資明玖，胡仁志，齊 琪，程 冉，孫麗鋒，寇立夫，李娟紅

（中建四局土木工程有限公司，廣東 深圳 518052）

1 工程技術(shù)背景

在逆作法深基坑施工中，立柱樁是其中較關(guān)鍵的控制分項。通常立柱樁采用格構(gòu)柱或單鋼管立柱的形式，其安裝定位方法已在較多項目中得到研究與應(yīng)用，實施亦相對較為廣泛。但鋼立柱的高精度定位一直是深基坑施工中控制的重難點，在實際應(yīng)用中通常難以有效控制。

通過對珠海IDG中心項目逆作法深基坑進行討論，研發(fā)出“超厚淤泥深基坑逆作法雙鋼管立柱高精度安裝”施工技術(shù)。該技術(shù)采用雙鋼管立柱作為內(nèi)支撐立柱與永久結(jié)構(gòu)柱使用，一柱兩用，其在灌注樁施工時只需要將雙鋼管立柱一并下放，對雙鋼管立柱的定位、垂直度及工藝要求較高。通過定位架與激光傾斜儀的結(jié)合使用，則很好地解決了雙鋼管樁高精度定位安裝的問題；通過調(diào)節(jié)泥漿配比及采用先插法安裝雙鋼管立柱等技術(shù)，使雙鋼管立柱在淤泥地質(zhì)樁的成孔與雙鋼管成型的質(zhì)量得到保證。

2 工程概況

2.1 設(shè)計概況

IDG中心項目基坑工程項目位于廣東省珠海市橫琴新區(qū)富城道東側(cè)、琴海北路南側(cè)、富民道西側(cè)、興盛五路北側(cè)。基坑面積約為17 328m2，周長約為506m，基坑開挖深度為17～20m。基坑采用主體結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土地下連續(xù)墻+3道混凝土內(nèi)撐板支護形式，基坑安全等級為一級。

2.2 基礎(chǔ)概況

本項目在塔樓區(qū)域采用雙鋼管內(nèi)支撐立柱作為永久結(jié)構(gòu)柱。雙鋼管立柱樁共11根，雙鋼管直徑為700，800mm，長度為22.75m（包括9.1m措施管長度），雙鋼管立柱嵌入樁內(nèi)1.5m，樁徑2 400～2 600mm，樁長38～45m，成孔深度約70m。地層中存在5.20～16.70m的超厚流塑狀淤泥，平均淤泥厚度約16m。

3 主要技術(shù)創(chuàng)新點

3.1 雙鋼管立柱制作

鋼管立柱在加工廠加工完成，鋼管制作應(yīng)符合設(shè)計與相關(guān)規(guī)范。雙鋼管在加工對接時，應(yīng)保證加工焊接平臺足夠水平，否則將造成對接后的鋼管不垂直。雙鋼管之間采用Q345B材質(zhì)綴板間距2 000mm雙面連接，上下管口均用同管徑的圓鋼板封口，鋼管接長采用加內(nèi)襯管對接。為保證垂直度，所有的鋼管立柱需延長鋼管立柱頂標(biāo)高至地面以上約3.5m，即為加長措施管，也在加工場將其對接加長成一個整體（見圖 1）。

圖1 雙鋼管立柱加工制作調(diào)節(jié)

3.2 雙鋼管立柱定位調(diào)節(jié)支架安裝與定位

在混凝土平臺上將定位調(diào)節(jié)支架的點位進行測量放樣，并用鋼釘及油漆做好標(biāo)記。將雙鋼管定位調(diào)節(jié)支架吊放至混凝土平臺上，使其與之前測放的點位重合。定位調(diào)節(jié)支架調(diào)平、固定。用水平尺測量雙鋼管定位調(diào)節(jié)支架是否平整，平整度偏差控制在±5mm。若偏差超過要求，則采用鋼墊板進行塞填，使其滿足平整度要求。之后再對定位調(diào)節(jié)支架4個柱角采用M20膨脹螺栓打入混凝土平臺進行固定（見圖2）。

圖2 定位平臺硬化處理示意

3.3 雙鋼管立柱吊裝

鋼管立柱起吊前，在加工廠將雙鋼管立柱前后端分別安裝激光調(diào)直儀器與接收板，并將其調(diào)平。在其中一根鋼管上安裝固定激光傾斜儀與接收板，激光傾斜儀發(fā)射的激光與接收板的中點對中，即激光對中線此時與雙鋼管的中心線處于平行狀態(tài)，激光對中線發(fā)生傾斜則直接反映雙鋼管立柱的傾斜狀態(tài)。鋼管立柱沉入孔內(nèi)時，可使用水平靠尺或經(jīng)緯儀調(diào)節(jié)鋼管樁的垂直度。鋼管立柱安裝好后，根據(jù)儀器顯示傾角調(diào)節(jié)鋼管立柱的垂直度。鋼管立柱樁吊放時必須做到精確定位，樁位中線與鋼管立柱樁中線之間的誤差取值范圍必須小于5mm，對垂直度偏差的取值范圍必須小于3‰（見圖3）。

