一柱一樁支撐系統施工技術分析

陳 靜

(興化市建設工程質量檢測有限公司，江蘇 興化 225700)

0 前 言

逆作法在節省工期的同時還能降低造價，在城市化發展進程中得到了廣泛的應用。逆作法結構豎向支撐系統是逆作法施工的重點，通常是在地下結構柱的位置設置鋼管立柱，并與工程樁同時施工，也被稱為一柱一樁支撐體系。作為結構，柱一柱一樁支撐系統需要承受豎向荷載，若開挖后垂直度不能滿足設計要求，會影響整個工程的質量與安全，且后期補救難度大，是逆作法施工的關鍵工序環節，也是工程質量控制的重點[1-3]。逆作法鋼管柱的調垂一般有導向套筒法、校正架法、氣囊法、定位器兩點固定法[4]。本文結合碧桂園總部三期工程，總結了逆作法一柱一樁支撐系統采用校正架調垂施工過程中的主要質量控制技術。

1 工程概況

廣東省佛山市碧桂園總部三期總建筑面積131 966.93 m2，其中地上建筑面積86 443.22 m2，地下建筑面積45 523.71 m2，建筑主體A裙樓10層，高度52.5 m，結構形式為混凝土框架剪力墻結構；B會議中心3層。地下室為鋼管柱剪力墻結構，地下3層。工程地下結構采用順作和逆作相結合的施工方法，逆作法施工區采用一柱一樁豎向支撐系統。立柱為鋼管混凝土柱，采用Q235B螺旋焊接管，尺寸分別為外徑500 mm(壁厚16 mm)、700 mm(壁厚16 mm)、800 mm(壁厚20 mm)，鋼管內澆筑C40(部分C60)無收縮膨脹混凝土，共計245 根。柱下樁為鉆孔灌注樁，樁徑分別為1.2、1.4、1.6 m，樁端進入中風化巖持力層深度≥1.0 m、進入強風化巖持力層深度≥3.2 m，有效樁長為20～45 m。鋼管外徑為500 mm的柱樁，其配套工程樁樁身混凝土強度等級為C40；鋼管外徑為700、800 mm的柱樁，其配套工程樁樁身混凝土樁頂以下3.0d+2.0 m范圍內為C60，其余段為C40。鋼管柱下端進入樁頂錨固長度為3.0d(d為鋼管柱外直徑)。根據設計要求，逆作法鋼管柱垂直度應≤1/500，本工程鋼管柱長15 m，垂直度偏差應控制在30 mm以內，垂直度要求高。

2 一樁一柱施工要點

2.1 施工流程

主要流程為:施工準備→測量定位→樁機就位→鉆進成孔→終孔→清孔→樁鋼筋籠吊入孔口→校正架安放固定→鋼管(立柱)通過校正架安放→下導管→第二次清孔→澆筑混凝土至底板面標高→砂石回填空管段同時澆筑混凝土→管柱頂部溢出新鮮/清潔混凝土料→移除校正架→起拔護筒。

2.2 鉆進成孔及下放鋼筋籠

根據地質條件以及工期要求，埋設鋼護筒后采用旋挖機成孔，成孔后立即清孔并進行孔深、垂直度檢測，滿足規范要求后進行下一步工序下放鋼筋籠。

鋼筋籠應緩慢下放，不得強行下籠。若遇阻礙，可將鋼筋籠慢慢提起然后正反旋轉使之下放，防止碰撞孔壁引起坍塌。吊筋的長度應根據實測標高、鋼筋錨固長度、吊筋焊接長度等計算而定，確保籠頂標高正確。吊筋焊接應牢固，以免鋼筋籠墜落。

2.3 校正架設計及安裝

校正架見圖1，為保證校正架穩定，進而為鋼管柱垂直度控制提供有利的前提條件，在校正架安裝前，采用四塊鋼板平鋪在樁四周整平過的地面上，然后將預先加工好的校正架用吊機吊至樁孔上方，并根據樁位控制軸線定位校正架平面位置，并調整至水平。校正架由型鋼HW200×200焊接而成，根據鋼管柱外徑、鋼筋籠外徑、及樁孔直徑，校正架設計內部尺寸1.2 m×1.2 m，保證鋼管柱順利進入；校正架外部尺寸1.6 m×1.6 m。每個鋼支腿利用M16 膨脹螺栓固定于厚度為40 mm的鋼板上。校正架可穩固支撐于地面上，且不影響相鄰鋼柱安裝。

