鋼管柱水平定位及垂直度控制探討

賀 春 梅

(武漢地質勘察基礎工程有限公司，湖北 武漢 430000)

隨著城市建設的高速發展，逆作法施工具有縮短工程總工期、基坑變形小，相鄰建筑物等沉降少、使底板設計趨向合理、節省支護結構的支撐等優點，應用越來越廣泛。但逆作法施工中鋼管柱的水平定位及垂直度控制是基礎施工中的難點，若其達不到設計要求，可能會導致上部結構設計變動或開挖后須將樁柱重新處理(或加大或鑿除)，不僅會影響結構美觀，而且會產生嚴重的經濟損失。

1 工程概況

項目總用地面積約10 240 m2，總建筑面積約11萬m2，其中地上裙樓6層、塔樓31層，高度約112.65 m，地下室4層，開挖深度約22.35 m，基礎采用鉆孔灌注樁。基坑采用逆作法施工，立柱樁采用φ1 000 mm鉆孔灌注樁，臨時格構立柱采用4L200×20角鋼，柱長24.8 m,共59根，永久立柱采用φ610×20 mm,φ508×10 mm鋼管柱。永久鋼管柱φ610共計52根，永久鋼管柱φ508共計104根。格構柱、鋼管樁下端均插入灌注樁樁頂3 m。鋼管柱垂直度偏差不大于1/400，平面定位精度不大于±5 mm。

2 鋼管柱施工工藝

2.1 施工流程

本項目鋼管柱為永久結構，需與鉆孔灌注樁同時施工。針對項目部制定的施工流程，要提高鋼管柱的定位精度及垂直度，必須對鉆進成孔垂直度、調垂架定位安裝、鋼管柱吊裝、鋼管柱調垂等工序進行嚴格的控制。

施工流程：施工準備→硬化預留樁孔→成孔、第一次清孔→鋼筋籠下置→調垂架定位安裝→鋼管柱吊裝→鋼管柱調垂→下導管→二次清孔→混凝土澆筑→2 d后注漿→調垂架移除。

2.2 施工測量放樣及場地硬化

為保證鋼管柱的水平定位、垂直度滿足設計要求，首先必須保證鉆孔垂直度滿足設計要求，所以針對一樁一柱的樁孔位采取場地平整硬化，以保證鉆孔施工中鉆機的平穩以及調垂架安裝時的精度，同時可以有效地控制樁位的定位及其施工過程中的精度復核，使鉆孔垂直度滿足設計要求。

1)對給定的平面坐標、高程控制點和紅線樁位履行接受、驗證手續。

3)用水準儀根據全場地的地面標高確定好一個控制標高數，并打木樁標記；該數值最好與重車道路面標高平齊。

4)對有高差的部分用鏟車推平，在推平過程中將路面反復碾壓密實，特別是處理障礙物已翻過的地方要反復碾壓，如碰下雨天，要做好排水，防止地表含水量過高成為橡皮土。

5)放樁位樁，根據軸線放出樁位，并釘插150 mm～200 mm長鋼筋或竹簽，系紅繩作為標記，放樁位允許偏差1 cm。

6)鋼筋或竹簽釘入土中后，每個樁位用白灰粉以樁中心劃十字記號，以示標識。

7)采用C20混凝土進行硬化，硬化澆筑前對鋼管柱樁位范圍采用200 mm高圓形鋼環(可以回收再利用)預留出來，以免后期挖設護筒時導致整塊混凝土地面破碎。樁位預留見圖1。

2.3 鉆孔垂直度控制

成孔是成樁的關鍵，孔垂直度是否得到保證是高層建筑地下室逆作法鋼管柱垂直度控制精確的前提。因此對灌注樁成孔的垂直度要求非常高。故在設備選擇時選用鉆具剛度好的大功率旋挖鉆機XR-360施工。旋挖鉆機底盤為伸縮式自動整平裝置，并在操作室內有儀表準確顯示電子讀數，當鉆頭對準樁位中心十字線時，各項數據即可鎖定，勿需再作調整，鉆機就位后鉆頭中心和樁中心應對正準確，誤差控制在10 mm內。旋挖鉆機的加壓鉆桿能很好的防止鉆頭在堅硬地層發生偏位，旋挖鉆機在鉆頭上也安設有感應探頭，發生偏位時能夠及時反映到操作室。除嚴控鉆機自帶監測控制系統外，鉆機鉆進成孔過程中，還應定時測量復核鉆機鉆頭定位及鉆桿垂直度，發現偏差及時采取措施糾偏。

2.4 調垂架的制作

現場施工條件差，現場拼接加長鋼管很難達到設計精度要求，為保證其精度，采用在加工廠預制，現場拼接。鋼管調垂架設計為2.2 m×2.4 m×3.5 m(寬×長×高)的井字形架，主要由角鋼、槽鋼焊接而成。上下設兩層調節平臺，上層平臺兼做灌漿平臺使用，具體詳見圖2。

