逆作法一柱一樁調(diào)垂技術(shù)研究

佘遠逢

（南京市江寧區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，江蘇 南京 211100）

0 引言

項目采用的逆作法一柱一樁施工技術(shù)，保證永久使用的立柱樁的垂直度和軸線定位關(guān)系到整體結(jié)構(gòu)安全。當前市場上調(diào)垂設(shè)備眾多，但調(diào)垂的效果不是都能滿足設(shè)計要求。本工程建筑體量大，工期緊，要確保一次性完成到位，就需要先進的調(diào)垂設(shè)備。本文介紹的一種調(diào)垂技術(shù)是采用激光測斜儀配合調(diào)垂架的工作達到確保立柱樁滿足垂直度和軸線定位要求。

1 工程概況

項目位于南京南站南廣場，項目規(guī)劃擬建 1 棟酒店式公寓，3 棟辦公以及商業(yè)裙房及中央景觀地下商業(yè)建筑（地下下沉式廣場）；建設(shè)用地面積 60 505.58 m2，總建筑面積約為 251 165.43 m2（其中地上建筑面積約 159 566.73 m2、地下建筑面積約 91 598.70 m2）。本工程在位于 A 地塊的 A03 幢采用逆作法做工。采用逆作法部位的樁基及鋼管混凝土柱要求如下。

樁徑 1 400 mm，預估樁長 16～20 m，入中風化巖層 5.6 m。鋼管柱截面尺寸為 600 mm×600 mm ×25 mm，長度按承臺分為 13.7 m 和 14.2 m，插入樁內(nèi) 2.5 m。鋼管混凝土柱均采用 Q345B 鋼材，柱端頭板、加勁板、抗剪環(huán)材質(zhì)同母材。樁身與鋼管柱內(nèi)都灌注水下 C40 混凝土。

2 逆作法一柱一樁用鋼立柱施工順序

硬地坪上放出樁位縱橫軸線→護筒埋設(shè)→樁機就位對中調(diào)平→鉆孔成孔→第一次清孔→鉆機移位→焊接安放→下籠、注漿管→安放校正架→鋼管柱對中、調(diào)垂、固定→下導管→第二清孔→水下混凝土灌注→待混凝土凝固→拆除定位架→起拔護筒。

3 一柱一樁調(diào)垂技術(shù)

3.1 調(diào)垂前的準備工作

鉆機就位前，對整個施工場地進行硬化，硬化厚度250 m m，采用 C30 商品混凝土，內(nèi)配單層雙向 Φ14@250 鋼筋。在樁孔位置，樁孔半徑外延范圍采用素混凝土硬化處理。素混凝土與外部鋼筋混凝土設(shè)置分格縫，分格縫采用木模板填實。待混凝土平臺達到 7 d 強度后方可行駛機械，為旋挖鉆機提供堅固、穩(wěn)定的工作平臺。下部鉆孔灌注樁成孔質(zhì)量、樁位偏差達到 GB 50202－2018《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》等規(guī)范及設(shè)計要求，樁內(nèi)鋼筋籠已經(jīng)安放到位，相應(yīng)輔助工具已就位。

本工程一樁一柱垂直度偏差要求較高，鋼立柱垂直度＜1/300，精度控制要求較高。為達到較高的施工質(zhì)量，保證一樁一柱的垂直度，必須為旋挖機、大型機械設(shè)備及施工過程中調(diào)垂支架的固定提供一個穩(wěn)定的作業(yè)平面，故采取硬化地坪的方案以保證。

本工程中的鋼管樁的孔徑為φ1 400；為減少提鉆次數(shù)，鉆孔時直接采用φ1 400鉆頭鉆至設(shè)計位置，終孔；為保證樁孔的垂直度，鉆頭開始鉆進時，要注意輕壓慢轉(zhuǎn)，待鉆進 1～4 m 后再以正常參數(shù)施工?，F(xiàn)場安排測量員，用 GPS 測量出樁點位后，用十字線將樁位點定位。在樁位點上下左右各 1 150 mm 處再放出 4 個定位點位，用于后期的調(diào)垂架及鋼管柱方位的測量復線。根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)情況埋設(shè) 4 m 長內(nèi)徑 1 450 mm 的護筒，開鉆前再次復測護筒樁位，鉆機調(diào)平、對中。旋挖鉆機將鉆頭對準樁位點中十字線點，由于鉆機具備鉆桿調(diào)垂功能，在鉆進過程中發(fā)現(xiàn)鉆桿偏移，可進行垂直度調(diào)整，從而確保鉆桿垂直，樁孔也可確保垂直。

