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        大體量一柱一樁施工的垂直度控制要點(diǎn)

        2021-06-29 06:35:14顧俐格
        建筑施工 2021年2期
        關(guān)鍵詞:孔口成孔吊裝

        顧俐格

        上海市水務(wù)建設(shè)工程安全質(zhì)量監(jiān)督中心站 上海 200237

        1 工程概況

        上海某全地下式污水廠集污水常規(guī)、深度處理、污泥干化濃縮于一體的350 m×350 m的箱體深14.3 m,局部深坑部分17.5 m?;硬捎媚孀鞣ㄊ┕?,但在開(kāi)挖前需先行施工支撐體系立柱。支撐體系立柱采用先插法,總數(shù)1 681根,鋼管柱截面尺寸為φ500 mm×16 mm,采用Q345B鋼材,垂直度要求為≤1/500。

        2 難、特點(diǎn)分析

        2.1 工期緊、體量大

        本工程一柱一樁工期緊、體量大,對(duì)一柱一樁的控制管理是很大的挑戰(zhàn)。

        2.2 精度要求高

        本工程中的一柱一樁,既是逆作法施工過(guò)程中替代工程結(jié)構(gòu)柱的一種臨時(shí)結(jié)構(gòu)桿件,起到支撐已完成主體結(jié)構(gòu)和施工荷載的作用,鋼管柱內(nèi)灌混凝土后又是作為廠內(nèi)永久結(jié)構(gòu)的受力立柱[1]。鋼管柱長(zhǎng)23.2 m,下部灌注樁樁徑1 000 mm,長(zhǎng)42.0 m,鋼管插入灌注樁3.0 m,鋼筋籠安裝偏差要求在±100 mm以內(nèi),柱與樁內(nèi)鋼筋籠的理論間隙約200 mm。傳統(tǒng)的成孔垂直度要求≤1/200,若垂直度偏差為116 mm,鋼筋籠安裝偏差為100 mm,則樁中心偏差可達(dá)216 mm,可能出現(xiàn)偏心、觸碰鋼筋籠或無(wú)法與鋼筋籠對(duì)接等情況,因此工程將垂直度控制指標(biāo)提高至≤1/500。

        2.3 地質(zhì)條件不佳

        該工程一柱一樁施工區(qū)域地質(zhì)除傳統(tǒng)軟黏土層外,還含有③t砂質(zhì)粉土層。該土層位于2.4~10.6 m之間,厚約4 m,在水動(dòng)力作用下,易產(chǎn)生流砂、管涌、坍塌等現(xiàn)象,在一柱一樁成孔過(guò)程中易造成坍孔,且影響后續(xù)的鋼管柱插入和高精度調(diào)垂效果[2]。

        3 垂直度控制要點(diǎn)

        3.1 制作樁機(jī)架設(shè)平臺(tái)

        針對(duì)松軟地質(zhì)且無(wú)法硬化整個(gè)場(chǎng)地的情況,現(xiàn)場(chǎng)采用3.1 m×3.1 m(厚0.3 m)鋼筋混凝土平臺(tái)替代硬化場(chǎng)地,鋼筋混凝土平臺(tái)根據(jù)樁機(jī)尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì),中間預(yù)留鋼護(hù)筒埋設(shè)孔(圖1)。施工時(shí)先進(jìn)行樁中心定位,再放置混凝土平臺(tái),然后將鉆機(jī)置于混凝土平臺(tái)上,確保鉆孔時(shí)的垂直度。

        3.2 成孔垂直度控制

        一柱一樁成孔垂直度影響著后續(xù)鋼管柱的吊放及調(diào)垂,其垂直度須滿足≤1/500的要求。因此,須加強(qiáng)設(shè)備選型、測(cè)量定位、孔壁穩(wěn)定、成孔檢測(cè)等的管理。針對(duì)該工程地質(zhì)情況及鉆孔深的特點(diǎn),選用較為平穩(wěn)、適用于軟土地基且扭矩大的鉆進(jìn)成孔設(shè)備。成孔前用全站儀進(jìn)行樁中心定位,由監(jiān)理復(fù)測(cè),鉆機(jī)就位后復(fù)核鉆盤(pán)中心位置是否對(duì)準(zhǔn)樁中心,并檢查鉆桿垂直度。鉆進(jìn)過(guò)程中嚴(yán)格控制護(hù)壁泥漿性能,確保二次清孔后泥漿相對(duì)密度小于1.15,黏度小于28 s,含砂率不大于3%。成孔后對(duì)成孔垂直度進(jìn)行100%超聲檢測(cè),避免成孔對(duì)后續(xù)成樁垂直度造成影響。

