格構柱在孟加拉BRAC大學基坑支護體系中的應用分析

韓春文，任 智，袁 良，許明亮

(北京城建集團有限責任公司，北京 100088)

0 前 言

隨著孟加拉高層建筑的不斷涌現，深基坑內應用的支撐支護形式越來越多，在復雜的地質條件下，深基坑支護設計越來越成為工程中的重點難點。基坑的圍護體系主要由圍護墻體、支撐和立柱樁共同組成[1]。通常情況下，圍護結構支撐體系為水平封閉體系形式，可提高支護結構的整體剛度[2，3]。基坑支護體系的整體穩定性由圍護結構、水平支撐體系和豎向立柱樁共同承擔。體系中任何一個部位出現問題，都可能引發支護體系的整體失穩或損壞，產生嚴重的后果[3]。格構柱擁有較好的承載力和抗扭性能力，且具有環保、高效、殘值高的特點[4]。因此，常被用作基坑支護支護體系的豎向支撐[5]。

1 工程概況

BRAC大學新校區建設工程位于孟加拉國首都達卡市區。基坑工程采用“地連墻+H型鋼柱+混凝土內支撐”支護體系。

其中，內支撐體系采用124根格構柱支撐，格構柱分為鋼格構柱和立柱灌注樁兩部分，鋼格構柱采用450 mm×450 mm鋼柱，長度有12.1 m、14.0 m、14.3 m、14.5 m、13.8 m，如圖1所示。鋼柱錨入灌注立柱樁3 m，立柱樁樁徑為800 mm，樁長為40 m，樁身混凝土強度為C30。

圖1 格構柱設計圖

2 格構柱施工工藝

2.1 施工流程

格構柱施工流程如圖2所示。

圖2 施工流程圖

2.2 關鍵工序

2.2.1 護筒埋設

護筒的埋設是旋挖作業中的關鍵。護筒內徑為設計樁徑+20 cm，護筒高度為6～10 m，如圖3所示。定位后，根據樁定位點拉十字線釘放4個控制樁，以4個控制樁為基準埋設鋼護筒。通過控制護筒頂水平度來控制好垂直度，垂直度的偏差不大于1%。校正護筒位置和垂直度并固定。

圖3 埋設護筒

2.2.2 鉆機定位

鉆孔過程中根據地質情況控制進尺速度，鉆孔施工中要常檢查鉆桿的垂直度、鉆頭直徑、鉆頭磨損情況及鉆機作業平臺的穩定，保證鉆塔滑輪槽緣、錘頭中心和樁孔中心三者在同一鉛垂線上，并且錘頭中心與樁孔中心偏差不大于20 mm，確保鉆孔的垂直度與樁位偏差滿足設計與規范要求。保證鉆機平整、穩固，嚴防樁孔傾斜及塌孔等事故的發生。

2.2.3 清孔

清孔的目的是調換孔內泥漿，消除鉆渣和沉淀，利用成孔的正循環系統直接進行。清孔分二次進行，第一次清孔在成孔完畢后立即進行，第二次清孔在下放鋼筋籠和導管安裝完畢后進行。

2.2.4 鋼筋籠制作

鋼筋籠制作長度有差異時，制作成形后，在搭接位置上提前做好搭接長度標記，以免搭接長度有誤。與格構柱連接的鋼筋籠處，還要檢查鋼筋籠內徑是否滿足要求，內徑過小將難以下放格構柱。

2.2.5 格構柱制作

格構柱間對接焊接時接頭應錯開，角鋼接頭在焊縫位置角鋼內側采用同材料500 mm長的角鋼進行補強。

在格構柱底部設置防卡管裝置，加焊喇叭形鋼筋，如圖4所示。在下放至鋼筋籠前，收攏喇叭口，待格構柱與鋼筋籠焊接完成后，打開喇叭口，并與鋼筋籠焊在一起。此措施可方便格構柱放入鋼筋籠，且防止在拔除導管時，導管卡在格構柱底角上。

圖4 樁底鋼筋喇叭口

2.2.6 格構柱接長器

當地面標高遠高于格構柱頂標高時，可采用格構柱接長器延長格構柱，通過計算確定格構柱開孔位置并做好記錄，再與接長器相連，如圖5所示。使用接長器時，后續格構柱頂標高的復核要依據開孔位置計算。

圖5 格構柱接長器平、剖面圖

2.2.7 格構柱定位

先通過事前計算確定開挖深度，再安放枕木，然后安放定位器，如圖6所示。利用水準儀和千斤頂，調整定位器上表面的平整度和標高。考慮到格構柱及鋼筋籠的重量將壓在定位器上，結合現場土質和沉降，計算完定位器應有標高后，可適當提高標高1～3 cm。

