逆作法一柱一樁實時監(jiān)測自動調(diào)垂技術(shù)的應(yīng)用

王志堅

(江西省地質(zhì)工程(集團)有限公司，江西南昌 330000)

1 工程概況

本項目位于上海市浦東新區(qū)洋涇街道E11-3，E11-4，E11-6，E11-7地塊，南臨浦東大道，東至民生路，西至桃林路中歐地塊，北至昌邑路。占地面積約60 000 m2，基坑面積52 000 m2，基坑分為東區(qū)、西區(qū)兩個基坑，基坑開挖10.8 m～12.0 m，圍護體采用850 mm@600的三軸攪拌樁止水，850 mm，900 mm鉆孔灌注樁擋土，豎向支撐采用一柱一樁。

本工程地下工程采用逆作法施工工藝，逆作階段圍護豎向支撐采用一柱一樁，立柱樁均為直徑800 mm鉆孔灌注樁(上部擴孔至900 mm)，鋼立柱形式采用450×450角鋼鋼立柱，一柱一樁共470根，工期90 d，需確保每天完成一柱一樁不少于6根。設(shè)計要求永久性鋼立柱一柱一樁垂直度不大于1/500，格構(gòu)柱施工設(shè)計要求鋼立柱中心偏差±10 mm，對一柱一樁鋼立柱中心位置偏差和垂直度要求很高。基坑剖面圖見圖1。

圖1 基坑剖面圖

2 垂直度實時監(jiān)測和調(diào)垂施工技術(shù)方案選擇

根據(jù)本工程一柱一樁垂直度精度要求高、工程量大、工期緊等特點，如采用常規(guī)的高精度數(shù)字測直儀和導向架法進行測量和調(diào)垂，精度及進度均無法保證。擬采用激光傾斜儀測垂法和液壓全自動調(diào)垂法進行實時監(jiān)測和調(diào)垂。激光傾斜儀測垂法已在類似工程實施，施工技術(shù)比較成熟，但液壓全自動調(diào)垂法未在任何工程進行實施，無類似施工經(jīng)驗借鑒，因此，經(jīng)決定，正式一柱一樁施工前，進行試樁施工，經(jīng)實驗合格后，進行液壓全自動調(diào)垂設(shè)備的加工制作。經(jīng)試樁施工，格構(gòu)柱精度達到了1/800，高出設(shè)計要求，得到了建設(shè)單位、設(shè)計單位及監(jiān)理單位認可，后增加至3臺調(diào)垂設(shè)備。

3 一柱一樁自動化調(diào)垂系統(tǒng)

3.1 技術(shù)原理

3.2 系統(tǒng)組成

一柱一樁液壓全自動調(diào)垂系統(tǒng)主要由以下系統(tǒng)組成:

1)高精度實時監(jiān)測系統(tǒng);

2)液壓動力系統(tǒng);

3)自動控制系統(tǒng);

4)伸縮同步千斤頂;

5)調(diào)垂及定位機構(gòu);

6)程序及軟件系統(tǒng)等。

3.3 同步千斤頂設(shè)計

伸縮同步千斤頂結(jié)構(gòu)圖見圖2。

“中學生應(yīng)對方式量表”，共36道題。有2個分量表，一個是“指向問題的應(yīng)對”分量表，包括“問題解決”、“尋求社會支持”和“積極的合理化的解釋”3個因子；另一個是“指向情緒的應(yīng)對”分量表，包括“忍耐”、“逃避”、“發(fā)泄情緒”和“幻想否認”4個因子；“自我描述問卷(SDQ)”，共102道題。該量表從自我概念的角度來考查兒童對社會的反應(yīng)，有11個分量表構(gòu)成,包括三個學業(yè)自我概念,即語文、數(shù)學和一般學業(yè)；七個非學業(yè)自我概念,即體能、外貌、異性關(guān)系、同性關(guān)系、親子關(guān)系、誠實-可信賴和情緒穩(wěn)定性；另一個是一般自我概念；“自卑感量表”共36道題。分為自尊、社交自信、外貌、體能五個維度。

圖2 伸縮同步千斤頂結(jié)構(gòu)圖

3.4 調(diào)垂及定位機構(gòu)

圖3 ～圖5為調(diào)垂及定位機構(gòu)圖。

圖3 調(diào)垂及定位機構(gòu)圖（一）

圖4 調(diào)垂及定位機構(gòu)圖（二）

圖6 為自動化調(diào)垂儀工作的一組實際照片。

4 激光傾斜儀測垂法和液壓全自動調(diào)垂法施工工藝的特點

4.1 激光傾斜儀測垂法的特點

1)創(chuàng)新性。將激光技術(shù)、傳感器技術(shù)及計算機技術(shù)三者有機的結(jié)合起來，形成了一套完整的激光定位垂直度實時監(jiān)測系統(tǒng)，解決了一般傾斜儀在鋼格構(gòu)柱上的安裝定位難題，實現(xiàn)了鋼格構(gòu)柱垂直度真正意義上的實時監(jiān)測和鋼格構(gòu)柱垂直度X和Y四個方向的實時監(jiān)測。

圖5 調(diào)垂架與鋼立柱連接頂部節(jié)點圖

圖6 自動化調(diào)垂儀工作的一組實際照片

2)先進性。效率高，由于是實時監(jiān)測，所以其效率是常規(guī)測斜管法無法比擬的。精度高，最高精度可達1/2 000，通常能確保1/1 000的測量精度。性能高，最高測量長度達50 m，通常能確保20 m～30 m的測量長度。安裝簡單、使用方便、成本低、效益高等。

3)實用性。本實時監(jiān)測系統(tǒng)具有重量輕、體積小、便于攜帶、安裝簡單、成本低、測量效率高、精度高、使用壽命長等優(yōu)點，所以非常經(jīng)濟、實用。

