新型鋼立柱校正架在工程中的應用

上海市機械施工集團有限公司 上海 200072

1 工程背景及概況

上海合生國際廣場位于五角場翔殷路以南，黃興路以東，由2 幢超高層建筑及商業裙房組成，為上海楊浦區的地標性建筑。項目總建筑面積36 萬m2，基坑總面積約4.2 萬m2。

該工程采用Φ800 mm的鉆孔灌注樁作為樁基基礎，施工時其頂部6 m的一段直徑擴大至950 mm。設計強度為水下C35，C60，并采用后注漿施工工藝。樁立柱分為兩大類：格構柱（LZ1～LZ4A）為4∠200 mm×20 mm，采用Q345B鋼材，綴板尺寸510 mm×300 mm×16 mm，間距700 mm。格構柱截面尺寸為550 mm×550 mm，格構柱最長26.8 m，最大質量約10 t。格構柱合計82 根。

鋼管柱（LZ5～LZ10A）則采用截面為Φ550 mm×20 mm、Φ600 mm×22 mm鋼管，材質為Q345B。本工程鋼管柱最長29 m，最大質量約8.9 t，內灌自密實微膨脹混凝土（強度等級C60）。鋼管柱合計802 根。

樁立柱內混凝土強度為水下C35，主筋保護層厚50 mm。鋼立柱垂直度要求≤1/500、樁垂直度≤1/200。

2 技術難點特點及應對措施

2.1 成孔垂直度控制要求高

本工程樁基成孔深度較深、地層土質結構變化大，結構采用逆作法施工，故對立柱樁的成孔垂直度要求特別高。

應對措施：

（a）選用底盤較為穩定的鉆孔機具，在成孔時采用控制鉆速、減壓鉆進的施工工藝，以達到垂直度的要求。本工程針對性地選擇了扭距大、鉆機穩、功率大的GPS-15型回旋鉆機。

（b）成孔過程中，鉆機塔架頭部的滑輪組、回轉器與鉆頭要求始終保持在同一鉛垂線上。并保證鉆頭在吊緊的狀態下鉆進（減壓鉆進），鉆進過程中應隨時檢查機架平整度及調整其水平，進行成孔檢測。

（c）本定位架的高度為700 mm，為方便校正架的校正，鋼管柱加工時也相應增加長度至自然地坪以上800 mm。

2.2 孔壁穩定性要求高

由于本工程鉆孔灌注樁深度范圍內在地質④層的淤泥質黏性土，含水量高、孔隙比大、壓縮性高、強度低及滲透性差，因而具有較大的流變特性，會給孔壁穩定帶來影響，施工時易產生坍塌現象。

應對措施：

施工過程中嚴格按試成孔所確定的參數進行操作，必要時適當提高泥漿密度或采用人造泥漿，確保成孔施工質量。

2.3 沉渣厚度控制要求高

對于本工程的超深鉆孔灌注樁，由于清孔時間長，沉渣厚度較難控制；同時由于地層中②1層、②3層、⑦層、⑨層為含砂層，為此泥漿中含砂率的控制將至關重要，這也是控制成孔泥漿密度、孔底沉渣厚度的關鍵。

應對措施：

（a）為控制沉渣厚度，成孔須嚴格按試成孔所確定的泥漿的比重、黏度參數進行施工。

（b）清孔的同時必須不斷地補充新鮮泥漿，將孔內含砂量大、性能差的泥漿置換出來，在鉆孔及清孔過程中采用除砂機降低泥漿的含砂量及比重。

2.4 逆作法工藝對立柱樁的垂直度及定位提出了極高的要求

本工程基坑結構施工采用逆作法工藝，立柱樁分為鋼立柱和鋼管立柱兩種規格，并在今后的結構施工中會作為結構柱包裹起來，因此對立柱樁的垂直度和定位均提出了極高的要求。

應對措施：

（a）半成品質量控制：鋼立柱的外形質量影響到測量精度，因此在加工制作方面需選擇有資質的、質量有保證的加工單位進行加工制作；進場時會同總包、監理一起參與驗收工作，做好驗收記錄。

（b）定位質量控制：從測量定位開始，直至開鉆前的定位控制，每道手續都要會同總包、監理進行復核驗收。

2.5 不同標號的混凝土澆筑

本工程鋼管立柱樁中需澆筑C60高標號預拌混凝土，而立柱樁的預拌混凝土標號為水下C35，因此如何保證鋼管中的混凝土標號達到設計要求是本工程的一個難點。

應對措施：

（a）先根據理論計算至鋼管底標高的混凝土量，待將要澆筑到此量時，對樁孔內的混凝土液面進行觸探，了解混凝土液面的實際高度。

（b）為確保鋼管內高標號混凝土完整性，必須將頂部低標號混凝土翻凈，鋼管內翻漿高度必須＞1 m。

（c）在鋼管內灌注高標號混凝土達一定高度，對鋼管外側樁孔內回填石子，樁孔內石子回填高度略高于鋼管內灌注混凝土面標高?；靥顣r在柱頂加蓋鐵蓋，防止石子落入柱內，回填時確保對稱、均勻回填，石子需回填至自然地坪。