圖6 鋼格構柱定位器平、剖面圖

在下放至定位器前，必須利用四周的控制點進行格構柱位置的粗校正。

格構柱下放至定位器上后，立即用水準儀進行定位器四個角與格構柱頂標高的復核，通過定位器下方的千斤頂進行垂直度及標高校正。再用全站儀對格構柱中心點坐標進行復核，通過定位器上的定位螺桿進行位置校正。此步驟極為關鍵，這一步若控制不好標高及位置，則在后續步驟中不易修正。

2.2.8 混凝土澆筑

由于原始地面高差太大(1～2 m)，格構柱頂標遠低于地面抬高，現場制作專用操作平臺來解決施工人員作業的問題，可減小土方開挖量，如圖7所示。

圖7 格構柱操作平臺平、立面圖

開始灌注混凝土時，首批灌注混凝土的數量應能滿足導管首次埋置深度(≥1.0 m且<3 m)和填充導管底部的需要，防止泥漿回流進入導管。立柱樁頂標高比設計標高超灌1.5 m，以保證柱與樁連接位置的無松散混凝土，有足夠的混凝土強度。

澆筑完成后立即再次進行鋼格構柱中心坐標和頂標高的復核，若發現誤差超過允許范圍，則用定位器進行最終校正。

2.2.9 樁孔回填

拆除定位器和護筒后，及時進行樁孔回填，以保護格構柱。回填之前樁孔周圍作好安全措施，回填材料采用粗沙，回填時在格構柱周邊要均勻、密實地進行，避免回填不平衡擠偏格構柱。安排專人每天定期檢查回填情況，若發現格構柱周邊有塌孔現象，則立即安排二次回填。

回填完成后，為避免機械破壞格構柱，對已經回填完畢的格構柱進行保護，利用廢鋼筋加工鋼筋籠，并刷紅白漆。

3 常見問題及解決措施

3.1 漏漿

這種情況碎石或者流沙中常見，特別是在有地下水流動的地層中鉆進時，稀泥漿向孔壁外漏失。

遇到漏漿情況及時往孔里加膨潤土，使稠度增加，用鉆桿來回攪動，直到不漏漿為止，同時趕緊安排人員向泥漿池內造漿。

3.2 塌孔

若遇到塌孔現象，塌孔嚴重的護筒都下不去，可嘗試用挖掘機掏出三到四米再進行換填，壓實后再鉆，邊鉆邊下護筒，若護筒孔邊塌可用挖掘機填實夯實，鉆孔要盡量做到慢進尺，盡量不破壞護壁泥皮同時應減少鉆頭內鉆渣掉入孔內破壞泥漿的配比。

3.3 浮籠

在灌注過程中發現鋼筋籠上浮時，應及時減緩灌注速度，在保證導管有足夠埋深的情況下，快速提升導管，待鋼筋籠回到設計標高的位置再拆除導管，如果導管埋深不夠拆除導管時則將導管快速提升，然后再緩慢放下導管，如此反復直到鋼筋籠回到設計標高位置。

3.4 縮孔

根據地勘報告，提前分析易出現縮孔或者塌孔的地區，鉆進過程中應將每進尺控制在30厘米左右，緩慢的提升鉆頭，能有效控制縮孔。

3.5 堵管

在混凝土灌注過程中，混凝土在導管中無法順利下落，首先應借用吊車上下抖動導管，仍然不行則將導管拔出清理導管內堵塞的混凝土后，重新安裝導管至混凝土下足夠埋深，繼續灌注。

3.6 導管進水

由于首盤混凝土封底失敗或者灌注過程中導管接頭不密封導致導管進水，或者灌注過程中將導管拔脫，當封底失敗時應及時將導管，鋼筋籠拔出，用鉆機將孔底混凝土掏出重新安裝，鋼筋籠導管，清空合格后重新灌注，若灌注量少時發生堵管也可以利用此方法。

4 結 論

將格構柱定位裝置、接長器、防卡管裝置應用到格構柱施工過程中，將格構柱樁垂直度控制在8 mm以內，解決了施工中的深基坑支護體系中的技術難題。主要結論如下：

(1)充分利用格構柱自身的重力的同時，借助定位器裝置，可快速、精準、高效地完成格構柱的定位工作。

(2)當地面標高遠高于格構柱頂標高時，使用操作平臺和格構柱接長器，便于定位，可減少土方開挖量。

(3)格構柱底部加焊的喇叭形鋼筋，在下放至鋼筋籠前，將喇叭口收緊，待格構柱與鋼筋籠焊接完成后，打開喇叭口，將其與鋼筋籠焊在一起。此措施可方便格構柱放入鋼筋籠，同時，防止拔除導管時，格構柱底角卡管。