陳 琦

（上海廣聯(lián)環(huán)境巖土工程股份有限公司，上海 200444）

1 工程概況

廣州市越秀區(qū)恒基中心地塊項目，位于廣州市越秀區(qū)，東臨海珠廣場，南鄰珠江，屬于繁華鬧市區(qū)，定位為大型商業(yè)綜合體和超5A級甲級寫字樓。項目建筑面積23萬m2，用地面積2.06萬m2，包含南、北2棟塔樓。其中，北塔30層，建筑高度約150m；南塔設(shè)計地下室5層、裙樓7層、塔樓20層，建筑高度約100m。項目周邊建筑物林立，醫(yī)院、電力公司、博物館、地鐵車站都與之毗鄰，環(huán)境保護要求高。

2 一樁一柱設(shè)計情況

該工程南塔設(shè)計地下室5層、裙樓7層、塔樓20層，建筑高度約100m。設(shè)計共176根鉆孔灌注樁，其中30根純工程樁、146根立柱樁。鋼立柱分為圓柱、矩形柱和異形柱3種，共26種截面規(guī)格（其中圓形鋼柱119根11種截面，矩形鋼柱25根13種截面，異形鋼柱2根2種截面）。支承樁分為19種類型，樁徑在φ1000～2500mm，共8種樁徑，其中有4種樁徑38根樁設(shè)計為擴底樁，擴底最大直徑為φ3500mm。根據(jù)不同的樁徑、不同規(guī)格鋼立柱、擴底情況，形成了52種不同類型的組合。該工程樁樁型均為端承摩擦樁，采用旋挖成孔灌注樁。

3 工程特點、難點

鋼立柱有水平方向性要求，水平調(diào)控難度大。吊裝鋼柱長約30m，最大重量54t，吊裝危險性大；鋼立柱垂直度控制偏差要求≤1/1000，在全國范圍內(nèi)尚屬首例。為了克服常規(guī)后插、先插法施工鋼立柱的不足，結(jié)合本工程的立柱規(guī)格多、精度要求高的特點，在已有技術(shù)基礎(chǔ)上進行改進、升級，研制出了更為先進、高效、可靠的高精度鋼立柱調(diào)垂架液壓自動調(diào)垂的施工設(shè)備與方法。

4 立柱樁總體施工方案

4.1 成孔針對性措施

樁孔孔壁的穩(wěn)定性與垂直度是立柱樁順利實施的前提，因此該項目根據(jù)項目特點采取了以下針對性措施，取得了較好的成效。

（1）區(qū)別于常規(guī)工程樁施工，一樁一柱在成孔完成后，其清孔、下籠、鋼立柱安裝、調(diào)垂、砼澆筑等工序作業(yè)時間較長且不穩(wěn)定地層厚，確保孔內(nèi)安全是順利進行鋼立柱調(diào)垂、成樁的先決條件。結(jié)合場內(nèi)地質(zhì)情況，需采用長護筒罩住不穩(wěn)定地層。因各項目情況各有差異，在進行類似工程施工時，可參照采取此措施，鋼護筒的長度根據(jù)地層情況確定。

