孫曉東

(中煤邯鄲中原建設(shè)監(jiān)理咨詢有限責(zé)任公司，河北邯鄲 056031)

1 工程概況

天津?yàn)I海國(guó)際機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建配套交通中心工程位于濱海國(guó)際機(jī)場(chǎng)T1航站樓北側(cè)進(jìn)出港廣場(chǎng)及其東側(cè)的空地下。機(jī)場(chǎng)交通中心工程占地面積約60 000 m2，建筑面積約112 398 m2，投資估算約29億元，基坑最深約24 m。包括地鐵2號(hào)線機(jī)場(chǎng)站(含站廳、站臺(tái)層)及區(qū)間預(yù)留(蓋挖區(qū)間)工程，京津城際鐵路機(jī)場(chǎng)站(含站廳、站臺(tái)層)，地下停車場(chǎng)工程，換乘通道工程，t 2航站樓連接通道工程，集散大廳工程。根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，將機(jī)場(chǎng)交通中心工程整體劃分為四個(gè)土建施工合同段。除1標(biāo)段7區(qū)車庫(kù)出口、3標(biāo)段5區(qū)集散大廳和4標(biāo)段6區(qū)連接通道采用明挖順作法施工外，其余所有結(jié)構(gòu)主體工程全部采用蓋挖逆作法施工。中間豎向支撐結(jié)構(gòu)全部采用永久性鋼管柱，鋼管柱下部基礎(chǔ)為混凝土鉆孔灌注樁。根據(jù)結(jié)構(gòu)跨度不同，結(jié)構(gòu)永久性鋼管柱分別采用φ900 mm，φ1 100 mm和φ1 200 mm三種類型，鋼管柱長(zhǎng)度主要是13.55 m和23.96 m兩種，最長(zhǎng)的可達(dá)到25.97 m;灌注樁有φ2 200 mm直樁和φ2 200 mm～φ3 200 mm擴(kuò)孔樁兩種類型，直樁的有效樁長(zhǎng)主要是37 m，擴(kuò)孔樁的有效樁長(zhǎng)主要是40 m，其中擴(kuò)孔樁最長(zhǎng)的可達(dá)到58 m?？偣彩褂弥虚g樁柱463根(不含293根臨時(shí)格構(gòu)柱)。全部采用HPE液壓垂直插入的工藝進(jìn)行施工。

2 HPE插入鋼管柱工藝

1)HPE液壓垂直插入機(jī)就位。灌注樁混凝土澆筑至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，重新放出樁位中心，并將十字線標(biāo)記在護(hù)筒上。復(fù)核樁位后，使HPE液壓插入機(jī)的定位器中心與樁位中心在同一垂直線上。

2)調(diào)整HPE液壓垂直插入機(jī)垂直度。就位對(duì)中后，HPE液壓插入機(jī)可手動(dòng)、自動(dòng)調(diào)整水平度，滿足要求后即可吊裝鋼管柱入孔，并重新復(fù)核中心位置。

3)吊裝鋼管柱。根據(jù)鋼管柱的長(zhǎng)度，為保證吊裝時(shí)不產(chǎn)生變形、彎曲，采用兩臺(tái)吊車三點(diǎn)抬吊，將鋼管柱垂直緩慢放入HPE垂直插入機(jī)上。

4)校正鋼管柱的垂直度。鋼管柱吊放至HPE垂直插入機(jī)內(nèi)，利用給觀眾的自重下放到孔內(nèi)一定深度后，安裝定位抱緊裝置，由HPE垂直插入機(jī)抱緊鋼管柱，采用兩臺(tái)經(jīng)緯儀雙向復(fù)測(cè)鋼管柱垂直度。滿足設(shè)計(jì)要求后，為絕對(duì)保證鋼管柱的垂直度不大于1/500，在鋼管柱上再安裝一個(gè)垂直傳感器，雙重監(jiān)測(cè)鋼管柱垂直插入精度。