圖3 雙鋼管立柱安裝示意

3.4 雙鋼管立柱調(diào)節(jié)與固定

1）雙鋼管下放完成后，通過激光傾斜儀連接的計算機顯示儀實時反映雙鋼管x、y軸的垂直度狀態(tài)，樁位則通過在定位調(diào)節(jié)支架測放的點位拉“十”字線進行復(fù)核。實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集和輸出，當(dāng)鋼管立柱存在一定偏斜時，傾斜儀就會有一個角度實時輸出，也就是鋼管立柱的軸線與傾斜儀的鉛垂線兩者間的物理角度數(shù)據(jù)實時輸出。

2）雙鋼管調(diào)節(jié)主要采用定位調(diào)節(jié)支架上設(shè)置的6個10t千斤頂進行4個方向的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)完成后將千斤頂頂緊。同時，根據(jù)不同工況下實際的反饋信息來判定偏移方位，相對應(yīng)地合理調(diào)節(jié)支架的千斤頂，必須保證激光傾斜儀實時監(jiān)測的位移讀數(shù)x、y軸的偏差值滿足工程要求，此時方代表針對雙鋼管立柱垂直度調(diào)節(jié)的工作環(huán)節(jié)全部完成。

3）雙鋼管調(diào)節(jié)完成后，采用4塊200cm×200cm×20cm的三角板將雙鋼管焊接固定在定位調(diào)節(jié)支架上（見圖4）。

圖4 雙鋼管立柱調(diào)節(jié)固定

4 施工工藝流程及操作要點

4.1 施工工藝流程

測量放樣→埋設(shè)鋼護筒→定位平臺混凝土硬化→鉆機成孔→終孔→一次清孔→（鋼筋籠制作）→吊裝鋼筋籠→安裝定位架→（雙鋼管制作）→吊裝雙鋼管→定位調(diào)節(jié)固定→二次清孔→澆筑水下混凝土→定位復(fù)測。

4.2 操作要點

4.2.1 測量定位

在現(xiàn)場施工中，必須嚴(yán)格按照施工圖紙要求完成控制點的導(dǎo)線測放。首先用全站儀精確測定立柱的樁位點，然后仔細(xì)打入木樁或短鋼筋定點，并做好復(fù)測以控制誤差，再以“十字交叉法”的方式外引到護筒四周做好樁點保護工作，要求樁位的整體誤差取值范圍必須小于100mm。

4.2.2 護筒埋設(shè)

根據(jù)樁位的點位標(biāo)志，埋設(shè)好護筒進行成孔，筒孔直徑應(yīng)比設(shè)計的孔徑值大20cm，同時，護筒的高度必須在3m以上。放入護筒后，針對護筒孔需進行坑內(nèi)樁位點的二次測量，使用吊線錘校驗垂直度，再次精確校正護筒的位置和垂直度并加以固定，再將護筒與孔壁之間仔細(xì)用黏性土填實，以確保護筒位置的精確與穩(wěn)定。

4.2.3 平臺硬化

在鋼護筒埋設(shè)工作精準(zhǔn)完成后，可以先對護筒平臺周邊地表面500mm土層用磚碴進行換填，之后再澆筑C30混凝土硬化場地，混凝土厚度為400mm，內(nèi)鋪設(shè)雙層12@250×250鋼筋網(wǎng)，并保證施工完成后硬化場地的平整度偏差為10mm，以使鋼管立柱的調(diào)直支架放置能保持水平，在平臺護筒出漿口處預(yù)留200mm寬泥漿溝。

4.2.4 超厚淤泥地質(zhì)中成孔施工

對于地層中存在超厚的流塑狀淤泥，樁成孔深度超過65m，樁基成孔施工難度較大時，主要從以下2點著手。

1）調(diào)配泥漿指標(biāo) 調(diào)配更適合該淤泥地質(zhì)的泥漿指標(biāo)，保證孔壁的穩(wěn)定常規(guī)采用循環(huán)泥漿密度1.05～1.25g/m3，黏度20～30s，含砂率3%，pH值7.5～8.5，經(jīng)試驗調(diào)配后采用泥漿密度 1.15～1.30g/m3，黏度 25～35s，含砂率 5%，pH 值 8～9。

