溶(土)洞區(qū)鋼結(jié)構(gòu)庫房逆作法施工關(guān)鍵技術(shù)

李運啟

(中鐵四局集團南京分公司，江蘇 南京 210000)

0 引 言

逆作法可使建筑物上部結(jié)構(gòu)和地下基礎(chǔ)平行立體施工作業(yè)，多應(yīng)用在建筑規(guī)模大、上下層次多時，能夠節(jié)約成本，縮短工期，是一種具有發(fā)展前景和推廣應(yīng)用價值的施工技術(shù)。某數(shù)據(jù)中心工程溶(土)洞區(qū)鋼結(jié)構(gòu)庫房采取逆作法施工，即先施工鋼結(jié)構(gòu)庫房，后進行溶(土)洞注漿。為提高工程質(zhì)量與安全管理水平，在注漿時應(yīng)用智能技術(shù)對水泥漿拌和、注漿量、注漿壓力實時監(jiān)控，并在項目建設(shè)全過程對逆作法施工可能產(chǎn)生影響的范圍布設(shè)觀測點，安裝傳感器，進行垂直位移及傾斜角度的實時連續(xù)監(jiān)測，尤其在溶(土)洞注漿階段將智能注漿與監(jiān)控量測聯(lián)動聯(lián)控，為逆作法施工提供了技術(shù)保障。

1 工程概況

某數(shù)據(jù)中心工程規(guī)劃總占地面積27萬m2，建筑面積11.6萬m2。新建1棟五層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)綜合樓、8棟門式剛架單層庫房及配電所、門衛(wèi)室、道路、綠化和其他配套附屬設(shè)施。

地勘鉆探揭露，區(qū)域地層結(jié)構(gòu)按其成因類型自上而下可分為人工填土層(Qml)、第四系坡積土層(Qdl)、第四系殘積土層(Qel)、泥盆系(D)基巖層等四大層。園區(qū)內(nèi)不良地質(zhì)作用主要表現(xiàn)為巖溶，巖面埋深在10.06～60.80 m。溶洞高0.30～28.80 m，平均高度3.41 m；土洞高0.66～13.20 m，平均高度3.66 m，如圖1所示。洞內(nèi)為半充填或全充填流塑～可塑狀黏性土，部分為無充填狀，分布無規(guī)律。洞頂埋深17.00～36.20 m，平均埋深27.78 m。

圖1 6#～8#庫房溶(土)洞分布圖

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 施工工藝流程

2.2 施工準備

認真審核設(shè)計文件，編制實施性施工組織設(shè)計和專項施工方案，組織進行安全和技術(shù)交底，開展教育培訓；做好交接樁、加密點布設(shè)和導線點復測，按試驗及檢測要求設(shè)置工地試驗室和委外工作。平整施工場地，清除紅線范圍內(nèi)的雜填土等，回填坑穴，保證有足夠的承載力，水電、施工便道滿足施工需求；探明地下管線，做好排水系統(tǒng)規(guī)劃，確保場地不積水。

2.3 地基與基礎(chǔ)處理

地基與基礎(chǔ)按照復合型設(shè)計，其中樁基為SDDC樁，樁體達到中密狀態(tài)，壓實系數(shù)為0.97，樁間土擠密系數(shù)為0.93，其承載力特征值不小于180 kPa。SDDC樁基鉆孔直徑為1.2 m，成樁直徑為1.8 m，平面呈梅花形布置，樁長為4.9～24.7 m不等。設(shè)計原則為：上部有承載要求時，樁端進入原狀土不少于2 m；無承載要求的，樁端進入原狀土即可。

地基與基礎(chǔ)處理的SDDC樁施工采用旋挖鉆干法成孔，為防止塌孔，成樁順序按照隔行、隔列間隔跳打施工。填料前先進行孔底夯實，樁體填料為土與片石或碎石、砂礫石按5∶5配制的碎石土。夯錘使用非脫鉤式，夯錘重12 t，每填料3.0 m3擊實4次，落距8 m，以此重復由下往上逐層回填并夯實，使樁身填料沿豎向深層壓密固結(jié)的同時對樁周土體進行橫向的強力擠密加固。

經(jīng)檢測，動力觸探試驗，碎石樁密實度根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)檢測規(guī)范》(DBJ 15-60-2008)，修正后的N63.5進行推定，5

表1 SDDC樁基平板檢測結(jié)果匯總表

2.4 鋼結(jié)構(gòu)安裝

鋼結(jié)構(gòu)庫房長235.6 m，寬50.8 m，高10.2 m，最大跨度為20.3 m，柱底荷載約400 kN,總體為單層，局部兩層，屋面設(shè)置雙坡單屋脊，排水橫坡5%，單體建筑面積12 727.5 m2，庫房整體耐火等級為二級。

鋼結(jié)構(gòu)安裝全部采用栓接，柱與基礎(chǔ)，柱、梁與檁條間螺栓緊固時，按照從中間開始、對稱向周圍的順序進行。高強螺栓的緊固分兩次進行，扭剪型高強螺栓終擰時以梅花卡頭擰掉為合格標準。鋼結(jié)構(gòu)安裝順序遵循先主后次的原則，采用汽車吊兩點式起吊安裝，利用曲臂車輔助配合，吊具與鋼梁的棱角等尖銳處設(shè)置防護措施，并先進行試吊。鋼梁安裝就位后在其兩端檁托板上安裝兩根豎向立桿，并橫向連接一根鋼絲繩，用于安裝屋面檁條等懸掛安全帶所用，以增加高處作業(yè)的安全性。

