逆作法一柱一樁調垂技術研究

佘遠逢

（南京市江寧區建設工程質量監督站，江蘇 南京 211100）

0 引言

項目采用的逆作法一柱一樁施工技術，保證永久使用的立柱樁的垂直度和軸線定位關系到整體結構安全。當前市場上調垂設備眾多，但調垂的效果不是都能滿足設計要求。本工程建筑體量大，工期緊，要確保一次性完成到位，就需要先進的調垂設備。本文介紹的一種調垂技術是采用激光測斜儀配合調垂架的工作達到確保立柱樁滿足垂直度和軸線定位要求。

1 工程概況

項目位于南京南站南廣場，項目規劃擬建 1 棟酒店式公寓，3 棟辦公以及商業裙房及中央景觀地下商業建筑（地下下沉式廣場）；建設用地面積 60 505.58 m2，總建筑面積約為 251 165.43 m2（其中地上建筑面積約 159 566.73 m2、地下建筑面積約 91 598.70 m2）。本工程在位于 A 地塊的 A03 幢采用逆作法做工。采用逆作法部位的樁基及鋼管混凝土柱要求如下。

樁徑 1 400 mm，預估樁長 16～20 m，入中風化巖層 5.6 m。鋼管柱截面尺寸為 600 mm×600 mm ×25 mm，長度按承臺分為 13.7 m 和 14.2 m，插入樁內 2.5 m。鋼管混凝土柱均采用 Q345B 鋼材，柱端頭板、加勁板、抗剪環材質同母材。樁身與鋼管柱內都灌注水下 C40 混凝土。

2 逆作法一柱一樁用鋼立柱施工順序

硬地坪上放出樁位縱橫軸線→護筒埋設→樁機就位對中調平→鉆孔成孔→第一次清孔→鉆機移位→焊接安放→下籠、注漿管→安放校正架→鋼管柱對中、調垂、固定→下導管→第二清孔→水下混凝土灌注→待混凝土凝固→拆除定位架→起拔護筒。

3 一柱一樁調垂技術

3.1 調垂前的準備工作

鉆機就位前，對整個施工場地進行硬化，硬化厚度250 m m，采用 C30 商品混凝土，內配單層雙向 Φ14@250 鋼筋。在樁孔位置，樁孔半徑外延范圍采用素混凝土硬化處理。素混凝土與外部鋼筋混凝土設置分格縫，分格縫采用木模板填實。待混凝土平臺達到 7 d 強度后方可行駛機械，為旋挖鉆機提供堅固、穩定的工作平臺。下部鉆孔灌注樁成孔質量、樁位偏差達到 GB 50202－2018《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》等規范及設計要求，樁內鋼筋籠已經安放到位，相應輔助工具已就位。

本工程一樁一柱垂直度偏差要求較高，鋼立柱垂直度＜1/300，精度控制要求較高。為達到較高的施工質量，保證一樁一柱的垂直度，必須為旋挖機、大型機械設備及施工過程中調垂支架的固定提供一個穩定的作業平面，故采取硬化地坪的方案以保證。

本工程中的鋼管樁的孔徑為φ1 400；為減少提鉆次數，鉆孔時直接采用φ1 400鉆頭鉆至設計位置，終孔；為保證樁孔的垂直度，鉆頭開始鉆進時，要注意輕壓慢轉，待鉆進 1～4 m 后再以正常參數施工。現場安排測量員，用 GPS 測量出樁點位后，用十字線將樁位點定位。在樁位點上下左右各 1 150 mm 處再放出 4 個定位點位，用于后期的調垂架及鋼管柱方位的測量復線。根據現場土質情況埋設 4 m 長內徑 1 450 mm 的護筒，開鉆前再次復測護筒樁位，鉆機調平、對中。旋挖鉆機將鉆頭對準樁位點中十字線點，由于鉆機具備鉆桿調垂功能，在鉆進過程中發現鉆桿偏移，可進行垂直度調整，從而確保鉆桿垂直，樁孔也可確保垂直。

