逆作法格構立柱井下護筒千斤頂垂直度控制施工技術

王力勇 周 杰 潘志忠

深圳市建工集團股份有限公司 廣東 深圳 518057

隨著國民經濟的快速發展和城市建設規模的不斷擴大，地下空間綜合利用問題顯得越發重要，逆作法技術適應了城市建設發展的需要。在逆作法施工中，立柱一般包括格構柱或鋼管柱。立柱的定位和調垂工作是逆作法“一柱一樁”施工技術的關鍵。

目前，常見的逆作法立柱調垂控制技術一般有“校正架法”“氣囊法”“導向套筒法”這3種[1-5]。立柱的垂直度調控，主要包括2個關鍵技術難點，即調垂方法和檢測方法[6-11]。以上3種立柱調垂方法在解決這2個關鍵技術難點時均有各自的優缺點，技術條件要求相對較高，施工成本也比較高。

針對上述3種調垂控制技術的局限性，本文對逆作法格構立柱的精確調垂及垂直度測量方法展開研究，提出了一種全新的逆作法格構立柱井下護筒千斤頂垂直度控制施工技術。該技術先后應用于深圳民生互聯網大廈和卓越譽瓏花園項目，有效保證了工程中逆作法格構立柱的垂直度，取得了良好的社會與經濟效益。

1 工程概況

深圳民生互聯網大廈項目采用逆作法施工，項目建筑面積24 317.22 m2，主體結構為42層框架剪力墻結構，地下結構3層，基坑整體為不規則長方形，支護周長約742 m，深度為15.75～19.60 m。

項目設計逆作法施工格構柱21條，均為“一柱一樁”的結構體系。

2 工藝原理

立柱樁施工前，設井下深護筒，成孔后先放置鋼筋籠，后吊裝格構立柱，在地面設置井字形的型鋼吊掛格構立柱并準確定位；井內護筒段格構立柱四面對稱設置千斤頂，利用護筒壁作為支撐點，在剪式千斤頂一端焊接可滾動的輪軸組合，另一端焊接三叉形支撐桿，形成可調節的千斤頂組合工具，通過在地面井口采用長臂螺桿對稱調節千斤頂，使格構立柱垂直并固定；再從格構立柱內部設置導管，完成水下混凝土澆筑。

采用T形尺依附在格構立柱表面，隨立柱一起下放至樁井內。T形尺由橫尺、豎尺組成。豎尺安裝時與格構立柱重心線平行，橫尺上方綁定水平工具尺，通過觀察水平工具尺的氣泡判斷格構立柱是否垂直。

3 施工關鍵技術

3.1 旋挖灌注樁施工

根據樁位坐標，先對其表面土層進行場地平整（為提高格構柱立柱的調垂精確度，建議地面標高低于格構立柱標高1.5 m，即格構柱頂部高出地面約1.5 m），并準確放出樁中心點位以及十字控制定位線，并根據護筒的直徑測量出護筒的定位邊線。然后沿護筒邊線，在樁位的周邊場地澆筑厚200 mm的C20混凝土墊層，待混凝土達到強度后，在混凝土墊層表面彈出格構柱定位線。護筒深度宜為格構柱長度的1/2。

在護筒安裝時，根據墊層面的測量定位，將深護筒吊運至樁位，護筒與樁位中心對應，采用振動錘安裝護筒。在安裝過程中采用經緯儀動態監測護筒的垂直度，保證護筒安裝位置準確，護筒定位誤差控制在±50 mm范圍內。按常規方法旋挖成孔。鋼筋籠與格構立柱采用獨立分離式先后放置的方法。

在鋼筋籠下放到位后，將鋼筋籠的加長吊掛筋懸掛在護筒壁上。

3.2 格構立柱安裝

在混凝土墊層上放置18#工字鋼作為格構柱的支承工具，在工字鋼兩端焊接鋼板，并采用膨脹螺絲將工字鋼固定在墊層上。

同時，將加工成U形的鋼筋焊接在格構柱兩側，采用14#工字鋼穿過U形鋼筋支承在18#工字鋼上（考慮到格構立柱吊裝過程中調垂千斤頂的寬度，14#工字鋼可以先不進行固定）。格構柱井下吊裝前，先在施工現場對調垂千斤頂、T形尺等工具和格構柱進行組裝。