2.5 溶(土)洞注漿

溶(土)洞引孔采取干法氣壓成孔，引孔過程無渣土和泥漿排放，有利于場地內(nèi)的文明施工。為進一步判明溶(土)洞的發(fā)育變化情況，在原探明邊界外的2.0 m范圍內(nèi)，適當布點探孔。注漿材料選用42.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比1∶0.9，水泥漿比重1.5，采用智能化注漿對水泥漿拌制、注漿壓力、注漿量等參數(shù)實時監(jiān)控。

溶(土)洞注漿運用智能技術(shù)，將注漿施工與監(jiān)控量測各系統(tǒng)聯(lián)動，進行自動化控制，如圖2所示。當出現(xiàn)預警值時降低注漿壓力，達到報警值時停止注漿，以避免對地表及其他結(jié)構(gòu)的擾動。根據(jù)對溶(土)洞填充不考慮對上部結(jié)構(gòu)的承載要求，以填充飽滿率作為主要控制標準，注漿壓力控制在0.2～0.8 MPa。注漿管在溶(土)洞范圍內(nèi)為花管，末端距離洞底0.3～0.5 m，回漿管(透氣孔)伸入洞內(nèi)0.2 m。注漿分序進行，先周邊后中間，壓力由低到高，分2～3次間隔壓注，時間間隔為以6～10 h為宜。遵循“力小、次多、量大”的原則，終壓標準以回漿管出現(xiàn)返漿時停止注漿。

圖2 注漿實時監(jiān)控界面圖

2.6 監(jiān)控量測

為提高監(jiān)控量測精度，實時掌握位移變化及走勢，采用自動化監(jiān)測系統(tǒng)做好位移觀測，系統(tǒng)主要包括：信號總線、處理系統(tǒng)、預警裝置、靜力水準儀、雙軸傾斜儀、遠程反饋設(shè)備等10部分，自動完成信息的采集、處理和輸出，兼有無線遠程實時查看功能，獲取信息便捷。在做好實時連續(xù)監(jiān)測的同時對關(guān)鍵部位輔以人工觀測進行校核。根據(jù)單層庫房的結(jié)構(gòu)特點，以柱作為最小的監(jiān)測單元，沿鋼柱下部設(shè)置傳感器，獲得任意時刻的監(jiān)控量測信息，其中沉降監(jiān)測選用靜力水準儀，傾角監(jiān)測選用雙軸傾斜儀。為確保監(jiān)測的全面性，取溶(土)洞注漿邊界10 m內(nèi)為監(jiān)測范圍。

2.6.1 測點布設(shè)

每個庫房選取一個基準點，設(shè)置基準靜力水準儀。測點布設(shè)在鋼結(jié)構(gòu)柱腳上，如圖3所示，每隔2根鋼柱分別布設(shè)靜力水準儀和雙軸傾斜儀。沉降監(jiān)測點：6號庫房擬布設(shè)10個，編號SZ1～SZ10；7號庫房擬布設(shè)20個，編號SZ11～SZ30；8號庫房擬布設(shè)16個，編號SZ31～SZ46。傾斜監(jiān)測點：6號庫房擬布設(shè)10個，編號QX1～QX10；7號庫房擬布設(shè)20個，編號QX11～QX30；8號庫房擬布設(shè)16個，編號QX31～QX46。

圖3 測點傳感器安裝圖

2.6.2 監(jiān)測頻率

經(jīng)過數(shù)據(jù)異常值判斷，去除異常值后仍然超過報警值時，根據(jù)具體情況及時調(diào)整監(jiān)測時間間隔，加密監(jiān)測頻率，連續(xù)跟蹤監(jiān)測，監(jiān)控量測的相關(guān)信息可在互聯(lián)網(wǎng)或移動設(shè)備上遠程實時查看。監(jiān)測時間為從溶(土)洞注漿施工開始到工程結(jié)束后7 d。

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB 50007-2011)規(guī)定，單層排架結(jié)構(gòu)柱基沉降量變形允許值為120 mm(中、低壓縮性土)和200 mm(高壓縮性土)，24 m以下建筑結(jié)構(gòu)的整體傾斜允許值為0.004。

表2 監(jiān)測頻率一覽表

表3 監(jiān)測預(報)警指標一覽表

2.6.3 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)資料，結(jié)合地質(zhì)、氣象等方面的資料進行全面分析，以長期觀測數(shù)據(jù)為依據(jù)，通過分析變形量與影響其變化諸因素間的相關(guān)性，通過計算機采用軟件程序作出各監(jiān)測點時間-變化量過程曲線圖、擬合曲線圖及各監(jiān)測點的變化曲線圖，直觀反映出各監(jiān)測點的變化趨勢和規(guī)律。

3 結(jié)束語

監(jiān)控量測自地基與基礎(chǔ)處理時起至溶(土)洞注漿結(jié)束止，對逆作法施工可能影響的區(qū)域范圍，進行垂直位移和傾斜角度的自動化連續(xù)觀測，系統(tǒng)全過程做好數(shù)據(jù)的采集分析和處理傳輸及無線遠程實時查看服務(wù)，較好地指導了逆作法施工；其次，溶(土)洞智能化注漿對水泥漿拌制、注漿壓力、注漿量等參數(shù)實時監(jiān)控，有效控制了進行逆作法施工時對鋼結(jié)構(gòu)庫房及地表和其他已完工程的擾動。智能建造技術(shù)的應(yīng)用為逆作法施工提供了可靠的信息技術(shù)，發(fā)揮了重要作用，確保了工程質(zhì)量、安全和進度。通過對地基與基礎(chǔ)處理、鋼結(jié)構(gòu)安裝和溶(土)洞注漿等分部分項工程檢測，試驗結(jié)論符合設(shè)計和施工技術(shù)規(guī)范要求。