超深基坑立柱樁施工技術探討

孫聰聰 楊晨 白文化

上海寶冶集團有限公司 上海 200941

1 工程概況

濮陽市中醫院公共停車場工程主體位于中醫院北部廣場地下，擬建項目為地下立體停車庫，采用井筒式結構，采用機械式停車。車庫平面為長方形，長邊約30m，短邊約18m，基坑周長約96m，總建筑面積約560m2。

根據地質勘查報告，土層自上而下分別為粉質黏土、粉土、粉質黏土、粉土、粉質黏土、粉砂、粉質黏土、粉砂、粉質黏土、細砂，共10個地層，且在地下21m位置處存在地下水，砂層塑性低且含水量大。現場采用旋挖鉆進行濕成孔作業。

本工程基坑開挖深度為35.09m。采用60根直徑1200mm的鉆孔灌注樁及1根樁徑1000mm的立柱樁配合七道鋼筋混凝土水平內支撐作為支護體系。立柱樁樁長57.95m，立柱采用鋼格構，截面尺寸為480mm*480mm，型鋼型號：4 L180mm*18mm，鋼綴板中心間距為700mm，立柱插入立柱樁的長度不小于2m。

2 施工準備

根據現場條件及施工進度要求，在具備的節段進行立柱樁施工。考慮地質條件和造價等因素，先進行格構柱制作施工，再進行鋼筋籠安裝制作，最后進行水下混凝土的澆筑[1]。

根據地質條件及設計要求，本工程灌注樁成孔作業采用旋挖鉆機，型號：SR250。場地地形狹小，僅夠1臺樁機施工。

本工程工期緊，勞動力相對集中，根據各階段的需要，對勞動力實行動態管理和合理配置，確保工程質量、安全和施工進度。

3 施工技術要點

3.1 施工流程

場地平整 → 樁位放線 → 開挖泥漿池 → 鉆機就位 →成孔 → 安裝鋼筋籠 → 格構柱校正、安裝 → 下放導管 →二次清孔 → 水下灌注混凝土。

3.2 施工要點及技術要求

（1）原材及加工：由于本工程采用4600×300×14綴板, 如在現場采用氧割成片會造成綴板邊角翹曲、凹凸不平，影響綴板與角鋼的焊接質量。因此鋼板進場前按照圖紙設計尺寸及數量要求鋼板廠家用機械沖切成片，保證綴板邊角順直[2]。

為確保格構柱尺寸準確，焊縫飽滿，角鋼與綴板的定位要準確。首先根據格構柱的加工長度，在首尾和中間鋪設墊木，墊木表面水平偏差不超過2mm，然后把2根角鋼放置在墊木上，按設計要求尺寸調整擺放好，用100*100方形混凝土墊塊及鐵楔子初步控制平整度，并用水平尺和卷尺微調后固定好。

采用電弧焊將中間部位一塊綴板點焊在角鋼上，起初始固定作用，然后采用手動調緊器控制格構柱兩端角鋼的連接尺寸及方正度（偏差在±1°內），這樣通過“首”、“中”、“尾”三塊綴板的電焊確保 “半邊”格構柱尺寸的準確。

通過三片綴板點焊固定后，開始進行“半邊”格構柱剩余綴板的點焊，為避免焊接過程中鋼結構受熱產生的變形，需對固定后的格構柱仍需要使用卡具及手動調緊器固定。邊焊邊用鋼直尺及扳手校正調整平整度及尺寸，確保綴板與角鋼連接緊密、無縫隙，連接位置準確，防止出現偏移或翹曲。

重復以上要求制作好另一半格構件后，將兩邊格構柱側向拼裝，利用卡具、調緊器、鋼直尺、扳手按前述要求控制好格構柱整體平整度（偏差±2mm內）、整體順直度（偏差±5mm內）、整體設計尺寸（偏差±5mm）以及斷面方正度（偏差±1°內）。

待兩半格構柱位置調整準確后，同樣采用點焊將剩余兩面的綴板與角鋼采用CO2氣體焊接固定。固定過程中應隨時對柱身尺寸進行測量調整，確保格構柱尺寸準確。

滿焊：為確保滿焊過程中鋼材受熱產生應力造成綴板偏移影響焊接質量，滿焊時嚴禁有一端往另一端施焊，應焊縫厚度為10mm，焊縫飽滿，且表面無夾渣、咬邊、氣孔等，焊縫厚度達到設計要求。

圖3 -1格構柱加工示意圖

圖3 -2立柱樁加工制作

格構柱制作好后應整齊堆放在平整干凈場地內，且格構柱端頭位置焊接4根直徑28mm吊筋（帶吊耳），吊筋長度應根據場地標高計算確定；分別與4根角鋼端頭雙面焊接15cm，焊縫質量必須滿足要求。

（2）格構柱制作：格構柱采用在場外鋼構加工廠加工制作，原材料進場首先審查質量合格證明文件并對材料的外觀進行檢查驗收，合格后準予制作。對制作完成的格構柱依據《鋼結構工程施工驗收規范》GB50205-2001及設計要求進行驗收，驗收合格后方允許進場進行安裝。

