復雜環境下逆做法鋼立柱施工工藝與質量控制

【摘 要】逆作法是一項近幾年發展起來新興的基坑支護技術，隨著國內經濟的迅速發展，高層建筑如雨后春筍般紛紛涌起。在多數地下室的施工中，均采用傳統的正作法程序，即：開挖基坑——施工基樁——施工底板——施工地下室豎向構件——施工地下室梁板。地下室施工耗費的時間占了整棟樓相當大的比例。近幾年來，“逆作法”施工新技術正被逐漸運用并趨于成熟。該技術適用于市區建筑密度大，鄰近地鐵線路、建筑物及周圍環境對沉降變形敏感，施工場地狹窄，施工工期緊張，地基軟土層厚等工程情況，對于三層及以上的地下室效果尤為明顯。在逆做法整體施工過程中，最為重要的工序之一即為：逆做鋼立柱施工。其施工工藝的選擇在很大程度上決定了鋼立柱施工質量優劣、進度快慢以及成本投入的多少等。逆做區的基礎及地下室的結構形式一般為鋼混組合結構，其中鋼柱為埋入式鋼柱，施工時需將鋼柱插入樁內一定深度，因此鋼柱的吊裝需與灌注樁的混凝土澆筑同步交叉進行。鋼柱安裝時需在樁頂安裝定位器，作為鋼柱底部的固定點及支撐點；同時應在地表設立臨時安裝支架，作為鋼柱上部的固定點及鋼柱軸線定位及垂直度的調節設備。而針對鋼立柱的逆做施工，業內一直缺少具體而周密的的工藝操作流程及有效的質量保證措施。

【關鍵詞】逆作法；鋼立柱；工藝流程；質量保證

0.工程概況

由我集團公司承建的崗廈河園片區舊改項目中區4#地塊工程位于深圳市中心區，工程地點鄰近地鐵，且周邊道路和建筑眾多。該工程屬整個崗廈河園片區舊改項目的其中一部分，其中南側約1/3區域因緊鄰地鐵保護區，需采用逆做，并且是全逆做。該工程位于深圳市中心區，受周邊地鐵影響，本工程采用逆作法施工。基礎為旋挖鉆孔樁，地下室豎向結構為鋼管混凝土柱，水平結構為鋼梁及鋼筋桁架板樓板，共有83根鋼管混凝土柱，全部為逆做鋼柱。

1.施工工藝特點

（1）逆做鋼立柱吊裝采取一次性整體吊裝完成，不用分段拼裝。

（2）逆做鋼立柱吊裝需預先埋置定位器，以確保鋼柱定位精準。

（3）該施工工藝中鋼柱定位器安裝采取“分離式”安裝，比傳統“整體式”安裝在很大程度上提高了安裝精度。

（4）該施工工藝中鋼立柱砼澆筑先于鋼立柱周邊砂石回填進行，與傳統工序相反，從而避免了柱底雜質對鋼管砼產生影響。

（5）該施工工藝中應用了自制自動間斷抽水水泵，確保鋼柱底無積水。

2.適用范圍

本施工工藝適用于所有逆做法鋼立柱施工，包括人工挖孔樁基礎和旋挖鉆孔樁基礎。

3.工藝原理

3.1逆做鋼柱整體施工原理

逆做鋼柱主要應用于逆作法施工中，鋼柱即為支撐上部正做結構和連接底部樁基礎的豎向構件，待樁基礎（人工挖孔樁/鉆孔樁）施工完畢后，形成操作孔洞，即可一次性吊裝鋼柱，通過柱底定位器將鋼柱底部與樁基礎連接固定，然后澆筑鋼管柱砼，并回填鋼柱周邊空孔，隨后鋼柱頂上部結構即可先行施工，底部結構跟隨土方開挖順序由上而下依次逆做施工。

3.2逆做鋼柱定位原理

因鋼柱整體吊裝與樁基固定連接后位置即已固定，進而與上部水平結構連接位置已固定，故鋼柱與樁基連接固定位置準確性至關重要，在施工過程中，需要在樁頂預埋安裝定位器來確保鋼柱的位置，定位器安裝需要施工人員下到樁孔內進行定位安裝，只有這樣才能確保定位器安裝的準確性，進而確保鋼樁插入定位器時的位置準確性。

3.3鋼管砼澆筑原理

因鋼管柱均為一次性整體式吊裝，故鋼管柱長度較長，且只能從鋼管柱頂進行澆筑，故需采用高拋免震砼進行澆筑。但在澆筑鋼管砼之前，應確保鋼管柱底部無積水、無雜質，否則將會嚴重影響到鋼管柱砼的整體質量，故需要采取相應針對性措施以確保鋼管柱底清潔度，本工藝采取的是鋼柱底部外側設置不間斷抽水裝置，并先澆筑鋼管柱砼后回填鋼管柱周邊空孔以避免泥渣進入鋼管柱內部的方法。