2）采用沖挖結(jié)合工藝 由于雙鋼管立柱均為大直徑樁，其樁較長，樁分布較密，且入巖較深，單獨使用沖樁機成孔，其功效較慢；單獨使用旋挖鉆機成孔，則需要特定加長鉆桿，還需要增加機械投入。故綜合該兩種成孔機械。最終采用上部土層旋挖鉆機成孔，下部入巖采用沖樁機進行接力施工。在縮短成孔時間保證進度的同時，無須增加機械投入，還可以減小淤泥段孔壁縮頸和坍孔風(fēng)險，保證成孔質(zhì)量。

鉆進過程中應(yīng)密切注意土層、巖層隨時可能產(chǎn)生的變化，如果出現(xiàn)情況，應(yīng)在土層變化處撈取渣樣進行初測，并與勘察報告相結(jié)合加以判明土層，并如實準(zhǔn)確地記錄在現(xiàn)場記錄表中，隨后應(yīng)與地質(zhì)剖面圖進行核對。作業(yè)過程中應(yīng)經(jīng)常對鉆孔中的相應(yīng)工序進行必要的監(jiān)測，及時測量泥漿比重、黏度、砂率等相關(guān)數(shù)據(jù)加以評定，如泥漿的性能指標(biāo)出現(xiàn)變化時應(yīng)及時進行調(diào)整。

4.2.5 清孔

立柱樁采用兩次清孔，一次清孔在成孔完成后進行，二次清孔在雙鋼管樁安裝完成后進行。清孔主要通過置換孔內(nèi)泥漿來解決，采用泥漿正循環(huán)系統(tǒng)進行，將導(dǎo)管下入至距孔底80～100mm，向孔內(nèi)輸入循環(huán)泥漿，通過泥漿置換把樁孔內(nèi)懸浮的泥渣輸出孔外，直到孔底沉渣清除滿足規(guī)范要求。

4.2.6 鋼筋籠制作及吊放

在鉆機鉆孔作業(yè)的同時，可以在現(xiàn)場加工制作鋼筋籠。在鋼筋籠制作過程中必須嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙和有關(guān)規(guī)范要求實施，對所用的鋼筋規(guī)格、數(shù)量及焊接制作的質(zhì)量等進行嚴(yán)格把關(guān)，制作誤差值應(yīng)嚴(yán)格控制在允許誤差取值范圍內(nèi)。鋼筋籠分節(jié)進行吊裝，并在孔口進行焊接，最后一節(jié)鋼筋籠在中間2根對稱的主筋上部焊接吊筋，吊筋長度根據(jù)孔口標(biāo)高與樁頂標(biāo)高計算，安裝完成后將吊筋固定在護筒位置即可。

4.2.7 鋼管立柱吊裝、定位、調(diào)節(jié)與固定技術(shù)

1）工序流程 測量放線→雙鋼管定位調(diào)節(jié)支架就位→定位調(diào)節(jié)支架調(diào)平、固定→雙鋼管安裝激光調(diào)直儀器并調(diào)平→雙鋼管立柱吊裝→入孔并進行點位、垂直度跟蹤測量→對雙鋼管點位、垂直度進行調(diào)整→雙鋼管焊接固定→拆除激光調(diào)直儀器。

2）雙鋼管立柱吊裝轉(zhuǎn)場 雙鋼管立柱吊點位于鋼管立柱上部及兩側(cè)。將雙鋼管在吊點位置套好鋼絲繩進行吊裝轉(zhuǎn)場，吊裝采用兩點起吊方法，吊車將雙鋼管立柱吊放至樁孔附近。

3）吊裝入孔 將雙鋼管末端的激光接收板拆除，吊車套好鋼絲繩將雙鋼管立吊至孔口，對準(zhǔn)定位調(diào)節(jié)支架的孔口徐徐下放，過程中采用水平靠尺與全站儀進行點位、垂直度跟蹤觀測，直至雙鋼管下放至設(shè)計標(biāo)高位置處。根據(jù)外露約1.0m的雙鋼管進行點位及垂直度調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)完成后，采用三角板將雙鋼管焊接固定在定位調(diào)節(jié)支架上。

4.2.8 先插法管外澆筑水下混凝土

由于雙鋼管底部已封底，上部也進行了封口，管內(nèi)為空洞狀態(tài)，在雙鋼管立柱下入樁內(nèi)時，樁孔內(nèi)泥漿會對鋼管產(chǎn)生一定的浮力，鋼管的自重?zé)o法抵消泥漿對鋼管的浮力，泥漿過濃時將會造成鋼管上浮。根據(jù)計算分析及現(xiàn)場試驗，泥漿對比度控制在1.15～1.20g/cm3，不會引起雙鋼管上?。蝗裟酀{對比度大于1.20g/cm3時，則雙鋼管上浮可能性加大。故在二次清孔時泥漿對比度應(yīng)控制在1.15～1.20g/cm3，方能進行水下混凝土澆筑。