格構柱加工允許偏差如下表所示：

表3 -1 格構柱加工允許偏差表

為便于立柱頂端與鋼導架定位導向需要，故鋼立柱制作必須頂端平整并柱頂面應垂直立柱中心線。合格后，方可進行下道工序操作，對不符合設計要求的格構柱進行退場處理。格構柱堆放必須整齊，且不能超過二層，所墊道木須在同一直線上。

圖3 -3 制作完成后的成品立柱樁

（3）鋼立柱吊裝：由于本工程中鋼立柱長達37.04m，重量達到10.06T，考慮到格構柱較長，整體吊裝時難度較大，我司擬分段加工格構柱并分段進行焊接和吊裝。

格構柱在場外加工時分別制作成3段9m和1段10.4m長的成品，起吊時將格構柱抬離地面約50cm，先進行試吊，穩定后再進行旋轉上升入孔吊裝。

格構柱安放前，先進行鋼筋籠的安放。鋼筋籠吊放入孔時，必須垂直確保樁孔和鋼筋籠的同心度，并保證擱置平穩。鋼筋籠下放到與護筒齊平位置，暫時固定[3]。

圖3 -4 格構柱吊裝

格構柱施工在立柱樁最后一節鋼筋籠下放之前與鋼立柱焊接，然后整體吊入孔內。格構柱固定采用鋼筋籠部分主筋上部彎起，與格構柱綴板及角鋼焊接固定，固定時格構柱必須居于鋼筋籠正中心，且在插入鋼筋籠內的格構柱上焊接3道間距600mm的井字筋作為定位、定向控制筋，從而有效控制鋼格構柱安裝方向精度，如上圖3-4。

當格構柱下降到焊接點附近的時，用2根直徑90m圓鋼棒作為臨時卡銷穿過鋼綴板臨時支承于孔口，其下為2根40b工字鋼做成的定位框架及承重平臺，做法同圍護樁吊放支架。此時可吊來第二段格構柱，使上下兩節骨架位于同一豎直線上，進行焊接。最后一個接頭焊好后，可下沉骨架，如此循環，使全部骨架降至設計標高為止。

格構柱間對接焊接時接頭應錯開，保證同一截面的角鋼接頭不超過50%，相鄰角鋼錯開位置不小于50cm，角鋼接頭在焊縫位置角鋼內側采用同材料短角鋼進行補強。

格構柱及鋼筋籠采用一臺50T吊機進行吊放，吊點位于格構柱上部，焊接過程中，吊車始終吊住格構柱，避免其受力。

吊點設在格構柱頂端綴板，對稱設置開孔為50mm，孔中心距綴板邊60mm，吊段采用單點吊，鋼絲繩Ф26，6股37絲，長度2.0m，開孔示意圖見下圖：

圖3 -5 開孔示意圖

（4）格構柱的垂直度和位移控制：在格構柱吊裝過程中，由于格構柱頂部在自然地坪以下，而校正必須在地面進行，所以格構柱上部必須接長一定高度，才能滿足對格構柱進行校正。

具體方法如下：

先進行鋼筋籠的安放，確定吊筋長度，鋼筋籠吊放入孔時，必須垂直確保樁孔和鋼筋籠的同心度，并保證擱置平穩。

然后將格構柱由吊車起吊入孔，然后用二臺經緯儀雙向觀測控制，使安裝后的格構柱上口居于中心，由于格構柱與鋼筋籠是懸空的有一定自由度，因此完全能保證格構柱居中垂直。確保鋼立柱垂直度控制在1/300，中心偏差±5mm。型鋼中樁中心線與樁位中心線誤差≤±5mm。

圖3 -6 樁孔回填示意圖

格構柱標高控制，采用預先用水準儀測定樁孔處硬地坪標高，然后根據插入孔底深度，在鋼立柱上用紅油漆標出，當鋼立柱下放到位時，在鋼立柱頂部用4L180×18角鐵焊接，并用膨脹螺栓固定在地面上，鋼立柱標高控制為0～+10mm。

（5）空孔回填：立柱樁砼澆注完后，需要及時進行樁孔回填，回填之前樁孔周圍作好安全措施，回填材料采用粗沙，回填時在格構柱周邊均勻回填，避免回填不平衡對格構柱造成擠偏，回填一定要密實。

4 結束語

通過上述施工技術的處理，本工程立柱樁施工圓滿成功，各項技術指標均達到了設計要求，同時我司施工的濮陽市中醫院公共停車場超深基坑立柱樁也取得了良好的施工效果，為我司在超深基坑鋼格構柱樁施工領域奠定了堅實的基礎。

[1]劉國斌,王衛東.基礎工程施工手冊(第二版)[M]北京:中國計劃出版社,2002:49.

[2]李彥林.鋼格構柱的制作與安裝 [J].鐵道建筑,2006,(11):102-103.

[3]JGJ94-2008.建筑樁基技術規范[S].北京:中國標準出版社,2008.