利用前面設置的上下左右 1 150 mm 的定位點，再次將樁位點定位掛十字線，用調垂架對中樁位十字調平。下一步根據方案中的鋼管柱的調垂要求，將鋼管柱在調垂架上調好后，依據紅外線激光顯示儀進行調整，當垂直度＞1/300 以后再固定。

3.2 護筒的埋設和清孔

護筒的中心線和樁位中心線偏差＜10 mm，護筒底部深入原狀土層至少 200 mm。定位后的護筒與孔壁之間用素土擠密夯實，以增大護筒的側摩阻力。旋挖鉆機的成孔垂直度≤1/300，控制孔底沉渣厚度應＜5 cm。在挖埋護筒前采用 GPS 進行測量一次；在埋設護筒后復測一次使護筒中心偏差≤50 mm，并做好標記，然后用水準儀測量護筒標高，并做好測量記錄。在鉆機就位后，檢查鉆機是否對準芯標記。

3.3 下放樁鋼筋籠 安裝低位調垂架

將四邊中心刻有“十字”線記號的定位調垂架與混凝土地坪上的軸線控制點對齊，確保鋼管柱（格構柱）安裝后對準樁位的中心及對準 X 與 Y 支撐的軸線，且與各邊與軸線垂直或平行。用 GPS 測量定位校正架四周，確保定位校正架安裝在水平面上，立柱定位底架與地面預埋螺栓鉚接必須牢固（見圖1）。

圖1 調垂架的安裝

在孔深達到設計位置，并滿足施工要求后，即可終孔報驗，并做成孔檢測。開始下鋼筋籠，鋼筋籠外側按圖紙要求均勻布置 5 cm 保護墊塊，這樣在保證樁孔垂直的情況下，鋼筋籠也是垂直放入樁孔，并在鋼筋籠錨筋上口加一根加強箍，有利鋼立柱的下放。

3.4 激光測斜儀的安裝和下放鋼管柱

根據圖紙設計要求，鋼管柱應插入樁身 2.5 m。下放鋼筋籠、鋼管柱前要安裝好激光測斜儀。本工程對格構柱的垂直度實時測量設備是激光測斜儀。激光測斜儀是激光器和傾斜儀的組合。通過激光束的精確指示，調整出傾斜儀在鋼立柱柱管上的安裝位置，使得激光束與鋼立柱管柱體母線平行。在鋼立柱豎起后，傾斜儀可與連接配套的顯示儀表，直觀反映出被測物的垂直度、傾斜角度、偏移尺寸，及鋼立柱的 X、Y 向（如果是雙向傾斜儀）的傾角等信息。最終實現傾斜儀實時監測輸出鋼立柱柱管的傾斜狀態。如果輔以相關的調垂設備，即可完成對鋼立柱垂直度的實時監測和調整工作，如圖2～3 所示。

圖2 儀器安裝圖

圖3 垂直度實時調控示意圖

3.5 放置低位調垂架

采用低位調垂架，如圖4 所示。通過定位好的十字線引出樁心位置，并調整調垂架的中心處于樁心。定位架的高度為 500 mm，為方便調垂架的校正，鋼管柱的長度加工時也相應增加長度至自然地坪以上 1 100 mm。樁帽在定位架內，立柱（鋼管柱）的頂端用滑板夾緊后，緊固螺栓與樁帽，為保證樁帽與立柱同一水平線需在現場拼接。樁體與定位架固定以后，通過測量裝置顯示，用千斤頂調整方位進行校正。

圖4 低位矯正架固定

3.6 垂直度檢測及矯正控制

利用激光測斜儀垂直度讀數對鋼管垂直度進行調整，監測每根垂直度形成書面記錄。選用符合起重量要求的吊車，起吊應先進行試吊，檢查鋼立柱穩定后的狀態是否符合要求；如不符合，調整吊點，重新起吊。鋼立柱垂直插入調垂架后，緩慢下放至樁孔口的鋼筋籠內。另外，鋼立柱剛起吊和快插到位時，要確保激光傾斜儀的安全，整個過程不得出現對儀器的碰撞。

