格構(gòu)柱在孟加拉BRAC大學(xué)基坑支護(hù)體系中的應(yīng)用分析

韓春文，任 智，袁 良，許明亮

(北京城建集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京 100088)

0 前 言

隨著孟加拉高層建筑的不斷涌現(xiàn)，深基坑內(nèi)應(yīng)用的支撐支護(hù)形式越來越多，在復(fù)雜的地質(zhì)條件下，深基坑支護(hù)設(shè)計越來越成為工程中的重點難點?；拥膰o(hù)體系主要由圍護(hù)墻體、支撐和立柱樁共同組成[1]。通常情況下，圍護(hù)結(jié)構(gòu)支撐體系為水平封閉體系形式，可提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體剛度[2，3]?；又ёo(hù)體系的整體穩(wěn)定性由圍護(hù)結(jié)構(gòu)、水平支撐體系和豎向立柱樁共同承擔(dān)。體系中任何一個部位出現(xiàn)問題，都可能引發(fā)支護(hù)體系的整體失穩(wěn)或損壞，產(chǎn)生嚴(yán)重的后果[3]。格構(gòu)柱擁有較好的承載力和抗扭性能力，且具有環(huán)保、高效、殘值高的特點[4]。因此，常被用作基坑支護(hù)支護(hù)體系的豎向支撐[5]。

1 工程概況

BRAC大學(xué)新校區(qū)建設(shè)工程位于孟加拉國首都達(dá)卡市區(qū)?；庸こ滩捎谩暗剡B墻+H型鋼柱+混凝土內(nèi)支撐”支護(hù)體系。

其中，內(nèi)支撐體系采用124根格構(gòu)柱支撐，格構(gòu)柱分為鋼格構(gòu)柱和立柱灌注樁兩部分，鋼格構(gòu)柱采用450 mm×450 mm鋼柱，長度有12.1 m、14.0 m、14.3 m、14.5 m、13.8 m，如圖1所示。鋼柱錨入灌注立柱樁3 m，立柱樁樁徑為800 mm，樁長為40 m，樁身混凝土強(qiáng)度為C30。

圖1 格構(gòu)柱設(shè)計圖

2 格構(gòu)柱施工工藝

2.1 施工流程

格構(gòu)柱施工流程如圖2所示。

圖2 施工流程圖

2.2 關(guān)鍵工序

2.2.1 護(hù)筒埋設(shè)

護(hù)筒的埋設(shè)是旋挖作業(yè)中的關(guān)鍵。護(hù)筒內(nèi)徑為設(shè)計樁徑+20 cm，護(hù)筒高度為6～10 m，如圖3所示。定位后，根據(jù)樁定位點拉十字線釘放4個控制樁，以4個控制樁為基準(zhǔn)埋設(shè)鋼護(hù)筒。通過控制護(hù)筒頂水平度來控制好垂直度，垂直度的偏差不大于1%。校正護(hù)筒位置和垂直度并固定。

圖3 埋設(shè)護(hù)筒

2.2.2 鉆機(jī)定位

鉆孔過程中根據(jù)地質(zhì)情況控制進(jìn)尺速度，鉆孔施工中要常檢查鉆桿的垂直度、鉆頭直徑、鉆頭磨損情況及鉆機(jī)作業(yè)平臺的穩(wěn)定，保證鉆塔滑輪槽緣、錘頭中心和樁孔中心三者在同一鉛垂線上，并且錘頭中心與樁孔中心偏差不大于20 mm，確保鉆孔的垂直度與樁位偏差滿足設(shè)計與規(guī)范要求。保證鉆機(jī)平整、穩(wěn)固，嚴(yán)防樁孔傾斜及塌孔等事故的發(fā)生。

2.2.3 清孔

清孔的目的是調(diào)換孔內(nèi)泥漿，消除鉆渣和沉淀，利用成孔的正循環(huán)系統(tǒng)直接進(jìn)行。清孔分二次進(jìn)行，第一次清孔在成孔完畢后立即進(jìn)行，第二次清孔在下放鋼筋籠和導(dǎo)管安裝完畢后進(jìn)行。

