逆作法一柱一樁調(diào)垂技術(shù)研究

佘遠(yuǎn)逢

（南京市江寧區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，江蘇 南京 211100）

0 引言

項(xiàng)目采用的逆作法一柱一樁施工技術(shù)，保證永久使用的立柱樁的垂直度和軸線(xiàn)定位關(guān)系到整體結(jié)構(gòu)安全。當(dāng)前市場(chǎng)上調(diào)垂設(shè)備眾多，但調(diào)垂的效果不是都能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)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(jìn)的調(diào)垂設(shè)備。本文介紹的一種調(diào)垂技術(shù)是采用激光測(cè)斜儀配合調(diào)垂架的工作達(dá)到確保立柱樁滿(mǎn)足垂直度和軸線(xiàn)定位要求。

1 工程概況

項(xiàng)目位于南京南站南廣場(chǎng)，項(xiàng)目規(guī)劃擬建 1 棟酒店式公寓，3 棟辦公以及商業(yè)裙房及中央景觀地下商業(yè)建筑（地下下沉式廣場(chǎng)）；建設(shè)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(yù)估樁長(zhǎng) 16～20 m，入中風(fēng)化巖層 5.6 m。鋼管柱截面尺寸為 600 mm×600 mm ×25 mm，長(zhǎng)度按承臺(tái)分為 13.7 m 和 14.2 m，插入樁內(nèi) 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(huán)材質(zhì)同母材。樁身與鋼管柱內(nèi)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(xiàn)→護(hù)筒埋設(shè)→樁機(jī)就位對(duì)中調(diào)平→鉆孔成孔→第一次清孔→鉆機(jī)移位→焊接安放→下籠、注漿管→安放校正架→鋼管柱對(duì)中、調(diào)垂、固定→下導(dǎo)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(hù)筒。

3 一柱一樁調(diào)垂技術(shù)

3.1 調(diào)垂前的準(zhǔn)備工作

鉆機(jī)就位前，對(duì)整個(gè)施工場(chǎng)地進(jìn)行硬化，硬化厚度250 m m，采用 C30 商品混凝土，內(nèi)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(shè)置分格縫，分格縫采用木模板填實(shí)。待混凝土平臺(tái)達(dá)到 7 d 強(qiáng)度后方可行駛機(jī)械，為旋挖鉆機(jī)提供堅(jiān)固、穩(wěn)定的工作平臺(tái)。下部鉆孔灌注樁成孔質(zhì)量、樁位偏差達(dá)到 GB 50202－2018《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》等規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，樁內(nèi)鋼筋籠已經(jīng)安放到位，相應(yīng)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(dá)到較高的施工質(zhì)量，保證一樁一柱的垂直度，必須為旋挖機(jī)、大型機(jī)械設(shè)備及施工過(guò)程中調(diào)垂支架的固定提供一個(gè)穩(wěn)定的作業(yè)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(shù)，鉆孔時(shí)直接采用φ1 400鉆頭鉆至設(shè)計(jì)位置，終孔；為保證樁孔的垂直度，鉆頭開(kāi)始鉆進(jìn)時(shí)，要注意輕壓慢轉(zhuǎn)，待鉆進(jìn) 1～4 m 后再以正常參數(shù)施工。現(xiàn)場(chǎng)安排測(cè)量員，用 GPS 測(cè)量出樁點(diǎn)位后，用十字線(xiàn)將樁位點(diǎn)定位。在樁位點(diǎn)上下左右各 1 150 mm 處再放出 4 個(gè)定位點(diǎn)位，用于后期的調(diào)垂架及鋼管柱方位的測(cè)量復(fù)線(xiàn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)情況埋設(shè) 4 m 長(zhǎng)內(nèi)徑 1 450 mm 的護(hù)筒，開(kāi)鉆前再次復(fù)測(cè)護(hù)筒樁位，鉆機(jī)調(diào)平、對(duì)中。旋挖鉆機(jī)將鉆頭對(duì)準(zhǔn)樁位點(diǎn)中十字線(xiàn)點(diǎn)，由于鉆機(jī)具備鉆桿調(diào)垂功能，在鉆進(jìn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)鉆桿偏移，可進(jìn)行垂直度調(diào)整，從而確保鉆桿垂直，樁孔也可確保垂直。

利用前面設(shè)置的上下左右 1 150 mm 的定位點(diǎn)，再次將樁位點(diǎn)定位掛十字線(xiàn)，用調(diào)垂架對(duì)中樁位十字調(diào)平。下一步根據(jù)方案中的鋼管柱的調(diào)垂要求，將鋼管柱在調(diào)垂架上調(diào)好后，依據(jù)紅外線(xiàn)激光顯示儀進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)垂直度＞1/300 以后再固定。