（2）成孔垂直度的控制。成孔垂直度的控制是后續(xù)進行鋼立柱垂直度調(diào)節(jié)的前提條件。針對鋼筋籠與鋼立柱設(shè)計凈間隙較小的情況，為確保鋼立柱下放入孔內(nèi)后能順利調(diào)垂，自我提高要求確保旋挖鉆進成孔的垂直度不大于1/300，這也是本工程質(zhì)量控制的一個重大難點。由于地層各層軟硬程度不同，旋挖鉆機在成孔過程中很容易發(fā)生斜孔，尤其是在軟硬交接、巖面傾斜時；另據(jù)旋挖鉆機自身鉆孔的特點，其原理是動力頭驅(qū)動鉆桿，靠鉆桿或鋼絲繩加壓進行成孔鉆進，其本身特性就決定了容易發(fā)生偏孔，根據(jù)鉆進加壓的情況，基本都是朝鉆機右前方偏斜。受以上幾種因素的影響，成孔垂直度控制不論是施工技術(shù)組織的可行性，還是整個項目的進度、成本方面，都是勢必要解決的難題。為此，項目部采取了幾種措施，且得到了較好的成效，有效確保了后續(xù)鋼立柱安裝調(diào)垂工作。①根據(jù)鉆孔直徑，選用恰當(dāng)?shù)拇蠊β市阢@機鉆進成孔，大功率鉆機憑借自身重量大、扭矩大、穩(wěn)定性好等特點，對成孔的垂直度、效率都有很好的保證。②采取分級成孔、擴孔的形式鉆進成孔。大直徑的樁孔，根據(jù)直徑情況分2～4級成孔，這樣做的好處是在前一級鉆孔出現(xiàn)偏移的情況下，后一級能及時糾偏；另一個好處是分級成孔會大大提高成孔鉆進效率。③采用筒式鉆頭對巖層進行環(huán)切，利用筒鉆鉆進對巖層切削，再用撈渣斗挖除巖屑。筒鉆切削鉆進能起到一定的導(dǎo)正作用，在進入巖層一定深度且垂直度能符合要求后，可換截齒鉆頭繼續(xù)正常鉆進。值得注意的是，在軟硬交接層鉆進時，適當(dāng)放慢鉆進速度，待入巖一定深度后使用正常速度鉆進。④將場內(nèi)巖層的起伏情況和旋挖鉆機自身特性相結(jié)合，調(diào)整旋挖鉆機站位。如巖層向西北方向傾斜，鉆機可向東南向站位，鉆機頭朝西南。實踐證明，調(diào)整旋挖鉆機站位對成孔垂直度控制能起到一定作用。⑤成孔鉆進過程，利用超聲成孔檢測儀進行孔壁檢測，適時掌握成孔偏斜情況，來指導(dǎo)旋挖鉆機操作人員進行正確的操作、糾偏。

4.2 調(diào)垂注意事項與原理

（1）調(diào)整注意事項。鋼立柱在安裝時因吊點位置設(shè)置、吊索具長度不完全一致，且由于地內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，在吊裝、安裝過程中，難免出現(xiàn)傾斜。為避免該現(xiàn)象造成的后期上層施工的偏移，需在安裝鋼立柱時使用高精度鋼立柱調(diào)垂架液壓自動調(diào)垂系統(tǒng)對其姿態(tài)進行調(diào)節(jié)，使其達到要求的垂直精度，符合要求后固定于孔口調(diào)垂架，澆筑樁身柱內(nèi)混凝土完成成樁作業(yè)。

（2）調(diào)垂原理。調(diào)垂液壓系統(tǒng)根據(jù)測斜儀適時監(jiān)測鋼立柱安裝時的角度偏差，自動或人工操作完成調(diào)垂工作。液壓系統(tǒng)采用雙泵系統(tǒng)，低壓大流量快速補油，高壓小流量精確調(diào)垂。液壓泵站的油箱采用全封閉結(jié)構(gòu)，避免環(huán)境對液壓油液造成的影響。液壓主管路采用快速接頭安裝，便于拆裝。調(diào)垂系統(tǒng)由2層水平油缸和1組頂升油缸組成，垂直頂升油缸用于調(diào)整平臺水平，水平調(diào)節(jié)缸用于調(diào)整鋼立柱垂直，每一只油缸上均安裝有液壓鎖，防止卸壓。

4.3 調(diào)垂方法、機具與測斜

（1）調(diào)垂方案。采用地面調(diào)垂架方式進行調(diào)垂，地上鋼柱可調(diào)高度為4.2m；柱身設(shè)置高精度傾角儀進行垂直度動態(tài)監(jiān)控輔助調(diào)垂。灌注樁成孔、鋼筋籠安裝工序結(jié)束后，根據(jù)鋼立柱調(diào)垂監(jiān)控儀顯示的調(diào)整量，利用調(diào)垂架四個方向的油缸對鋼立柱姿態(tài)調(diào)節(jié)，使其達到要求的垂直精度。高精度傾角儀在鋼柱安裝完成后二次清孔、砼灌注至柱底、回填碎石等每道工序?qū)崟r顯示鋼柱的垂直精度、調(diào)整量，作業(yè)人員按監(jiān)控儀顯示的調(diào)整量進行調(diào)節(jié)，以確保鋼柱最終的垂直精度符合要求。

（2）調(diào)垂架工具。由工字鋼加工而成，設(shè)有上、下2層8只調(diào)節(jié)油缸和4只頂升油缸，中上部設(shè)置2根扁擔(dān)梁用于架設(shè)和固定鋼立柱。頂面為立柱安裝、混凝土灌注的操作平，四面裝有安全防護欄桿。使用時，四腳鋪設(shè)路基板（見圖1）。

