旋挖灌注樁內逆作鋼管柱的安裝施工

歐永朝

摘 要:鉆孔灌注樁內插入鋼柱是一種新施工方法,隨著軟土地基高層建筑施工縮短建設工期的需要,鋼管柱在旋挖灌注樁內安裝技術的應用日益增多。本文就逆作鋼管柱在旋挖灌注樁內的安裝施工作淺述。

關鍵詞:旋挖鉆機逆作鋼管柱安裝施工

中圖分類號:TU7 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)07(c)-0078-02

1 工程概況

某工程商住樓為地上15層、地下2層,建筑高度為48.2m。采用旋挖成孔灌注樁,樁徑分別為800mm、1000mm、1200mm、1400mm、1600mm、1800mm,樁芯砼采用C25水下混凝土。工程樁施工同時安裝地下逆作鋼管柱。逆作鋼管柱管徑為Φ500(18條)和Φ600(4條),長度為12～15m,嵌入樁芯650mm。基坑開挖設計深度約9.5m～12.2m,基坑支護采用地下連續墻,地下連續墻兼作地下室外墻的一部分。地下室采用逆作法施工,在旋挖灌注樁中預埋鋼管柱作為中間逆作柱,利用逆作柱做各層的支撐承重,由首層樓板作為水平分界面,同時向分界面上、下各層分別組織施工。

2 施工難點

逆作鋼管柱是地下主體結構柱骨架的一部分,其在旋挖灌注樁內安裝定位直接影響到整體地下結構的工程質量,因此鋼管柱定位必須準確,垂直度偏差不得超過規范的規定。另外,與鋼管柱安裝相關的旋挖灌注樁樁芯混凝土澆筑質量控制也是施工的難點。根據工程實際情況,樁基采用旋挖成孔灌注樁,受泥漿的影響難以采用下口及上口二次定位的方法來保證鋼管柱的垂直度。為此,在確保安裝精度在設計允許的前提下,擬采用僅進行上部定位的方法安裝鋼管柱。

3 鋼管柱安裝流程

場地硬化及埋設定位支架錨筋→護筒埋設、十字控制線及標高引測→工程樁旋挖成孔、清孔、鋼筋籠沉放→定位器安裝、調平、固定→吊放導管、澆筑樁芯砼→導管拆除,定位器位置及垂直度復核、調整→鋼管柱吊裝→鋼管柱平面位置及垂直度復核、固定→樁孔回填→定位器拆除。

4 主要施工方法

(1)工程樁施工前,用全站儀進行樁位放樣,并在離樁邊線約1.5m的地面上設置十字控制線。(2)根據地面上的十字控制線、定位器的平面尺寸、樁中心到定位器各邊的距離確定定位支架錨筋的位置,并打入Φ18圓鋼(共16根)進行預埋操作,鋼筋露出地面約400mm。(3)場地硬化處理。考慮到旋挖機、履帶吊、砼運輸車等重型機械在場地內作業,計劃在現場澆筑100mm厚的C20素混凝土進行場地硬化。(4)地坪砼達到設計強度后,用全站儀放出樁位并根據放出的點位在砼面上引出十字控制線。然后埋設護筒,用水平儀將標高抄測到護筒上。為方便定位器的就位安裝,根據定位器的平面尺寸,樁中心到定位器各邊的距離,計劃在砼面上放出定位器的平面位置線。(5)工程樁旋挖成孔,驗孔,清孔,吊放鋼筋籠。(6)擺放枕木,在砼面上鋪一層普通枕木(240×160×250),枕木應根據砼面上的定位器平面位置線放置并初步整平。此外,為保證定位器的平整度計劃用馬釘將枕木連成整體。(7)定位器安裝。標高:依照護筒內壁上的基準點進行控制,誤差小于2mm。定位:依據樁孔上口中心點進行控制,誤差小于2mm。定位器托架由吊車從孔口送至孔底,在不脫鉤的情況下進行標高、定位校準,校準無誤后落實,用拉接板將定位器托架與護筒焊接牢固,檢驗無誤拆除吊具。定位器托架底部與混凝土表面有縫隙時,用楔形鋼板填充、背實,每點墊板層數不得超過兩層,每點間距不得大于200mm。其他縫隙用CGM灌漿料填平。托架穩固后,依地面定位中心點安裝定位器十字板,焊接牢固。(8)吊放導管、澆筑樁芯混凝土。(9)鋼管柱吊裝。由于鋼管柱自重不大(吊裝的最大構件重約9t),現場計劃用1臺50t履帶吊吊放鋼管柱,采用四點起吊的方法。鋼管柱制作時預先在柱頂以下約200mm開設四個吊孔。吊放鋼柱時,將鋼管緩慢吊起,至垂直位置,緩慢移向定位支架。現場安排兩名工人站在定位支架上,將鋼柱引至支架的限位孔內,根據鋼柱上的軸線標記與支架限位桿上的十字線偏差,指揮吊車司機緩慢移動鋼柱,直至鋼柱上的軸線與限位桿上的十字線重合,方可把鋼柱緩慢下沉至設計標高。為保證鋼柱進入樁芯砼的深度達到設計要求,在鋼柱加工制作時,預先在鋼柱外壁上標示鋼柱進入樁芯砼面及鋼柱進入設計深度時,鋼柱露出地面部分所對應的標高,在鋼管柱沉放過程中,應反復校核,確認無誤后方可把鋼柱固定。(10)鋼管柱沉放入孔后,應及時復核鋼管上的軸線與定位支架上的十字線是否存在偏差,根據護筒上的標高復核鋼管柱的設計標高,在護筒周邊砼面上的十字控制線或其延長線上設置兩臺經緯儀,對中整平后,瞄準鋼管柱上的十字線,用以觀察鋼管柱垂直度。通過定位支架上的調節螺栓,實現對鋼管柱垂直度的糾偏。上述標高、軸線和垂直度經復核符合規范要求后,用4條10#槽鋼將鋼管柱焊牢固定于定位支架上。(11)樁孔回填。鋼管柱安裝完成后,為約束上部水平荷載對地下段鋼柱產生的位移影響,以及增加柱身的穩定性,必須對樁孔進行回填。樁孔回填應在樁芯砼終凝后進行,樁孔回填材料要求既能減少水平荷載對鋼柱水平位移的影響,又要能方便以后土方開挖。當混凝土達到一天強度后,用黃砂或碎石填充鋼柱四周至柱頂,并將孔內泥漿排除。當回填至柱頂后即可拆除定位器,拔除鋼護筒。