利用前面設(shè)置的上下左右 1 150 mm 的定位點，再次將樁位點定位掛十字線，用調(diào)垂架對中樁位十字調(diào)平。下一步根據(jù)方案中的鋼管柱的調(diào)垂要求，將鋼管柱在調(diào)垂架上調(diào)好后，依據(jù)紅外線激光顯示儀進行調(diào)整，當垂直度＞1/300 以后再固定。

3.2 護筒的埋設(shè)和清孔

護筒的中心線和樁位中心線偏差＜10 mm，護筒底部深入原狀土層至少 200 mm。定位后的護筒與孔壁之間用素土擠密夯實，以增大護筒的側(cè)摩阻力。旋挖鉆機的成孔垂直度≤1/300，控制孔底沉渣厚度應(yīng)＜5 cm。在挖埋護筒前采用 GPS 進行測量一次；在埋設(shè)護筒后復測一次使護筒中心偏差≤50 mm，并做好標記，然后用水準儀測量護筒標高，并做好測量記錄。在鉆機就位后，檢查鉆機是否對準芯標記。

3.3 下放樁鋼筋籠 安裝低位調(diào)垂架

將四邊中心刻有“十字”線記號的定位調(diào)垂架與混凝土地坪上的軸線控制點對齊，確保鋼管柱（格構(gòu)柱）安裝后對準樁位的中心及對準 X 與 Y 支撐的軸線，且與各邊與軸線垂直或平行。用 GPS 測量定位校正架四周，確保定位校正架安裝在水平面上，立柱定位底架與地面預埋螺栓鉚接必須牢固（見圖1）。

圖1 調(diào)垂架的安裝

在孔深達到設(shè)計位置，并滿足施工要求后，即可終孔報驗，并做成孔檢測。開始下鋼筋籠，鋼筋籠外側(cè)按圖紙要求均勻布置 5 cm 保護墊塊，這樣在保證樁孔垂直的情況下，鋼筋籠也是垂直放入樁孔，并在鋼筋籠錨筋上口加一根加強箍，有利鋼立柱的下放。

3.4 激光測斜儀的安裝和下放鋼管柱

根據(jù)圖紙設(shè)計要求，鋼管柱應(yīng)插入樁身 2.5 m。下放鋼筋籠、鋼管柱前要安裝好激光測斜儀。本工程對格構(gòu)柱的垂直度實時測量設(shè)備是激光測斜儀。激光測斜儀是激光器和傾斜儀的組合。通過激光束的精確指示，調(diào)整出傾斜儀在鋼立柱柱管上的安裝位置，使得激光束與鋼立柱管柱體母線平行。在鋼立柱豎起后，傾斜儀可與連接配套的顯示儀表，直觀反映出被測物的垂直度、傾斜角度、偏移尺寸，及鋼立柱的 X、Y 向（如果是雙向傾斜儀）的傾角等信息。最終實現(xiàn)傾斜儀實時監(jiān)測輸出鋼立柱柱管的傾斜狀態(tài)。如果輔以相關(guān)的調(diào)垂設(shè)備，即可完成對鋼立柱垂直度的實時監(jiān)測和調(diào)整工作，如圖2～3 所示。

圖2 儀器安裝圖

圖3 垂直度實時調(diào)控示意圖

3.5 放置低位調(diào)垂架

采用低位調(diào)垂架，如圖4 所示。通過定位好的十字線引出樁心位置，并調(diào)整調(diào)垂架的中心處于樁心。定位架的高度為 500 mm，為方便調(diào)垂架的校正，鋼管柱的長度加工時也相應(yīng)增加長度至自然地坪以上 1 100 mm。樁帽在定位架內(nèi)，立柱（鋼管柱）的頂端用滑板夾緊后，緊固螺栓與樁帽，為保證樁帽與立柱同一水平線需在現(xiàn)場拼接。樁體與定位架固定以后，通過測量裝置顯示，用千斤頂調(diào)整方位進行校正。

圖4 低位矯正架固定

3.6 垂直度檢測及矯正控制

利用激光測斜儀垂直度讀數(shù)對鋼管垂直度進行調(diào)整，監(jiān)測每根垂直度形成書面記錄。選用符合起重量要求的吊車，起吊應(yīng)先進行試吊，檢查鋼立柱穩(wěn)定后的狀態(tài)是否符合要求；如不符合，調(diào)整吊點，重新起吊。鋼立柱垂直插入調(diào)垂架后，緩慢下放至樁孔口的鋼筋籠內(nèi)。另外，鋼立柱剛起吊和快插到位時，要確保激光傾斜儀的安全，整個過程不得出現(xiàn)對儀器的碰撞。