4.施工工藝流程及操作要點

4.1施工工藝流程

4.2操作要點

4.2.1人工挖孔樁提供操作空間

根據設計要求，若設計為人工挖孔樁則可一次性形成鋼柱定位器安裝操作空間，若設計為旋挖鉆孔樁基礎，則需先進行旋挖鉆孔樁施工，待旋挖鉆孔樁施工完成后將空孔回填，然后重新進行人工挖空孔施工，挖孔樁直徑需大于原鉆孔樁直徑，且在根部受鉆孔樁頂部鋼筋影響需做擴大孔處理。挖空孔施工嚴格按照人工挖孔樁進行，注意孔內通風，護臂鋼筋及砼嚴格按照設計執行，孔洞形成后及時做好安全防護。如下圖所示：

4.2.2破除樁頭砼浮漿

逆做區工程樁已施工完成，全部空樁已開挖完畢，空孔直徑較立柱樁直徑大600mm，護壁施工至樁頂標以下1.7m（設計要求首次澆筑樁頂標高），鉆孔樁施工完成后頂部有500mm高的浮漿，需進行人工剔鑿，因樁基砼強度較高，需利用風鎬破碎，下部破碎操作時，將產生較大的灰塵，工人操作時需佩戴防毒面罩，并應做好通風措施。

4.2.3樁頭鋼筋綁扎

待樁頭混凝土浮漿破除完畢，抽水并清理孔內渣土，隨即進行樁頭十層鋼筋網片綁扎，綁扎此處鋼筋網片時需與安裝定位器錨栓配合進行，鋼筋網片應進行滿綁，且間距應符合設計要求。

4.2.4安裝定位器錨栓、固定環板

樁頭鋼筋綁扎完畢，附加￠25固定支撐鋼筋用于定位器錨栓、固定環板的輔助安裝，安裝時用鉛錘吊線定位，將定位十字軸線引至底部樁護壁，頂部環板安裝完畢后，將定位十字軸線引至環板表面，彈防水墨線。用水平尺校核頂部環板，確保安裝水平。環板面標高的測設采用水準儀、30cm鋼尺及7.5kg錘球相結合進行。使用鋼尺直接傳遞標高時，變動鋼尺三次，直至正確無誤后在樁護壁十字軸線方向對應做4個點（環板上1m），以此作為定位器安裝標高控制點。如下圖所示：

4.2.5澆筑混凝土至定位器最上一塊固定環板底

定位器錨栓、固定環板安裝完畢后，清理樁孔內渣土并抽凈積水，確保澆筑樁頭混凝土振搗密實后標高平定位器最上一塊環板頂面，在樁基鋼筋外側預埋直徑300的塑料桶，待混凝土初凝后提出作為抽水孔，待混凝土澆筑終凝后，應及時清理干凈高出最上一塊環板表面混凝土及浮漿，并測量復測定位板標高及定位準確，在定位板上彈出定位軸線，以便下步焊接定位卡。

4.2.6安裝、焊接固定定位卡（定位器導向板）

在進行定位卡焊接之前，應抽干凈工作孔內積水，并再次清理干凈定位板表面浮漿，用鉛垂儀與7.5kg錘球結合，復核環板面上的定位十字軸線，準確無誤后，焊接定位卡。從這步開始，至鋼柱吊裝后抹完砂漿止水條強度達到要求，水泵處于一直工作狀態。（專用干水泵：在水泵出水口安裝止水閥，防止水管內的水倒流入工作孔中，另配有水位感應器，自動抽水）。 如下圖所示：

4.2.7鋼柱吊裝

在進行鋼柱吊裝之前，應在孔口加2mm厚鋼蓋板與鋼柱點焊固定，防止鋼柱安裝后異物落入柱內。應在工作孔側壁距孔口往下500mm范圍內放出控制標高，在柱身上用紅油漆畫出同樣的標高標記，以便安裝后復核鋼柱標高情況；另外，應在孔口放出定位十字線，控制鋼柱安裝定位準確，及安裝后復核鋼柱定位。確保抽干凈工作孔內積水后，方可吊裝鋼柱。安裝過程中還需控制鋼柱垂直度在設計要求范圍之內。孔口固定用槽鋼及鋼筋焊接，并將槽鋼端部利用砼墩包裹固定，以確保鋼柱固定穩固。如下圖所示：