圖1 校正架實物圖

2.4 鋼管柱吊裝、定位及調整垂直度

鋼柱長度約15 m，鋼柱重量約2 t，根據現場實際情況，該項目鋼管柱全部采用汽車吊吊裝。鋼管柱吊裝前，根據該鋼管柱所在位置最近的兩根垂直相交的軸線，用全站儀測放出兩條平行于軸線并與鋼管柱外切的直線，并用兩根鋼筋沿著這兩條直線固定在校正架上。

在吊裝鋼管柱之前，在柱頂部沿鋼管直徑對稱安裝兩個傾斜儀。鋼管柱經懸掛調直后，用兩臺交叉放置的經緯儀對鋼管柱進行調整。之后，傾角儀被設置為零讀數。

下放過程中，鋼管柱外壁要緊貼兩根相切鋼筋緩慢進行，并注意傾角儀的讀數，入鋼筋籠時應特別小心，防止栓釘掛籠。若傾角儀數據異常，應盡快找出問題，排除異常。

鋼管柱就位后，在鋼管柱頂焊接鐵片(見圖2)并調整好鋼管柱標高后固定在校正架上。利用校正架下方的四個液壓千斤頂調節鋼柱的中心位置，中心偏差控制在±5 mm內。根據傾角儀的傾角讀數，通過千斤頂對鋼管柱施加的側向推力改變傾斜角，使鋼管柱的垂直度達到設計要求。

圖2 柱頂鐵片焊接實物圖

2.5 澆筑混凝土及回填碎石

鋼管柱內需灌滿混凝土，且直徑為700、800 mm的柱樁混凝土將采用C60、 C40高低兩種標號。現場采取一次分層水下混凝土灌注工藝，用于確保混凝土的澆筑質量，進而保證鋼管內的混凝土質量滿足設計要求。

從鋼管內插入導管，并按常規施工工藝澆筑混凝土。首先進行樁身混凝土灌注，在施工過程中，隨時探測混凝土面高度和鋼護筒頂面以下的孔深，以控制導管埋入深度和混凝土面標高，當混凝土高度接近鋼管柱底面以下2 m，達到預定混凝土分界控制標高時，控制好導管的插入深度，然后進行C60水下混凝土灌注，原則以滿足高標號混凝土為準。若樁柱混凝土標高一致時，可省略該步驟。

當澆筑混凝土接近鋼管柱底邊時，應減緩混凝土的澆筑速度，同時嚴格控制導管埋深和拆導管的進度，確保混凝土不會出現斷層。

鋼管內混凝土到達底板面標高位置后繼續超灌2.0 m，此時在鋼管外壁與樁孔之間對稱回填砂石，回填高度對稱差值不能大于200 mm，回填過程中，可以暫停混凝土澆筑5 min左右，并要求邊回填并進行拔管，防止堵管。樁孔內砂石回填至地面以下1.2 m后停止，然后繼續回填C15細石混凝土，鋼管內灌注混凝土頂面標高高于地面1.2 m。回填應對稱、均勻，且鋼管柱頂應采取防止砂石落入柱內的措施。

為了鋼管穩定牢固，待混凝土凝固后，方可切割鋼管柱頂的焊接鋼片并拆除移走校正架。

3 開挖效果

碧桂園三期工程逆作法鋼管柱目前已全部開挖到底(開挖現場見圖3)。通過上述技術處理措施，245根鋼管柱中，240根垂直度控制在1/1 000以內，5根垂直精度控制在1/600以內，垂直精度遠遠高于設計圖紙要求的1/500。

圖3 開挖現場圖

4 結 語

碧桂園三期項目施工中采用多種有效的控制措施，既保證了施工質量，又滿足了工期要求。工具化的校正系統，在提高了施工效率的同時，也降低了施工成本。本項新工藝將會對一柱一樁鋼管柱逆作法施工技術起到推動作用，也為以后類似工程的應用提供了參考。