4)可實施性。本一柱一樁實時監(jiān)測系統(tǒng)可實施性強，已經(jīng)在陸家嘴塘東總部基地、外灘公共服務(wù)中心、月星廣場等多個工程中得到成功應(yīng)用，解決了逆作法一柱一樁鋼格構(gòu)柱垂直度的實時監(jiān)測難題，確保了工程的施工質(zhì)量，并大大提高了工程施工效率。

4.2 液壓全自動調(diào)垂系統(tǒng)的特點

1)自動化程度高、操作非常簡便。全自動化電腦操作，只需按照控制器屏幕操作，液壓設(shè)備將自動調(diào)動格構(gòu)柱垂直度。

2)效率高。常規(guī)導向架法，每套設(shè)備2 d才能完成1根樁，使用液壓全自動調(diào)垂設(shè)備，根據(jù)試樁施工經(jīng)驗，正常情況1 d可以完成2根樁。

3)精度高。全電腦操作，無需人工操作，精度有保證。

4)操作方便、安全可靠。使用液壓全自動調(diào)垂設(shè)備較常規(guī)導向架法，設(shè)備高度降低2.5 m，操作非常方便、安全，并且可以采用混凝土自卸方式灌注。

5 施工流程及工藝

5.1 一柱一樁工藝

工藝流程圖見圖7。

5.2 鉆機成孔及鋼筋籠下放

用9 000 mm鉆頭成孔至開挖面標高以下4 m后，提鉆換800 mm鉆頭成孔至設(shè)計深度，并進行一次清孔。清孔驗收合格后，下鋼筋籠，鋼筋籠下放至孔口時，用吊環(huán)擱置在孔口，用25 t吊車將樁機移離孔口。

5.3 自動調(diào)垂架就位

再次測量柱孔中心及軸線位置，偏差大于5 mm需校正。預(yù)先在地面上用電鉆鉆孔(鉆孔位置需與校正架上的四個洞口位置一致，由測量員放樣)，并預(yù)埋好膨脹螺絲。將自動調(diào)垂架安放在地面上，并與膨脹螺絲固定。用水準儀測量校正架，嚴格水平。

圖7 一柱一樁施工流程圖

5.4 鋼立柱起吊及安放

采用25 t吊車起吊。起吊時先進行試吊，如鋼立柱穩(wěn)定后無明顯變形可直接起吊空中回直。如發(fā)現(xiàn)變形較大，應(yīng)馬上放回地面，根據(jù)變形情況重新設(shè)置吊點位置，重新起吊。一柱一樁的鋼立柱與鋼筋籠頂部須分離，鋼立柱垂直插入校正架后緩慢下放至樁孔口的鋼筋籠內(nèi)，當預(yù)先焊在鋼立柱上的吊筋與孔口鋼筋籠吊筋交錯對接200 mm時，在孔口進行吊筋對接并割除孔口吊環(huán)，對接完成5 min后，鋼立柱與鋼筋籠一起緩慢下放。當下放至鋼立柱上標定的位置后，鋼筋籠吊筋與鋼立柱割離，并將鋼筋籠吊筋固定在孔口。

5.5 第一次校正固定鋼立柱垂直度、位置、標高、方向

通過實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，對鋼立柱垂直進行自動調(diào)垂，使鋼立柱的垂直度達到設(shè)計要求，同時對鋼立柱的位置、標高、方向進行復核。

5.6 安放導管、清孔及灌注混凝土

鋼立柱固定之后，利用吊車開始下放導管，并進行第二次清孔。二清驗收合格后開始灌注水下混凝土。混凝土灌注過程中灌3 m3混凝土測量一次混凝土面標高，直至超出設(shè)計標高2 m～4 m。在混凝土灌注過程中，導管埋深嚴格控制在3 m～6 m。

5.7 二次校正鋼立柱垂直度

混凝土灌注后對鋼立柱進行實時監(jiān)測，如偏差未達到設(shè)計要求，立刻啟動調(diào)垂設(shè)備進行調(diào)垂及校正。

5.8 調(diào)垂架的拆除

調(diào)垂架的拆除必須待混凝土澆筑完并使混凝土完全終凝之后方能拆除，并循環(huán)使用。

6 實施效果及結(jié)論

通過激光傾斜儀實時監(jiān)測系統(tǒng)和液壓全自動調(diào)垂系統(tǒng)的應(yīng)用，解決了逆作法一柱一樁鋼格構(gòu)柱垂直度的實時監(jiān)測難題，實現(xiàn)了全自動化電腦操作。施工過程中實現(xiàn)了對一柱一樁鋼立柱實時監(jiān)測及全自動化調(diào)垂，經(jīng)開挖復測后，本工程中470根一柱一樁鋼立柱垂直度及中心位置偏差均在設(shè)計規(guī)定范圍內(nèi)，同時，因為使用液壓全自動調(diào)垂設(shè)備，對比常規(guī)導向架法，設(shè)備高度降低2.5 m，操作非常方便、安全，并且可以采用混凝土自卸方式灌注，大大的方便了現(xiàn)場施工，提高了生產(chǎn)效率，降低了施工成本。

［1］ 顧國明.上海建工(集團)公司技術(shù)中心一柱一樁監(jiān)測報告［R］.

［2］ 韓慶祝.對改進一柱一樁垂直度的探討［J］.資源環(huán)境與工程，2006(5):28-29.

［3］ 廖秋林，張玉東，曾志獻.逆作法鋼管混凝土立柱垂直度控制系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用［J］.巖土工程界，2009(5):78-120.

［4］ 康 忠，張 斌，謝 飛，等.導向法固定架在一樁一柱施工中的應(yīng)用［J］.江蘇建筑，2012(S1):80-81.