為提高格構柱施工作業的效率，宜在場地內選擇合適的地方進行硬底化處理，上部采用鋼管或型鋼搭設格構柱組裝胎架。格構立柱地面固定基礎安裝如圖1所示。

圖1 格構立柱地面固定基礎安裝

安裝調垂千斤頂時，首先在格構柱表面選擇一個合適的高度位置（依據護筒深度及旋轉螺桿的規格確定），在格構柱4個面各焊接2根槽鋼（宜為8#槽鋼），槽鋼的長度同格構柱的寬度，然后將調垂千斤頂的滾動軸承基座鋼板安裝于槽鋼內部，滾動軸承面與格構柱表面接觸（為保證滾動軸承能自由活動，應保證滾動軸承基座鋼板與槽鋼邊肋的內側凈空約5 mm）。

待4個調垂千斤頂安裝完畢后，再將槽鋼兩側焊接短鋼筋或封板，防止調垂千斤頂滑脫。T形尺安裝在格構柱2個相互垂直的面上。在T形尺安裝前，先依據格構柱上、下兩端的中心線（即重心線），平移至格構柱一側，在格構柱表面合適位置焊接2段角鋼，作為T形尺的固定基座，角鋼的型號依據栓釘的高度選擇，確保角鋼的翼緣線高出栓釘位置，并且與格構柱的重心線平行。

T形尺的豎向鋁合金方通與格構立柱的固定采用彈簧以及滾軸的方法，保證豎向鋁合金方通與格構柱表面T形尺的固定基座緊密結合，同時，也為后期拔除T形尺施工做好準備。

3.3 格構立柱垂直度調節

格構柱精確調垂時，首先轉動X方向調垂千斤頂長臂旋轉桿，將千斤頂撐開，使格構柱X方向對頂至設計位置。長臂旋轉桿由2人同步調節，旋動方向一致，保證千斤頂往同一個方向移動，旋動的同時觀察T形尺上部橫向水平測量尺的氣泡，直至水平測量尺氣泡居中即可停止旋動X方向千斤頂。

待格構柱X方向垂直度調整完成后，再以同樣的方法旋動Y方向的調垂千斤頂。同步觀察2根T形鋼的水平測量尺氣泡，直至兩尺的氣泡居中為止，即說明格構立柱的垂直度已經滿足要求，再將格構柱上部焊接牢固。待格構柱垂直度調整完成，并且焊接固定后，將T形尺按橫尺、豎尺分步逐一拆除，并做好保管存放工作，待下一根樁施工時使用。

格構立柱井下護筒垂直度調節工作原理如圖2所示。

3.4 水下混凝土澆筑

在格構柱調整就緒后，采用鋼管或型鋼搭設操作平臺，上部擱置混凝土料斗的支撐平臺。采用汽車吊配合將混凝土導管從格構立柱的頂部放入格構柱空腔內，穿過格構柱底部，直至樁底，然后將混凝土料斗架立在操作架上，為水下混凝土的安裝做好準備。對灌注樁進行二次清孔。待清孔完成后，采用天泵進行混凝土澆筑，按常規方法完成灌注樁的水下混凝土澆筑工作。混凝土澆筑操作平臺安裝如圖3所示。

4 工程應用效益

圖2 格構立柱井下護筒垂直度調節工作原理

圖3 混凝土澆筑操作平臺安裝示意

將逆作法格構立柱井下護筒千斤頂垂直度控制施工技術應用于深圳民生互聯網大廈項目中，施工完成后經相關方現場檢查，格構柱垂直度均控制在1/500，不僅滿足相關規范要求，而且取得了不錯的經濟效益。

將傳統的機械調垂法、氣囊法和剪式千斤頂調垂法在該項目中的施工成本進行對比。經計算，機械調垂法總計增加施工成本約為324 980元，氣囊法總計增加施工成本165 400元，剪式千斤頂調垂法總計增加施工成本68 556元。

由此可得出，采用剪式千斤頂調垂法相比采用機械調垂法可節約成本256 436元，相比采用氣囊法可節約96 844元。

由數據對比可知，采用逆作法格構立柱井下護筒千斤頂垂直度控制施工技術后的經濟效益較為可觀，且控制效果較好。

5 結語

逆作法格構立柱井下護筒千斤頂垂直度控制施工技術利用機械調垂法原理，在護筒面上部采用工字鋼進行固定和支承，通過自主研制的逆作法格構柱井下護筒垂直度糾偏工具，配合T形尺作為格構柱垂直度測量工具，可以有效地實現格構柱井下部分的頂撐，對格構柱垂直度進行精確控制。

該技術的調垂工藝便捷，構造簡單，對工人操作技術要求不高，可操作性強，有效提高了逆作法施工中豎向支承柱的垂直度，具有一定的推廣應用價值。

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