2.2.4 鋼筋籠制作

鋼筋籠制作長度有差異時，制作成形后，在搭接位置上提前做好搭接長度標(biāo)記，以免搭接長度有誤。與格構(gòu)柱連接的鋼筋籠處，還要檢查鋼筋籠內(nèi)徑是否滿足要求，內(nèi)徑過小將難以下放格構(gòu)柱。

2.2.5 格構(gòu)柱制作

格構(gòu)柱間對接焊接時接頭應(yīng)錯開，角鋼接頭在焊縫位置角鋼內(nèi)側(cè)采用同材料500 mm長的角鋼進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

在格構(gòu)柱底部設(shè)置防卡管裝置，加焊喇叭形鋼筋，如圖4所示。在下放至鋼筋籠前，收攏喇叭口，待格構(gòu)柱與鋼筋籠焊接完成后，打開喇叭口，并與鋼筋籠焊在一起。此措施可方便格構(gòu)柱放入鋼筋籠，且防止在拔除導(dǎo)管時，導(dǎo)管卡在格構(gòu)柱底角上。

圖4 樁底鋼筋喇叭口

2.2.6 格構(gòu)柱接長器

當(dāng)?shù)孛鏄?biāo)高遠(yuǎn)高于格構(gòu)柱頂標(biāo)高時，可采用格構(gòu)柱接長器延長格構(gòu)柱，通過計算確定格構(gòu)柱開孔位置并做好記錄，再與接長器相連，如圖5所示。使用接長器時，后續(xù)格構(gòu)柱頂標(biāo)高的復(fù)核要依據(jù)開孔位置計算。

圖5 格構(gòu)柱接長器平、剖面圖

2.2.7 格構(gòu)柱定位

先通過事前計算確定開挖深度，再安放枕木，然后安放定位器，如圖6所示。利用水準(zhǔn)儀和千斤頂，調(diào)整定位器上表面的平整度和標(biāo)高。考慮到格構(gòu)柱及鋼筋籠的重量將壓在定位器上，結(jié)合現(xiàn)場土質(zhì)和沉降，計算完定位器應(yīng)有標(biāo)高后，可適當(dāng)提高標(biāo)高1～3 cm。

圖6 鋼格構(gòu)柱定位器平、剖面圖

在下放至定位器前，必須利用四周的控制點進(jìn)行格構(gòu)柱位置的粗校正。

格構(gòu)柱下放至定位器上后，立即用水準(zhǔn)儀進(jìn)行定位器四個角與格構(gòu)柱頂標(biāo)高的復(fù)核，通過定位器下方的千斤頂進(jìn)行垂直度及標(biāo)高校正。再用全站儀對格構(gòu)柱中心點坐標(biāo)進(jìn)行復(fù)核，通過定位器上的定位螺桿進(jìn)行位置校正。此步驟極為關(guān)鍵，這一步若控制不好標(biāo)高及位置，則在后續(xù)步驟中不易修正。

2.2.8 混凝土澆筑

由于原始地面高差太大(1～2 m)，格構(gòu)柱頂標(biāo)遠(yuǎn)低于地面抬高，現(xiàn)場制作專用操作平臺來解決施工人員作業(yè)的問題，可減小土方開挖量，如圖7所示。

圖7 格構(gòu)柱操作平臺平、立面圖

開始灌注混凝土?xí)r，首批灌注混凝土的數(shù)量應(yīng)能滿足導(dǎo)管首次埋置深度(≥1.0 m且<3 m)和填充導(dǎo)管底部的需要，防止泥漿回流進(jìn)入導(dǎo)管。立柱樁頂標(biāo)高比設(shè)計標(biāo)高超灌1.5 m，以保證柱與樁連接位置的無松散混凝土，有足夠的混凝土強(qiáng)度。

澆筑完成后立即再次進(jìn)行鋼格構(gòu)柱中心坐標(biāo)和頂標(biāo)高的復(fù)核，若發(fā)現(xiàn)誤差超過允許范圍，則用定位器進(jìn)行最終校正。

2.2.9 樁孔回填

拆除定位器和護(hù)筒后，及時進(jìn)行樁孔回填，以保護(hù)格構(gòu)柱?；靥钪皹犊字車骱冒踩胧?，回填材料采用粗沙，回填時在格構(gòu)柱周邊要均勻、密實地進(jìn)行，避免回填不平衡擠偏格構(gòu)柱。安排專人每天定期檢查回填情況，若發(fā)現(xiàn)格構(gòu)柱周邊有塌孔現(xiàn)象，則立即安排二次回填。