3 技術路線及關鍵技術[1-6]

在硬地坪上放出樁位縱橫軸線（測量放樣）→埋設護筒→鉆架定位校正→鉆孔→第一次清孔→安放鋼筋籠→鉆架移位→校正架安放固定→鋼管（立柱）通過校正架安放、固定→檢測鋼立柱的垂直度并校正→第二次清孔→水下混凝土灌注→待混凝土凝固后移除校正架和校正儀器→起拔護筒

3.1 鋼立柱質量控制

3.1.1 平面位置控制措施

（a）從各軸線引出樁位線，允許偏差不得大于5 mm。

（b）樁位中心點處用射釘標記，并用紅油漆畫出樁位中心及控制圓，標明樁號。

（c）在硬地坪上用墨線彈出縱軸和橫軸線方向十字線，并在二方向上用紅油漆標出三角。

（d）在校正架四邊中心刻上十字線記號，用于對準樁孔中心。

3.1.2 標高控制措施

（a）用水準儀測定樁孔處硬地坪標高，然后根據插入深度，在立柱上用紅油漆標出。

（b）在地面上將校正立柱（高出地面部分）和下立柱用高強螺栓對接，并檢查對接后立柱整體的精度。

（c）待鋼筋籠吊放后，定位安裝立柱校正架，立柱校正架定位時，除四邊中心刻有十字線記號，用于對準樁孔中心處外，還須將校正架各邊與樁立柱軸線垂直或平行。

3.1.3 垂直度控制措施

（a）平面校正鋼定位架：定位架（定位螺母板）與硬地坪通過預埋件或膨脹螺絲進行連接，保持與地面的牢固、平整。定位架的高度為700 mm，為方便校正架的校正，鋼管立柱高度在加工時也相應增加長度至自然地坪以上800 mm。樁帽設在定位架內，待立柱（鋼管柱）的頂端用滑板夾緊后，將緊固螺栓與樁帽固定，為保證樁帽與立柱同一水平線，需在現場拼接與調整。在樁體與定位架固定以后，再通過測量裝置（圖1），用千斤頂將其調整至所需方位（共8個）。

圖1 平面校正鋼架示意

（b）裝置測量校正原理：裝置與立柱保持平行，立柱的垂直度亦即裝置的垂直度。只要測定出裝置的垂直度，就可以反映出立柱的垂直度。

3.1.4 測量裝置與立柱平行的做法

裝置緊靠立柱的角鐵，上下兩端皆有固定。在確保裝置長度與立柱長度相當的條件下，可視其與立柱平行（圖2）。

3.1.5 立柱垂直后定位

下放立柱采用500 kN履帶吊進行。起吊時由專人指揮確保安全。

圖2 鋼立柱校正儀器

當立柱下放到位時，在立柱兩側用160 mm×16 mm角鋼焊接固定在校正架上，立柱標高允許偏差±2 cm。

3.2 混凝土澆灌

格構柱混凝土澆灌可采用常規方法進行澆灌；但鋼管柱內需灌滿混凝土，且混凝土采用高低兩種標號的混凝土，為了保證混凝土澆灌質量，確保進入鋼管內混凝土達到設計要求，我們采取一次分層水下混凝土灌注工藝。

本工序的重點為：為確?；炷临|量，將C60混凝土控制在設計標高內，需在導管提升、混凝土面標高測量等工作上嚴格把關，隨時掌握數據。施工時連續澆注，直至混凝土從鋼管上部的開口處溢出，直至翻漿溢光，可戳到石子方為混凝土澆筑完畢。如果鋼管頂標高高出自然地坪1 m以上，需用泵車澆筑混凝土。為了鋼管（格構柱）穩定不走動，應待混凝土凝固后，方可松動鋼管（格構柱）校正架上的校正固定螺栓，拆除移走校正架。

4 結語

本工程所使用的鋼立柱校正設備在施工中很好解決了鋼立柱和鋼管立柱的垂直度控制， 最終絕大部分的鋼立柱和鋼管立柱的垂直度都能滿足設計要求的1/500。并且該方法簡單實用，可為鋼立柱校正提供新的手段， 具有很好的應用前景。