宜。遵循“力小、次多、量大”的原則，終壓標準以回漿管出現返漿時停止注漿。

圖2 注漿實時監(jiān)控界面圖

2.6 監(jiān)控量測

為提高監(jiān)控量測精度，實時掌握位移變化及走勢，采用自動化監(jiān)測系統做好位移觀測，系統主要包括：信號總線、處理系統、預警裝置、靜力水準儀、雙軸傾斜儀、遠程反饋設備等10部分，自動完成信息的采集、處理和輸出，兼有無線遠程實時查看功能，獲取信息便捷。在做好實時連續(xù)監(jiān)測的同時對關鍵部位輔以人工觀測進行校核。根據單層庫房的結構特點，以柱作為最小的監(jiān)測單元，沿鋼柱下部設置傳感器，獲得任意時刻的監(jiān)控量測信息，其中沉降監(jiān)測選用靜力水準儀，傾角監(jiān)測選用雙軸傾斜儀。為確保監(jiān)測的全面性，取溶(土)洞注漿邊界10 m內為監(jiān)測范圍。

2.6.1 測點布設

每個庫房選取一個基準點，設置基準靜力水準儀。測點布設在鋼結構柱腳上，如圖3所示，每隔2根鋼柱分別布設靜力水準儀和雙軸傾斜儀。沉降監(jiān)測點：6號庫房擬布設10個，編號SZ1～SZ10；7號庫房擬布設20個，編號SZ11～SZ30；8號庫房擬布設16個，編號SZ31～SZ46。傾斜監(jiān)測點：6號庫房擬布設10個，編號QX1～QX10；7號庫房擬布設20個，編號QX11～QX30；8號庫房擬布設16個，編號QX31～QX46。

圖3 測點傳感器安裝圖

2.6.2 監(jiān)測頻率

經過數據異常值判斷，去除異常值后仍然超過報警值時，根據具體情況及時調整監(jiān)測時間間隔，加密監(jiān)測頻率，連續(xù)跟蹤監(jiān)測，監(jiān)控量測的相關信息可在互聯網或移動設備上遠程實時查看。監(jiān)測時間為從溶(土)洞注漿施工開始到工程結束后7 d。

《建筑地基基礎設計規(guī)范》(GB 50007-2011)規(guī)定，單層排架結構柱基沉降量變形允許值為120 mm(中、低壓縮性土)和200 mm(高壓縮性土)，24 m以下建筑結構的整體傾斜允許值為0.004。

表2 監(jiān)測頻率一覽表

表3 監(jiān)測預(報)警指標一覽表

2.6.3 數據分析

根據監(jiān)測數據資料，結合地質、氣象等方面的資料進行全面分析，以長期觀測數據為依據，通過分析變形量與影響其變化諸因素間的相關性，通過計算機采用軟件程序作出各監(jiān)測點時間-變化量過程曲線圖、擬合曲線圖及各監(jiān)測點的變化曲線圖，直觀反映出各監(jiān)測點的變化趨勢和規(guī)律。

3 結束語

監(jiān)控量測自地基與基礎處理時起至溶(土)洞注漿結束止，對逆作法施工可能影響的區(qū)域范圍，進行垂直位移和傾斜角度的自動化連續(xù)觀測，系統全過程做好數據的采集分析和處理傳輸及無線遠程實時查看服務，較好地指導了逆作法施工；其次，溶(土)洞智能化注漿對水泥漿拌制、注漿壓力、注漿量等參數實時監(jiān)控，有效控制了進行逆作法施工時對鋼結構庫房及地表和其他已完工程的擾動。智能建造技術的應用為逆作法施工提供了可靠的信息技術，發(fā)揮了重要作用，確保了工程質量、安全和進度。通過對地基與基礎處理、鋼結構安裝和溶(土)洞注漿等分部分項工程檢測，試驗結論符合設計和施工技術規(guī)范要求。