回填完成后，為避免機(jī)械破壞格構(gòu)柱，對已經(jīng)回填完畢的格構(gòu)柱進(jìn)行保護(hù)，利用廢鋼筋加工鋼筋籠，并刷紅白漆。

3 常見問題及解決措施

3.1 漏漿

這種情況碎石或者流沙中常見，特別是在有地下水流動的地層中鉆進(jìn)時，稀泥漿向孔壁外漏失。

遇到漏漿情況及時往孔里加膨潤土，使稠度增加，用鉆桿來回攪動，直到不漏漿為止，同時趕緊安排人員向泥漿池內(nèi)造漿。

3.2 塌孔

若遇到塌孔現(xiàn)象，塌孔嚴(yán)重的護(hù)筒都下不去，可嘗試用挖掘機(jī)掏出三到四米再進(jìn)行換填，壓實后再鉆，邊鉆邊下護(hù)筒，若護(hù)筒孔邊塌可用挖掘機(jī)填實夯實，鉆孔要盡量做到慢進(jìn)尺，盡量不破壞護(hù)壁泥皮同時應(yīng)減少鉆頭內(nèi)鉆渣掉入孔內(nèi)破壞泥漿的配比。

3.3 浮籠

在灌注過程中發(fā)現(xiàn)鋼筋籠上浮時，應(yīng)及時減緩灌注速度，在保證導(dǎo)管有足夠埋深的情況下，快速提升導(dǎo)管，待鋼筋籠回到設(shè)計標(biāo)高的位置再拆除導(dǎo)管，如果導(dǎo)管埋深不夠拆除導(dǎo)管時則將導(dǎo)管快速提升，然后再緩慢放下導(dǎo)管，如此反復(fù)直到鋼筋籠回到設(shè)計標(biāo)高位置。

3.4 縮孔

根據(jù)地勘報告，提前分析易出現(xiàn)縮孔或者塌孔的地區(qū)，鉆進(jìn)過程中應(yīng)將每進(jìn)尺控制在30厘米左右，緩慢的提升鉆頭，能有效控制縮孔。

3.5 堵管

在混凝土灌注過程中，混凝土在導(dǎo)管中無法順利下落，首先應(yīng)借用吊車上下抖動導(dǎo)管，仍然不行則將導(dǎo)管拔出清理導(dǎo)管內(nèi)堵塞的混凝土后，重新安裝導(dǎo)管至混凝土下足夠埋深，繼續(xù)灌注。

3.6 導(dǎo)管進(jìn)水

由于首盤混凝土封底失敗或者灌注過程中導(dǎo)管接頭不密封導(dǎo)致導(dǎo)管進(jìn)水，或者灌注過程中將導(dǎo)管拔脫，當(dāng)封底失敗時應(yīng)及時將導(dǎo)管，鋼筋籠拔出，用鉆機(jī)將孔底混凝土掏出重新安裝，鋼筋籠導(dǎo)管，清空合格后重新灌注，若灌注量少時發(fā)生堵管也可以利用此方法。

4 結(jié) 論

將格構(gòu)柱定位裝置、接長器、防卡管裝置應(yīng)用到格構(gòu)柱施工過程中，將格構(gòu)柱樁垂直度控制在8 mm以內(nèi)，解決了施工中的深基坑支護(hù)體系中的技術(shù)難題。主要結(jié)論如下：

(1)充分利用格構(gòu)柱自身的重力的同時，借助定位器裝置，可快速、精準(zhǔn)、高效地完成格構(gòu)柱的定位工作。

(2)當(dāng)?shù)孛鏄?biāo)高遠(yuǎn)高于格構(gòu)柱頂標(biāo)高時，使用操作平臺和格構(gòu)柱接長器，便于定位，可減少土方開挖量。

(3)格構(gòu)柱底部加焊的喇叭形鋼筋，在下放至鋼筋籠前，將喇叭口收緊，待格構(gòu)柱與鋼筋籠焊接完成后，打開喇叭口，將其與鋼筋籠焊在一起。此措施可方便格構(gòu)柱放入鋼筋籠，同時，防止拔除導(dǎo)管時，格構(gòu)柱底角卡管。