3.2 護(hù)筒的埋設(shè)和清孔

護(hù)筒的中心線(xiàn)和樁位中心線(xiàn)偏差＜10 mm，護(hù)筒底部深入原狀土層至少 200 mm。定位后的護(hù)筒與孔壁之間用素土擠密夯實(shí)，以增大護(hù)筒的側(cè)摩阻力。旋挖鉆機(jī)的成孔垂直度≤1/300，控制孔底沉渣厚度應(yīng)＜5 cm。在挖埋護(hù)筒前采用 GPS 進(jìn)行測(cè)量一次；在埋設(shè)護(hù)筒后復(fù)測(cè)一次使護(hù)筒中心偏差≤50 mm，并做好標(biāo)記，然后用水準(zhǔn)儀測(cè)量護(hù)筒標(biāo)高，并做好測(cè)量記錄。在鉆機(jī)就位后，檢查鉆機(jī)是否對(duì)準(zhǔn)芯標(biāo)記。

3.3 下放樁鋼筋籠 安裝低位調(diào)垂架

將四邊中心刻有“十字”線(xiàn)記號(hào)的定位調(diào)垂架與混凝土地坪上的軸線(xiàn)控制點(diǎn)對(duì)齊，確保鋼管柱（格構(gòu)柱）安裝后對(duì)準(zhǔn)樁位的中心及對(duì)準(zhǔn) X 與 Y 支撐的軸線(xiàn)，且與各邊與軸線(xiàn)垂直或平行。用 GPS 測(cè)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(yù)埋螺栓鉚接必須牢固（見(jiàn)圖1）。

圖1 調(diào)垂架的安裝

在孔深達(dá)到設(shè)計(jì)位置，并滿(mǎn)足施工要求后，即可終孔報(bào)驗(yàn)，并做成孔檢測(cè)。開(kāi)始下鋼筋籠，鋼筋籠外側(cè)按圖紙要求均勻布置 5 cm 保護(hù)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(qiáng)箍，有利鋼立柱的下放。

3.4 激光測(cè)斜儀的安裝和下放鋼管柱

根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，鋼管柱應(yīng)插入樁身 2.5 m。下放鋼筋籠、鋼管柱前要安裝好激光測(cè)斜儀。本工程對(duì)格構(gòu)柱的垂直度實(shí)時(shí)測(cè)量設(shè)備是激光測(cè)斜儀。激光測(cè)斜儀是激光器和傾斜儀的組合。通過(guò)激光束的精確指示，調(diào)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(xiàn)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(cè)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(shí)現(xiàn)傾斜儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸出鋼立柱柱管的傾斜狀態(tài)。如果輔以相關(guān)的調(diào)垂設(shè)備，即可完成對(duì)鋼立柱垂直度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整工作，如圖2～3 所示。

圖2 儀器安裝圖

圖3 垂直度實(shí)時(shí)調(diào)控示意圖

3.5 放置低位調(diào)垂架

采用低位調(diào)垂架，如圖4 所示。通過(guò)定位好的十字線(xiàn)引出樁心位置，并調(diào)整調(diào)垂架的中心處于樁心。定位架的高度為 500 mm，為方便調(diào)垂架的校正，鋼管柱的長(zhǎng)度加工時(shí)也相應(yīng)增加長(zhǎng)度至自然地坪以上 1 100 mm。樁帽在定位架內(nèi)，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(xiàn)需在現(xiàn)場(chǎng)拼接。樁體與定位架固定以后，通過(guò)測(cè)量裝置顯示，用千斤頂調(diào)整方位進(jìn)行校正。

圖4 低位矯正架固定

3.6 垂直度檢測(cè)及矯正控制

利用激光測(cè)斜儀垂直度讀數(shù)對(duì)鋼管垂直度進(jìn)行調(diào)整，監(jiān)測(cè)每根垂直度形成書(shū)面記錄。選用符合起重量要求的吊車(chē)，起吊應(yīng)先進(jìn)行試吊，檢查鋼立柱穩(wěn)定后的狀態(tài)是否符合要求；如不符合，調(diào)整吊點(diǎn)，重新起吊。鋼立柱垂直插入調(diào)垂架后，緩慢下放至樁孔口的鋼筋籠內(nèi)。另外，鋼立柱剛起吊和快插到位時(shí)，要確保激光傾斜儀的安全，整個(gè)過(guò)程不得出現(xiàn)對(duì)儀器的碰撞。