5)HPE垂直插入機(jī)插入鋼管柱。垂直度校正完成后，開始由HPE垂直插入機(jī)進(jìn)行插入鋼管柱。由HPE垂直插入機(jī)將鋼管抱緊，由液壓插入裝置的液壓下壓力將鋼管柱下壓插入混凝土內(nèi)，當(dāng)插至混凝土頂面后，再次復(fù)測(cè)鋼管垂直度。此時(shí)可根據(jù)HPE垂直插入機(jī)自身的垂直儀、經(jīng)緯儀及鋼管柱上安裝的垂直儀傳感器反映到電腦上的信號(hào)來(lái)確定鋼管柱的垂直度，滿足垂直度要求后將鋼管柱進(jìn)行抱緊固定。

6)鋼管柱四周回填碎石并排除泥漿。鋼管柱插入完成后，用碎石填充鋼管柱四周至柱頂，填充時(shí)需四周均勻填入，防止單側(cè)填入過(guò)多造成鋼管柱偏位、彎曲，邊回填邊將孔內(nèi)泥漿排除。碎石回填高度在永久性鋼管頂標(biāo)高以下800mm，上部等工具柱拆除后回填。

7)鋼管柱內(nèi)澆筑混凝土。鋼管柱四周回填碎石、排漿完成待灌注樁混凝土達(dá)到終凝時(shí)工具柱割除后即可進(jìn)行鋼管柱內(nèi)下放鋼筋籠澆筑混凝土，鋼管柱內(nèi)的混凝土不易灌注過(guò)高，至鋼管柱頂標(biāo)高以下200 mm～300 mm即停止灌注;鋼管柱內(nèi)的混凝土采用導(dǎo)管混凝土灌注。

8)回填孔口拔除鋼護(hù)筒。HPE液壓垂直插入機(jī)移位后，用碎石將上部孔口回填至地面以下300 mm，并將鋼護(hù)筒拔除，在孔口澆筑混凝土保護(hù)下部鋼管柱。

3 施工難點(diǎn)分析及對(duì)應(yīng)措施

3.1 灌注樁的垂直度偏低，鋼管柱垂直度要求較高

1)基坑開挖深度大，鉆孔樁上部空鉆最大深度可達(dá)22 m左右。灌注樁的垂直度偏差為不大于1%(詳見JCJ 94-2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范第6.2.4的規(guī)定)，而鋼管柱垂直度偏差為不大于2‰。由于灌注樁的垂直度偏低，對(duì)鋼管柱插入的垂直度造成困難。

2)提高灌注樁的垂直度。首先采用先進(jìn)的施工設(shè)備和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)豐富的操作人員，在設(shè)備上采用大功率旋挖鉆機(jī)成孔，采用旋挖鉆機(jī)的最大扭矩在250 kN·m以上。并且將工程樁的垂直度提高到不大于3‰，盡量為鋼管柱的插入提供方便。

3.2 對(duì)工程樁混凝土的緩凝時(shí)間要求較長(zhǎng)

1)考慮到插入鋼管的時(shí)間較長(zhǎng)，一般的混凝土凝結(jié)時(shí)間根本無(wú)法滿足要求，要求混凝土必須有足夠的緩凝時(shí)間，才能保證鋼管柱能夠順利插入。因此必須保證混凝土的凝結(jié)時(shí)間在插入鋼管柱完成之后，否則將會(huì)造成鋼管柱無(wú)法正常插入。

2)對(duì)此混凝土的緩凝時(shí)間最為重要。緩凝時(shí)間過(guò)短，則會(huì)對(duì)后續(xù)的鋼管柱正常插入帶來(lái)困難。緩凝時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則會(huì)影響鋼管柱插入后的穩(wěn)定。所以控制好混凝土的緩凝時(shí)間是全部鋼管柱正常插入的重點(diǎn)工作。經(jīng)過(guò)全面分析各種因素并經(jīng)過(guò)認(rèn)真的計(jì)算后，最終確定采用緩凝時(shí)間不小于36 h的超緩凝混凝土。

