逆作鋼管柱樁心快速定位裝置的研制與應(yīng)用

劉 堅(jiān)

上海建工一建集團(tuán)有限公司 上海 200120

1 工程背景

某超高層酒店式公寓地下4層，采用逆作法施工，逆作施工的鋼管柱由樁基單位施工完成，鋼管柱為圓環(huán)形鋼管混凝土柱，圓環(huán)柱直徑為700 mm×25 mm，共計(jì)75根；地下室1—3層與鋼立柱連接的結(jié)構(gòu)梁全部為鋼梁，鋼梁端部需切成與鋼管柱同直徑的圓形弧口，并與鋼管柱側(cè)壁焊接，鋼梁為廠內(nèi)加工，鋼梁下料長度為2根鋼立柱凈間距，故現(xiàn)場鋼管柱樁心定位精度將直接影響鋼梁下料尺寸。

圖1為相鄰鋼管柱測量樁心間距及樁身凈距換算的正視圖和俯視圖。

圖1 相鄰鋼管柱測量樁心間距及樁身凈距換算正視和俯視示意

土方開挖露出鋼管柱頂時，即開始進(jìn)行鋼管柱的樁心定位，通過精確定位相鄰鋼管柱的樁心距離可計(jì)算出相鄰鋼管柱的凈距。

2 樁心定位裝置研制技術(shù)路線

通過對已施工鋼管柱實(shí)體形狀、尺寸、變形情況等現(xiàn)場摸排，對以往已施工鋼立柱樁心定位方案進(jìn)行分析，研制一套實(shí)用性強(qiáng)、效率高的鋼管柱樁心快速定位裝置：

1）統(tǒng)計(jì)分析現(xiàn)場已施工完成的鋼立柱的具體變形情況以及變形后的尺寸等。

2）通過施工模擬研制一套實(shí)用的樁心快速定位裝置。

3）通過現(xiàn)場試驗(yàn)，不斷優(yōu)化該裝置的配置，確保該裝置的實(shí)用性、高效性。

4）通過分析樁心定位裝置技術(shù)原理、操作方式，形成一套系統(tǒng)的樁心快速定位技術(shù)，可為類似項(xiàng)目提供借鑒[1-2]。

3 樁心定位裝置的構(gòu)造

1）樁心定位裝置由刻度盤、可調(diào)底座、水準(zhǔn)氣泡、線錘、把手構(gòu)成（圖2）。

圖2 樁心定位裝置

2）刻度盤為柱狀、有較強(qiáng)剛度的透明材料件，可采用5～10 mm透明的高強(qiáng)度亞克力板制成，刻度盤制成圓形，尺寸較理論的鋼立柱直徑大（如直徑700 mm的鋼立柱可制成直徑750 mm的刻度圓盤，通過多出的50 mm刻度讀數(shù)可反映出鋼管柱實(shí)際成形后的變形情況）。

3）在刻度盤上X、Y方向設(shè)刻度尺，共4個，分別沿刻度盤徑向延伸，中心孔處為零點(diǎn)，終點(diǎn)為刻度盤圓柱外邊線，刻度尺相互垂直將刻度盤分成4等分，刻度尺形成毫米刻度尺，以精確控制刻度盤與鋼管柱的相對位置。

4）刻度盤上設(shè)2個水準(zhǔn)氣泡，氣泡隔開布置在刻度盤X、Y向上，監(jiān)測刻度盤是否水平。

5）刻度盤下部設(shè)置可調(diào)底座支撐，可調(diào)底座支撐形成多個支撐腳，間隔布置在刻度盤的底部，每個支撐腳在豎直方向上的高度可調(diào)。每個支撐腳分別包括支撐部和調(diào)節(jié)部。支撐部為柱狀，與刻度盤相連，設(shè)有沿其軸向延伸的調(diào)節(jié)孔，調(diào)節(jié)孔內(nèi)設(shè)有內(nèi)螺紋；調(diào)節(jié)部的上端設(shè)有外螺紋，在調(diào)節(jié)孔內(nèi)以螺紋連接，刻度盤的水平度由可調(diào)底座控制，可調(diào)底座支撐上下端點(diǎn)不發(fā)生移動，通過扭動調(diào)節(jié)盤可使底座上下伸縮。

6）刻度盤的中心設(shè)有直徑1 mm的中心孔，線錘穿過刻度盤中心孔處豎直向下延伸至鋼立柱中心。

7）線錘由吊線和倒三角的錐形錘組成，吊線一端與錐形錘相連，錐形錘設(shè)置于刻度盤下部，另一端通過刻度盤的中心孔，下放吊線時錐形錘沿中心孔豎直向下延伸。

8）刻度盤上設(shè)2個把手；把手與刻度盤粘接固定，粘接點(diǎn)能夠承受整個樁心定位裝置的自重。

4 樁心定位裝置的操作流程

1）清理樁頂，露出圓環(huán)鋼柱，同時清理多余泥土。

2）利用卷尺尋找到樁心大致范圍后將周邊清理干凈。

3）在樁心及其周邊范圍貼橡皮泥，橡皮泥頂部平整。

4）將樁心定位裝置的可調(diào)底座端布置于鋼立柱的圓環(huán)鋼板上方，用鋼尺靠緊鋼管柱邊，鋼尺頂部緊貼刻度盤底部刻度進(jìn)行校準(zhǔn)，并使得X向兩側(cè)鋼尺與刻度盤相交點(diǎn)的讀數(shù)一致，Y向兩側(cè)鋼尺與刻度盤相交點(diǎn)的讀數(shù)一致；同時通過可調(diào)底座和水準(zhǔn)氣泡調(diào)平圓環(huán)刻度盤。

5）刻度盤調(diào)平及校準(zhǔn)完成后，下放刻度盤中心線錘，通過線錘自重下落在橡皮泥上壓出圓點(diǎn)，橡皮泥圓點(diǎn)即為鋼立柱樁心。圖3為樁心定位裝置操作示意。

圖3 樁心定位裝置操作示意

6）通過X、Y向鋼尺相交點(diǎn)讀數(shù)可判斷圓管徑向的變形情況。

5 樁心定位裝置的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及操作要點(diǎn)

1）構(gòu)成樁心定位裝置的圓環(huán)刻度盤為透明材料，且需具備一定的強(qiáng)度與剛度，確保不發(fā)生扭曲、變形。

2）構(gòu)成樁心定位裝置的可調(diào)底座應(yīng)為內(nèi)螺紋設(shè)計(jì)，確保在上下調(diào)節(jié)時與鋼柱觸碰的尖端不發(fā)生自旋轉(zhuǎn)及滑移。

3）X、Y向水準(zhǔn)氣泡的水平值需正確反映圓環(huán)刻度盤的真實(shí)水平度。

4）X向兩側(cè)的鋼尺與刻度盤相交點(diǎn)讀數(shù)相同，且Y向兩側(cè)的鋼尺與刻度盤相交點(diǎn)讀數(shù)相同。

5）線錘下放前水準(zhǔn)氣泡水平校準(zhǔn)完成，X、Y向讀數(shù)校準(zhǔn)同步完成。

6）線錘在下放過程中，不得出現(xiàn)水平擺動現(xiàn)象，需在水平方向保證靜止下放。

6 結(jié)語

與傳統(tǒng)的樁心定位工藝相比，該樁心定位裝置的測量方法不僅可以快速找出樁心，更能輔助測量鋼管柱施工后的尺寸偏差情況，且制作該樁心定位裝置的成本低，測量方法簡單，定位精度高，應(yīng)用前景廣闊。