4.2.8柱腳抹砂漿止水條

在鋼柱吊裝完畢后，應抽干凈工作孔內積水，立即在柱腳周圈抹150mm*200mm1：2砂漿（摻參金湯水不漏，遇水即凝）止水條，施工過程中抽水不可中斷，砂漿抹完3h內嚴禁水面高過環板表面，確保贓物無法進入柱芯。

4.2.9下導管澆注混凝土

柱腳止水條施工完畢后，沿柱芯下直徑為200mm，長度為12m的PVC導管，柱芯混凝土澆筑完成9m后，抽出導管，利用天泵出料口泵管伸入柱芯澆筑。如此，可以保證導管底部管口距混凝土面高度在3～9m之間（砼拋落高度范圍根據高拋免震砼配比及拋落試驗確定）。在澆筑前，需在鋼管柱頂部搭設操作平臺，可利用鋼管搭設獨立活動式操作平臺，可周轉使用，澆筑時，導管需利用塔吊吊住并根據澆筑高度隨時提升。

4.2.10混凝土澆筑完成后鋼柱校核

待柱芯混凝土澆筑完畢，應再次核驗鋼柱的定位、垂直度及標高。

4.2.11回填砂石，工作孔內澆鋼柱固定環

待鋼管柱砼澆筑完成，且砼強度達到75%以上時，即可對鋼樁周邊空孔部位進行回填，采用石粉回填，另外，塔樓柱須在每層樓層梁下500位置澆筑300厚C20微膨脹混凝土固定環。在石粉回填時，利用小型挖機圍繞柱邊均勻回填，嚴禁單側回填壓力不均勻造成鋼柱偏移，回填過程中應有測量人員監控。

5.質量控制

5.1關鍵工序質量要求

（1）鋼柱定位精度要求：鋼柱的豎向偏位小于±3mm，柱底的的水平偏位小于±50mm。

（2）鋼管砼質量要求：鋼管內砼澆筑之前，鋼管柱底積水高度≤50mm，且嚴禁柱底存在泥渣、雜物等。 （下轉第236頁）

（上接第223頁）5.2施工應注意的質量問題

（1）當原設計為鉆孔灌注樁而需要回填重新進行人工挖空孔施工時，應注意人工挖孔護壁嚴禁在回填及周邊的軟弱土上施工，應在原狀堅實的土上進行挖孔護壁施工，以確保后期操作空間的安全穩定性。

（2）定位器導向板與定位器底板焊接施工時，因操作環境潮濕，應確保焊縫質量，以確保鋼柱吊裝施工時底部有足夠的抗剪力，確保鋼柱整體穩固性。

（3）定位器底板下部澆筑砼必須確保砼密實度，即砼完成面與鋼板頂面相平，不得有空隙，以確保鋼柱豎向力傳遞均勻。

（4）鋼管免震砼澆筑，砼的拋落高度應嚴格遵守砼廠家及試驗測試的要求，避免砼因拋落高度過大或者過小產生的離散或者不密實。

6.安全措施

（1）施工前應編制施工組織設計或制訂施工方案，明確安全技術要點和保證安全的技術措施。每道工序施工前均應進行安全技術教育和安全技術交底。

（2）所有施工人員必須戴安全帽，高空作業人員必須佩安全帶，穿防滑鞋，帶工具袋。

（3）人工挖孔樁常見的安全隱患主要有窒息中毒、觸電、盲炮、坍塌、墜落。施工過程中應針對以上情況進行安全巡查。

（4）吊裝工作開始前，應對起重吊裝設備以及所用索具、卡環、夾具、卡具等的規格、技術性能進行細致檢查或試驗，發現有損壞或松動現象，應立即調換或修好。

（5）所有電力線路和用電設備，必須由持證電工安裝，在混凝土澆注期間安排專人負責，保證電力的正常供應和用電設備的安全；其他人員不得私自亂接、亂拉電線。

7.結語

該施工工藝應用于深圳市崗廈河園片區城中村改造項目中區4#號地塊工程，通過采用逆做鋼柱施工工法，有效保證了鋼柱施工質量，進而保證了逆做結構體系的總體質量，并在很大程度上縮短了施工工期，節約了施工成本，鋼柱施工質量得到了建設單位、設計單位和監理單位的好評，值得在同類施工中借鑒和推廣。對于目前社會上越來越多的逆做法施工，起到了很好的促進和推廣的作用，使得逆做法施工更容易操作，被更多的建設方及設計方所采納，對于高度密集的城市群建設具有非常積極的意義。 [科]

【參考文獻】

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