為了保證鋼管柱內(nèi)的混凝土澆灌質(zhì)量，確保進(jìn)入勁性柱內(nèi)的混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求，采取一次性不分層水下混凝土灌注工藝。向鋼管柱內(nèi)插入灌注混凝土導(dǎo)管，并進(jìn)行二次清孔。按常規(guī)進(jìn)行水下混凝土灌注，在施工過(guò)程中，由專(zhuān)人負(fù)責(zé)混凝土面上升的高度監(jiān)測(cè)。當(dāng)鋼管內(nèi)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)指定的混凝土高度時(shí)，調(diào)整控制好導(dǎo)管在混凝土內(nèi)的插入深度及灌注的速度。在鋼管柱內(nèi)灌注高標(biāo)號(hào)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)指定的樁頂標(biāo)高以上 1 m，此時(shí)開(kāi)始四周回填碎石。采用中碎回填，觀察測(cè)斜儀數(shù)據(jù)后，當(dāng)樁頂部位混凝土被壓住后，繼續(xù)澆筑混凝土，同時(shí)觀察測(cè)斜儀數(shù)據(jù)，進(jìn)行調(diào)整確保滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求并繼續(xù)灌混凝土并同時(shí)測(cè)量混凝土上升面。當(dāng)鋼管口充分泛混凝土后，灌混凝土結(jié)束。

當(dāng)鋼立柱放到調(diào)垂架對(duì)應(yīng)位置后，固定好鋼立柱使之與調(diào)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(cè)物的垂直度、傾斜角度和偏移尺寸。據(jù)此以調(diào)整鋼立柱的傾斜狀態(tài)達(dá)到滿(mǎn)足要求。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)應(yīng)貫穿整個(gè)調(diào)垂過(guò)程［1］。

另外，檢查調(diào)垂架卡位固定和著力情況，以確保往后的施工操作不會(huì)引起調(diào)垂架的晃動(dòng)，導(dǎo)致鋼立柱垂直度的變化。混凝土澆搗按施工要求進(jìn)行，一般在將導(dǎo)管插進(jìn)鋼立柱時(shí)，以及澆搗完混凝土后拔除導(dǎo)管速度要慢而且輕，不得撞擊鋼立柱并隨時(shí)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(guān)垂直度的數(shù)據(jù)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(diào)垂架（≥ 12 h），可以循環(huán)使用。調(diào)垂架的數(shù)量以滿(mǎn)足施工進(jìn)度的要求為原則［2］。

4 結(jié)語(yǔ)

逆作法一柱一樁調(diào)垂貫穿于樁柱施工的整個(gè)過(guò)程，最終的目的是確保樁的軸線(xiàn)偏差和垂直度偏差滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。本文介紹了如何控制樁的垂直度，總結(jié)以下幾個(gè)要點(diǎn)。

1）檢查實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相關(guān)儀器配件是否完整和正常工作。嚴(yán)格控制激光傾斜儀安放位置，防止施工過(guò)程中激光傾斜儀被鋼格柱周?chē)哪酀{等物體淹沒(méi)、碰撞。

2）作業(yè)人員在吊運(yùn)鋼立柱時(shí)，經(jīng)試吊后確定，而且一定要輕放，避免劇烈震動(dòng)碰撞等。在鋼立柱起吊前，一定要檢查鋼絲繩、繩卡、起吊系統(tǒng)等無(wú)恙后，方可操作，如有隱患及時(shí)排除。

3）鋼立柱在下放過(guò)程中始終處于自由垂直狀態(tài)，同時(shí)在兩條軸線(xiàn)上分別架設(shè)經(jīng)緯儀，跟蹤鋼立柱垂直度和中心位置，發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)調(diào)整。

4）在混凝土灌注完畢并等到終凝后，方可松動(dòng)和撤除調(diào)垂架。

5）在混凝土灌注過(guò)程中，導(dǎo)管放在鋼立柱中心位置，避免導(dǎo)管碰撞鋼立柱。

6）在混凝土灌注完畢后，對(duì)鋼立柱的垂直度進(jìn)行檢查，發(fā)生偏斜及時(shí)修正。立柱樁成孔垂直度≤1/200，立柱范圍內(nèi)的成孔垂直度≤1/300；立柱樁成孔垂直度應(yīng)全數(shù)檢查；立柱的軸線(xiàn)定位偏差不應(yīng)＞10 mm，垂直度≤1/300；立柱樁可采用超聲波透射法檢測(cè)樁身完整性，樁身完整性應(yīng)全數(shù)檢測(cè)。鋼管混凝土立柱應(yīng)采用敲擊法檢測(cè)立柱質(zhì)量，檢測(cè)數(shù)量不應(yīng)＜20 %。必要時(shí)可采用超聲波透射法或鉆孔取芯方法對(duì)立柱質(zhì)量作進(jìn)一步檢測(cè)。