為了保證鋼管柱內(nèi)的混凝土澆灌質(zhì)量，確保進入勁性柱內(nèi)的混凝土達到設(shè)計要求，采取一次性不分層水下混凝土灌注工藝。向鋼管柱內(nèi)插入灌注混凝土導管，并進行二次清孔。按常規(guī)進行水下混凝土灌注，在施工過程中，由專人負責混凝土面上升的高度監(jiān)測。當鋼管內(nèi)混凝土達到設(shè)計指定的混凝土高度時，調(diào)整控制好導管在混凝土內(nèi)的插入深度及灌注的速度。在鋼管柱內(nèi)灌注高標號混凝土達到設(shè)計指定的樁頂標高以上 1 m，此時開始四周回填碎石。采用中碎回填，觀察測斜儀數(shù)據(jù)后，當樁頂部位混凝土被壓住后，繼續(xù)澆筑混凝土，同時觀察測斜儀數(shù)據(jù)，進行調(diào)整確保滿足設(shè)計要求并繼續(xù)灌混凝土并同時測量混凝土上升面。當鋼管口充分泛混凝土后，灌混凝土結(jié)束。

當鋼立柱放到調(diào)垂架對應(yīng)位置后，固定好鋼立柱使之與調(diào)垂架連為一體。連接好激光傾斜儀和顯示器等，即可直觀地反映出被測物的垂直度、傾斜角度和偏移尺寸。據(jù)此以調(diào)整鋼立柱的傾斜狀態(tài)達到滿足要求。實時監(jiān)測應(yīng)貫穿整個調(diào)垂過程［1］。

另外，檢查調(diào)垂架卡位固定和著力情況，以確保往后的施工操作不會引起調(diào)垂架的晃動，導致鋼立柱垂直度的變化?；炷翝矒v按施工要求進行，一般在將導管插進鋼立柱時，以及澆搗完混凝土后拔除導管速度要慢而且輕，不得撞擊鋼立柱并隨時糾正垂直度?；炷翝矒v到要求位置后，待混凝土終凝后，拆除激光傾斜儀等，并做好相關(guān)垂直度的數(shù)據(jù)記錄。必須待混凝土澆筑完，并使混凝土完全終凝之后方能拆除調(diào)垂架（≥ 12 h），可以循環(huán)使用。調(diào)垂架的數(shù)量以滿足施工進度的要求為原則［2］。

4 結(jié)語

逆作法一柱一樁調(diào)垂貫穿于樁柱施工的整個過程，最終的目的是確保樁的軸線偏差和垂直度偏差滿足設(shè)計要求。本文介紹了如何控制樁的垂直度，總結(jié)以下幾個要點。

1）檢查實時監(jiān)測系統(tǒng)相關(guān)儀器配件是否完整和正常工作。嚴格控制激光傾斜儀安放位置，防止施工過程中激光傾斜儀被鋼格柱周圍的泥漿等物體淹沒、碰撞。

2）作業(yè)人員在吊運鋼立柱時，經(jīng)試吊后確定，而且一定要輕放，避免劇烈震動碰撞等。在鋼立柱起吊前，一定要檢查鋼絲繩、繩卡、起吊系統(tǒng)等無恙后，方可操作，如有隱患及時排除。

3）鋼立柱在下放過程中始終處于自由垂直狀態(tài)，同時在兩條軸線上分別架設(shè)經(jīng)緯儀，跟蹤鋼立柱垂直度和中心位置，發(fā)現(xiàn)偏差及時調(diào)整。

4）在混凝土灌注完畢并等到終凝后，方可松動和撤除調(diào)垂架。

5）在混凝土灌注過程中，導管放在鋼立柱中心位置，避免導管碰撞鋼立柱。

6）在混凝土灌注完畢后，對鋼立柱的垂直度進行檢查，發(fā)生偏斜及時修正。立柱樁成孔垂直度≤1/200，立柱范圍內(nèi)的成孔垂直度≤1/300；立柱樁成孔垂直度應(yīng)全數(shù)檢查；立柱的軸線定位偏差不應(yīng)＞10 mm，垂直度≤1/300；立柱樁可采用超聲波透射法檢測樁身完整性，樁身完整性應(yīng)全數(shù)檢測。鋼管混凝土立柱應(yīng)采用敲擊法檢測立柱質(zhì)量，檢測數(shù)量不應(yīng)＜20 %。必要時可采用超聲波透射法或鉆孔取芯方法對立柱質(zhì)量作進一步檢測。