在這些前提下，也需要做到一定的要求，各行各業都需要行動起來。首先政府必須要支持這一產業的發展，對旅游島的建設重視起來，對創意農業的發展建立科學的規劃，將農業與旅游業進行更好的結合。當然，在財力物力上才是國家政府對其重要的支持動力。需要注意，政府需要將更多注意力放在技術推廣、園區建設、品牌宣傳上，資金的扶持則更多是出臺相關的貸款政策，這不僅能夠提高種植戶的積極主動性，也能緩解政府財政壓力。

2.5 調垂架定位安裝

1)成孔后，通過CZ-2型灌注樁測井系統來測定樁孔的垂直度、孔徑等指標，滿足設計要求后，立即清理干凈樁孔周邊雜物，露出硬地坪。

2)調運調垂架至孔位上，對局部地面有高差的，用鋼板等進行現場墊平，對上、下層調垂平臺進行水平測量，使調垂架處于水平狀態。

3)測放鋼管柱樁中心，使調垂架的中心線應與鋼管柱樁中心重疊，最后再用水平尺校正其水平狀況。

4)將調垂架四肢用膨脹螺栓固定于硬地坪上。

2.6 鋼管柱吊裝

因本工程基坑開挖深度約23 m，鋼管柱柱頂標高在自然地面下約23 m，為完成對鋼管柱的平面精確定位及垂直度調節，在設計柱頂以上連接一輔助鋼管，輔助鋼管長度為設計鋼管柱柱頂至調垂架灌漿平臺高度，通過調節輔助鋼管的垂直度來控制鋼管柱的垂直度。輔助鋼管與鋼管柱規格相同，輔助鋼管與鋼管柱通過法蘭盤連接，在靠近法蘭盤一端氣割出一300 mm×500 mm預留洞口，作為混凝土泛漿之用,如圖3所示。

鋼管起吊前，需再次檢測鋼管柱垂直度等是否滿足要求，對鋼管柱進行除銹處理，并對鋼管口用水泥袋封閉，澆筑混凝土時拔出。用兩個吊車(一個80 t履帶吊，一個25 t汽車吊)一次起吊鋼管。

本工程鉆孔樁樁徑為1 000 mm，除掉保護層厚度后，鋼筋籠內直徑836 mm，而鋼管直徑為508 mm，610 mm，鋼管柱上還焊接有栓釘，將鋼筋籠吊放于孔口，先將鋼管下端進入鋼筋籠3 m后，再一起下放，以保證鋼管柱順利進入鋼筋籠內3 m。

2.7 鋼管柱調垂控制

通過兩點匯交定位原理和借助鋼管調垂架裝置來控制鋼管柱水平定位和垂直度。

1)首先從鉆孔灌注樁中心點Z往外分別延伸兩站點Y1,Y2至硬地坪上，使ZY1⊥ZY2,并在Y1,Y2兩點分別架設全站儀，以觀測鋼管柱的水平定位及垂直度。

2)將制作好的鋼管柱插入已安裝定位好的調垂架中，調整好柱頂標高符合設計要求，并使鋼管柱大致位于調垂架中心。

3)通過人工調節調垂架上的調節螺栓來控制鋼管柱水平定位，達到要求后將輔助鋼管與調垂架初步固定。

4)按圖4所示，通過對輔助鋼管上AB,CD兩條控制線的觀測來控制鋼管柱的垂直度，如不滿足要求，則松動上下平臺上調節螺栓進行調節，直至滿足設計要求后，將鋼管與調垂架固定，防止混凝土澆筑影響其垂直度。

2.8 調垂架的拆除

1)在鋼管柱樁混凝土灌注12 h內，及時在鋼管外側四周均勻回填碎石，黃砂等，同時嚴禁大型施工設備在已成樁周圍10 m范圍內行走，確保鋼管柱定位及垂直度不受擾動。

2)鋼管柱樁混凝土灌注完24 h后，即可拆除調垂架裝置，并拆卸輔助鋼管，須對樁位進行復測，并做好復測記錄。

3)后期基坑開挖期間，采取警示保護措施，防止碰撞鋼管柱，使其被迫移位。

3 實施效果

本工程于2012年12月完成全部鋼管柱施工，根據監測報告，鋼管柱平面定位精度、垂直度均滿足設計要求，平面定位精度均小于±5 mm，垂直度偏差均小于1/400，見表1，圖5。

表1 鋼管柱平面定位精度 mm

4 結語

隨著科技的不斷創新，施工工藝的不斷改進，對一樁一柱施工的要求越來越高，其垂直度控制至關重要，直接決定工程的施工質量。本工程通過對專用調垂裝置的自主設計及工程中所采取的一系列施工措施，保證了鋼管柱平面定位精度及其垂直度，可行性高，施工簡便，具有應用價值。