為了保證鋼管柱內的混凝土澆灌質量，確保進入勁性柱內的混凝土達到設計要求，采取一次性不分層水下混凝土灌注工藝。向鋼管柱內插入灌注混凝土導管，并進行二次清孔。按常規進行水下混凝土灌注，在施工過程中，由專人負責混凝土面上升的高度監測。當鋼管內混凝土達到設計指定的混凝土高度時，調整控制好導管在混凝土內的插入深度及灌注的速度。在鋼管柱內灌注高標號混凝土達到設計指定的樁頂標高以上 1 m，此時開始四周回填碎石。采用中碎回填，觀察測斜儀數據后，當樁頂部位混凝土被壓住后，繼續澆筑混凝土，同時觀察測斜儀數據，進行調整確保滿足設計要求并繼續灌混凝土并同時測量混凝土上升面。當鋼管口充分泛混凝土后，灌混凝土結束。

當鋼立柱放到調垂架對應位置后，固定好鋼立柱使之與調垂架連為一體。連接好激光傾斜儀和顯示器等，即可直觀地反映出被測物的垂直度、傾斜角度和偏移尺寸。據此以調整鋼立柱的傾斜狀態達到滿足要求。實時監測應貫穿整個調垂過程［1］。

另外，檢查調垂架卡位固定和著力情況，以確保往后的施工操作不會引起調垂架的晃動，導致鋼立柱垂直度的變化。混凝土澆搗按施工要求進行，一般在將導管插進鋼立柱時，以及澆搗完混凝土后拔除導管速度要慢而且輕，不得撞擊鋼立柱并隨時糾正垂直度。混凝土澆搗到要求位置后，待混凝土終凝后，拆除激光傾斜儀等，并做好相關垂直度的數據記錄。必須待混凝土澆筑完，并使混凝土完全終凝之后方能拆除調垂架（≥ 12 h），可以循環使用。調垂架的數量以滿足施工進度的要求為原則［2］。

4 結語

逆作法一柱一樁調垂貫穿于樁柱施工的整個過程，最終的目的是確保樁的軸線偏差和垂直度偏差滿足設計要求。本文介紹了如何控制樁的垂直度，總結以下幾個要點。

1）檢查實時監測系統相關儀器配件是否完整和正常工作。嚴格控制激光傾斜儀安放位置，防止施工過程中激光傾斜儀被鋼格柱周圍的泥漿等物體淹沒、碰撞。

2）作業人員在吊運鋼立柱時，經試吊后確定，而且一定要輕放，避免劇烈震動碰撞等。在鋼立柱起吊前，一定要檢查鋼絲繩、繩卡、起吊系統等無恙后，方可操作，如有隱患及時排除。

3）鋼立柱在下放過程中始終處于自由垂直狀態，同時在兩條軸線上分別架設經緯儀，跟蹤鋼立柱垂直度和中心位置，發現偏差及時調整。

4）在混凝土灌注完畢并等到終凝后，方可松動和撤除調垂架。

5）在混凝土灌注過程中，導管放在鋼立柱中心位置，避免導管碰撞鋼立柱。

6）在混凝土灌注完畢后，對鋼立柱的垂直度進行檢查，發生偏斜及時修正。立柱樁成孔垂直度≤1/200，立柱范圍內的成孔垂直度≤1/300；立柱樁成孔垂直度應全數檢查；立柱的軸線定位偏差不應＞10 mm，垂直度≤1/300；立柱樁可采用超聲波透射法檢測樁身完整性，樁身完整性應全數檢測。鋼管混凝土立柱應采用敲擊法檢測立柱質量，檢測數量不應＜20 %。必要時可采用超聲波透射法或鉆孔取芯方法對立柱質量作進一步檢測。