雙鋼管樁采用鋼管先插法，在鋼管外側(cè)導(dǎo)管建筑混凝土工藝?；炷敛捎盟翪40，坍落度為180～220mm，選用300mm混凝土導(dǎo)管。施工前先對導(dǎo)管進行封密性檢查，并檢查孔深及沉渣厚度。導(dǎo)管應(yīng)控制在離孔底300～500mm范圍，初始灌注時必須控制一定的初灌量，以防止導(dǎo)管泥漿回流。混凝土澆筑時，導(dǎo)管埋入混凝土內(nèi)的深度必須控制在2～8m范圍，當(dāng)混凝土澆至鋼筋籠底部時，應(yīng)將混凝土入管速度放慢，以減小混凝土上升頂力對鋼筋籠的作用，達到控制鋼筋籠上浮的目的。提拔導(dǎo)管前必須對混凝土面高度進行測量，以免拔空導(dǎo)管造成質(zhì)量事故。

鋼管外澆筑混凝土方法因灌注樁樁徑較大，為保證混凝土初灌量，可采用2臺泵車同時進行澆筑。鋼管內(nèi)高強混凝土待基坑土方開挖后施工第一道混凝土內(nèi)支撐板時，再采用高拋法或?qū)Ч芊ㄟM行管內(nèi)混凝土澆筑。

5 質(zhì)量控制

1）鋼管立柱樁在加工廠加工完成，鋼管制作應(yīng)符合設(shè)計與規(guī)范的相關(guān)規(guī)定。鋼管的全部焊縫及大部分水平焊縫應(yīng)在鋼管加工廠內(nèi)制作完成，現(xiàn)場施工每層柱留設(shè)水平焊縫不超過1道。在工廠內(nèi)完成的焊縫質(zhì)量要求達到一級焊縫質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場水平施工焊縫驗收允許按二級焊縫質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，鋼管不符合驗收標(biāo)準(zhǔn)的退回工廠校正后才能使用。

2）定位調(diào)節(jié)支架安裝平整度是對雙鋼管安裝位置與垂直度準(zhǔn)確率保證的前提。①施工前應(yīng)保證定位硬化平臺的平整度，使其滿足平整度要求；②在安裝定位調(diào)節(jié)支架時，應(yīng)使用水平靠尺檢查架體是否水平，不滿足要求應(yīng)對架體進行調(diào)節(jié)；③在固定定位調(diào)節(jié)支架時，打入的膨脹螺栓應(yīng)擰緊，可能存在膨脹螺栓無法打入現(xiàn)象（打到鋼筋），故最好將膨脹螺栓擰緊后再與架體焊接連成整體。

3）雙鋼管加工對接時應(yīng)保證焊接平臺足夠水平，否則將造成對接后的鋼管不垂直。雙鋼管在吊放時，應(yīng)緩緩將鋼管立柱沉入樁孔內(nèi)，吊放至設(shè)計高度時，及時焊接定位鋼板，將其固定在定位調(diào)節(jié)支架上。之后根據(jù)激光測斜儀顯示器監(jiān)測的數(shù)據(jù)，使用定位調(diào)節(jié)支架四邊的千斤頂進行垂直度及位置調(diào)節(jié)，經(jīng)調(diào)節(jié)滿足要求后，再將雙鋼管立柱焊接固定在定位調(diào)節(jié)支架上。

6 實施效果

珠海IDG中心項目為保障雙鋼管立柱安裝的垂直度，采用了高精度安裝工藝，過程垂直度按3‰控制，實際在施工中控制在2.5‰以內(nèi)。該項目在基坑開挖后對11根雙鋼管立柱進行復(fù)測，鋼管立柱實測垂直度偏差為1.5%～2.8‰，鋼管位置偏差5～10mm，雙鋼管成型質(zhì)量滿足要求。

7 結(jié)語

通過永臨結(jié)合的方式，使雙鋼管既作為內(nèi)支撐柱，又作為結(jié)構(gòu)柱來使用，一柱兩用。相比以往傳統(tǒng)做法，此方式節(jié)約了二次施工與拆除的施工成本與管理成本，同時也節(jié)約了重復(fù)施工的時間。該技術(shù)成功地解決了復(fù)雜地質(zhì)條件下逆作法深基坑立柱樁的施工難題，同時保證了雙鋼管的一次成型質(zhì)量效果，節(jié)省了工期，減小了結(jié)構(gòu)尺寸、節(jié)約了建筑結(jié)構(gòu)空間，為類似工程項目施工提供了借鑒，并積累了企業(yè)及行業(yè)經(jīng)驗，帶來了較好的社會效益。