圖1 調(diào)垂架示意圖

（3）垂直度監(jiān)測儀。①操作面板。控制箱本地控制面板操作如下：系統(tǒng)通電，紅色指示燈亮?！皢印睘殍€匙開關(guān)，打開后，綠燈亮。②觸摸屏控制（見圖2、圖3）。初始值標(biāo)定：首次使用時，必須對已安裝好的傾角儀進行初始值標(biāo)定（即置零）。數(shù)據(jù)儲存：調(diào)整完畢后，根據(jù)需要，按下“數(shù)據(jù)儲存”按鈕，該時刻數(shù)據(jù)儲存至硬盤。調(diào)整豎向位置輸入：豎向距離為傾角儀到調(diào)節(jié)油缸的垂直距離。由于傾角儀檢測到的數(shù)據(jù)為角度信號，根據(jù)不同的高度，需要進行調(diào)節(jié)的數(shù)值不同，因此在輸入“調(diào)整豎向位置”時，應(yīng)確保數(shù)值的準確性。傾斜角度：界面上顯示的傾斜角度X/Y為傾角儀檢測到的角度數(shù)值，置零后，若出現(xiàn)偏移，則該處會出現(xiàn)相應(yīng)偏移的角度。調(diào)整過程中，由于傾角儀安裝的鋼立柱姿態(tài)產(chǎn)生變化，該數(shù)值也會出現(xiàn)相應(yīng)的變動。調(diào)整完畢后，靜置鋼立柱，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后可觀察其傾斜角度，判斷是否需繼續(xù)調(diào)整。

圖2 開機畫面

圖3 監(jiān)控界面

（4）接線方式。傾角監(jiān)控儀提供220V電源接口和傾角儀數(shù)據(jù)線接口。

（5）傾角儀。H系列角度傳感器是一款高精度水平傳感器，采用標(biāo)準工業(yè)電器接口，可長距離傳輸輸出信號，抗干擾性強，是工業(yè)設(shè)備監(jiān)測的好幫手。產(chǎn)品采用最新的工藝生產(chǎn)，對溫度誤差和非線性誤差做出了精確的補償和修正，長期穩(wěn)定性小于0.002°，準確度高、體積小、承受沖擊震動能力佳，產(chǎn)品內(nèi)置抗射頻，采用抗電磁干擾電路，尤其適合應(yīng)用地下非開挖型機械及其他惡劣工業(yè)環(huán)境。①吊裝調(diào)直架就位，對中、調(diào)平。使調(diào)直架中心與樁中心保持一致，觀察調(diào)直架上的水平儀，調(diào)節(jié)4只頂升油缸，使調(diào)直架水平，并予以固定。②連接好工具柱，事先將傾角儀固定在鋼立柱上端，使傾角儀基本水平（使X和Y軸和鋼立柱上標(biāo)注的軸線方向保持一致）。③使用2臺履帶吊車和吊具吊起鋼立柱，底部脫離地面。通過測量儀器兩個方向校正，使鋼立柱保持堅直。④將傾角儀正確接入傾角監(jiān)控箱，保證信號正常。⑤進入控制頁面，通過觸摸屏輸入調(diào)整位置數(shù)值，屏幕上顯示偏移值。⑥調(diào)垂開始前，鋼立柱插入前保持堅直時，按“置零”按鈕。⑦下放鋼立柱至設(shè)計標(biāo)高，上層4只液壓油缸調(diào)整使鋼立柱中心與樁中心重合。⑧觀察垂直度監(jiān)測儀屏幕上角度和位移變化，指導(dǎo)調(diào)整對應(yīng)油缸的行程，使鋼立柱垂直度達到設(shè)計要求。調(diào)整完畢后，靜置鋼立柱，角度穩(wěn)定后，對鋼立柱予以固定。⑨砼灌注過程中，密切觀察鋼立柱垂直度的變化情況，可根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)情況再次調(diào)節(jié)、固定。完畢后，可點擊“數(shù)據(jù)儲存”按鈕儲存。

5 結(jié)束語

廣州市越秀區(qū)恒基中心地塊項目通過精心部署，利用自主研制的高精度鋼立柱調(diào)垂系統(tǒng)，成功完成了一樁一柱的施工任務(wù)，達到了設(shè)計目標(biāo)，取得了業(yè)主、總包、監(jiān)理單位及到現(xiàn)場參觀同行的一致好評。