5 鋼管柱安裝的質量控制與檢驗

(1)標高倒測及樁柱中心點定位

依照現場半永久性水準點,將樁柱標高控制點倒測到護筒上口的內壁上,并做出明顯標識。按照護筒內壁水準標高倒測到孔底護筒內壁上,作為定位器安裝控制標高基準點使用。

依地面放線定位的控制樁,在孔口處做十字線,確定樁柱中心點。按照此中心點用線錘垂至孔底定位,將此點用兩條線分別引測到護筒壁上做臨時校準用。按工程工序要求隨時將孔口的原始中心點投測到工作面上。標高及定位點由項目工長、質量員測量,由項目測量員復測、檢驗,合格復測確認后,再進行下道工序施工。

(2)混凝土剔鑿及界面檢驗

灌注樁超灌部分的混凝土用人工剔鑿。剔除標高按護筒內壁的標高基準點進行控制。剔除超灌混凝土分為粗剔、細剔兩步施工:第一步用風鎬、空壓機、大錘、鋼釬剔鑿至設定標高上50mm處;第二步采用人工、小錘、細釬精鑿至設定標高,保證界面平整,不擾動其他混凝土。剔鑿后用清水反復清洗工作面,標高掛線檢查,平整度用水平尺檢查。自檢合格后報監理復驗,復驗合格后進行定位器安裝。

(3)鋼管柱加工及進場驗收

鋼管柱加工完畢出廠前,指派有關人員到廠檢收中間立柱加工質量,驗收內容包括中間立柱的材質,物理力學性能指標,構件長度,垂直度,彎曲矢高等項目。鋼管柱的加工質量應符合設計及規范要求合格者,預以驗收確認并準予出廠。經出廠前檢驗合格的鋼管柱出廠運入工地后,查驗鋼管柱的材質單、物理力學性能試驗報告、質檢證明、出廠合格證等質量保證資料。鋼管柱的裝卸及運輸過程中,要采取支頂、加固、捆綁等有效措施防止鋼管 變形、滾動。工地內設堆場放置鋼管柱。鋼管柱上設篷布遮蓋防雨,以防其銹蝕。

(4)鋼管柱安裝

鋼管柱安裝為整柱一次吊裝。鋼管柱起吊至孔口,在孔口處對準樁孔口十字線中心點,然后慢慢下放。下放過程中,隨時觀測中心偏移情況。待鋼管柱下口套住引渡板后快速插入,此時鋼管柱下端已準確定位。在不脫鉤的情況下,進行鋼管柱上端找正、定位:分別將兩個微調校準器呈90°置于鋼管柱頂部加強環上,對照樁孔口十字定位線中心點進行調整校準。待完全對零時,用短鋼筋將鋼管柱頂端與護筒焊接 連接牢固。此時鋼管柱上端已定位固定完畢,拆除吊具。全部校驗定位點、垂直度,無誤報監理復核。無誤后澆注鋼管混凝土。

(5)混凝土澆筑

鋼管柱內混凝土采用自密實混凝土,用導管輸入法進行澆注,在混凝土澆筑時,一次澆筑的最大高度為5m左右,兩次混凝土澆筑的時間間隔不小于15min,且不超過混凝土的初凝時間,以讓混凝土中的氣泡自動溢出,以確保混凝土內部結構密實。鋼管外高2.5m鉆孔樁混凝土澆筑與鋼管柱混凝土澆筑同時進行,鋼管柱底部不封口,混凝土由鋼管柱底部上反至樁設計標高。為更好的控制標高,防止超灌過多,在鋼管柱混凝土澆筑到3m左右時停滯1小時左右(小于混凝土初凝時間),再繼續進行澆筑,并隨時用測繩對鋼管柱外樁混凝土澆筑標高進行測量。

若澆筑中出現混凝土上反達不到設計樁頂標高,采用φ100mm套筒下到孔底進行澆筑。如果經試驗混凝土無法上反至樁頂設計標高,則混凝土澆注分兩次進行,鋼管柱底部封閉,先用導管輸入法澆注鋼管柱內C50混凝土,再用φ100mm套筒下到孔底澆注樁混凝土(鋼管外圍混凝土)。

按照《結構混凝土實體檢測技術規程》中的規定,本工程對于鋼管混凝土質量的檢測采用超聲波檢測,共抽取13個樣進行檢測。對于灌入鋼管內的混凝土如出現孔洞等不密實情況,采用鉆孔壓漿法進行補強,然后將鉆孔補焊封固。

6 鋼管柱質量驗收標準(表1、表2)

7 結語

逆作法鋼管柱在旋挖灌注樁內的安裝施工,降低了施工成本,提高了工效,確保了施工質量和安全,為逆作鋼管柱安裝提供了新思路、新方法,具有良好的借鑒意義和參考作用。