3.3 鋼筋籠內(nèi)徑內(nèi)空間小，鋼管柱中心校正困難

1)在灌注樁內(nèi)安裝鋼管柱，鋼管柱的法蘭盤最大直徑達(dá)1.7 m，而灌注樁內(nèi)鋼筋籠內(nèi)徑僅為1 836 mm，兩側(cè)間隙僅為68 mm，由于鋼筋籠內(nèi)部的空間過(guò)于狹小，對(duì)鋼管柱最終的校正帶來(lái)了極大的困難。2)將鋼筋籠上口加大。首先將鋼管柱底標(biāo)高以上成孔直徑適當(dāng)增大，將直徑增大至2 300 mm。再將鋼筋籠加工時(shí)對(duì)插入鋼管柱部位的鋼筋籠直徑放大100 mm，做成喇叭口形式，即鋼筋籠上口內(nèi)徑為1 936 mm。使鋼筋籠與鋼管柱法蘭之間的間隙增大至118 mm，在成孔垂直度偏差位不大于3‰時(shí)22 m孔深偏差73 mm，還有43 mm間隙允許鋼筋籠安裝偏差，從而保證鋼管柱在鋼筋籠內(nèi)部校正的活動(dòng)空間。

3.4 地下水位高，浮力大，下插困難

1)由于地下水位高的原因，造成鋼管柱的自重相對(duì)較輕，鋼管柱底部封閉插入樁基混凝土中，并且鋼管柱法蘭直徑較大(1 100 mm鋼管混凝土柱法蘭直徑達(dá)1 700 mm)，更加增大了向上的浮力。造成鋼管柱無(wú)法靠自重支撐插入到設(shè)計(jì)標(biāo)高，必須有可靠的技術(shù)措施。2)增加柱內(nèi)配重。在直徑為600 mm鋼管內(nèi)澆筑混凝土，在混凝土終凝后形成配重。配重的重量根據(jù)鋼管柱的長(zhǎng)度計(jì)算浮力在6 t～12 t之間。當(dāng)鋼管柱下至一定深度后泥漿的浮力大于鋼管柱自重時(shí)無(wú)法繼續(xù)下沉，必須在鋼管柱內(nèi)加放配重。確保重力下放使鋼管柱法蘭下至HPE垂直插入機(jī)底部，保證鋼管柱順利插入到設(shè)計(jì)標(biāo)高。

3.5 鋼管柱插入垂直度控制難度大

1)鋼管柱在插入過(guò)程中是不斷活動(dòng)變化的，其垂直度難以掌握，給其垂直度的控制造成困難。

2)同時(shí)采用兩臺(tái)經(jīng)緯儀和兩臺(tái)傾角垂直度監(jiān)測(cè)傳感器。首先在兩個(gè)不同的方向，同時(shí)使用兩臺(tái)經(jīng)緯儀觀測(cè)并校正鋼管柱垂直度，以保證其在X，Y兩個(gè)方向上的垂直。并在鋼管柱的第二道法蘭盤上相互呈90°角的兩個(gè)位置上安裝兩個(gè)垂直度檢測(cè)傳感器，同時(shí)將傳感器與電腦連接。傳感器將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳到電腦上，通過(guò)對(duì)電腦上數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，來(lái)判斷鋼管柱的垂直度。使鋼管柱的垂直度得到有效保障。

4 結(jié)語(yǔ)

在施工過(guò)程中通過(guò)上述措施的處理，使鋼管柱得到了順利的的完成。并通過(guò)對(duì)該工程土方開挖后的鋼管柱進(jìn)行實(shí)體檢查，證明鋼管柱的施工質(zhì)量確實(shí)得到了保證。再次驗(yàn)證了上述處理方法是科學(xué)合理的。

［1］ JCJ 94-2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］ CECS 28∶90，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程［S］.

［3］ 浙江鼎業(yè)基礎(chǔ)工程有限公司.HPE液壓垂直插入鋼管柱工法［Z］.