        3.3 鋼管柱加工精度控制

        鋼管柱本身的垂直度影響著一柱一樁施工成樁后的垂直度,若鋼管柱自身垂直度不滿足要求,則施工過(guò)程中存在不規(guī)則變形的可能性較大,進(jìn)而對(duì)垂直度造成影響,因此需控制鋼管柱垂直度。該工程要求鋼管柱垂直度在1/2 000以內(nèi)。施工前要求對(duì)鋼管制作廠家進(jìn)行技術(shù)交底,并在鋼管制作過(guò)程中配備駐場(chǎng)監(jiān)造人員,對(duì)廠內(nèi)鋼管進(jìn)行抽查。進(jìn)場(chǎng)鋼管需經(jīng)過(guò)驗(yàn)收,檢查外觀、尺寸并用紅外垂直度測(cè)量?jī)x測(cè)量其垂直度,確保鋼管到場(chǎng)后的垂直度滿足要求。

        3.4 鋼管柱吊裝測(cè)量

        鋼管柱吊裝過(guò)程中的垂直度是保證垂直精度的重要因素之一,通過(guò)與檢測(cè)專家一同探討及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試后確定具體的吊裝測(cè)量方案[3]。起吊前在鋼管柱上安裝高精度的雙軸激光管樁測(cè)斜儀(圖2),每根鋼管柱安裝2個(gè)測(cè)斜儀并呈180°布置,測(cè)斜過(guò)程中對(duì)比數(shù)據(jù),起到互相校正的作用。

        圖1 預(yù)制鋼筋混凝土平臺(tái)

        圖2 測(cè)斜儀安裝

        用履帶吊通過(guò)吊裝孔將鋼管柱起吊至空中,使鋼管柱中心對(duì)準(zhǔn)孔口板中心,靜止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行測(cè)斜儀初始值的讀取,同時(shí)采用水平尺復(fù)測(cè),確定鋼管柱是否處于近似垂直狀態(tài)。為保證起吊后的鋼管柱處于垂直狀態(tài),吊裝時(shí)選用的2根鋼絲繩必須長(zhǎng)短一致,吊裝孔在鋼管制作時(shí)預(yù)制,確保將鋼管柱吊起后對(duì)垂直度的影響降到最低。之后將鋼管柱沿孔口板徐徐下放至孔洞內(nèi),如未觸碰孔口板,則表明鋼管柱垂直度及中心在可控范圍內(nèi)。待鋼管柱下放至設(shè)計(jì)位置后,由測(cè)斜儀進(jìn)行測(cè)斜,根據(jù)得出數(shù)據(jù)采用調(diào)垂裝置進(jìn)行微調(diào),直至鋼管柱符合設(shè)計(jì)要求后將抱夾進(jìn)行固定。

        3.5 調(diào)垂架設(shè)置

        為更好地控制垂直度精度,選用22#H型鋼自主研發(fā)了2.2 m×2.3 m的調(diào)垂校準(zhǔn)架(簡(jiǎn)稱調(diào)垂架),極限高度45 m,其內(nèi)部構(gòu)造由螺栓、鐵板等組成,每個(gè)預(yù)留孔均通過(guò)高精度車(chē)床加工。調(diào)垂架4個(gè)腳使用鋼管螺桿形式,確保調(diào)垂架放置后可以調(diào)節(jié)至水平狀態(tài)。在東、西、南、北方向共設(shè)4個(gè)螺桿抱夾作為調(diào)垂裝置,其中2個(gè)抱夾位于上方,抱夾上設(shè)置螺栓孔,用于固定鋼管柱一個(gè)方向的位移;另外2個(gè)抱夾設(shè)置于下方,用于固定鋼管柱另一個(gè)方向的位移。調(diào)垂架頂部增加φ530 mm孔口板,略大于鋼管柱,可在下放鋼管柱的過(guò)程中對(duì)鋼立柱垂直度進(jìn)行判斷(圖3)。

        圖3 調(diào)垂架示意

        鋼管柱起吊前,利用履帶吊配合安裝調(diào)垂架,調(diào)垂架先安置在鋼筋混凝土平臺(tái)上,進(jìn)行調(diào)平并采用水平尺進(jìn)行檢測(cè),同時(shí)利用經(jīng)緯儀進(jìn)行雙向控制,確保調(diào)垂架中心與樁位軸線重合。調(diào)整好位置后,在調(diào)垂架柱腳位置硬地坪上鉆孔,安裝φ20 mm鋼膨脹螺栓將調(diào)垂架固定在硬地坪上,抱夾與鋼管柱四周接觸牢靠。調(diào)垂時(shí)不宜采用單向抱夾調(diào)垂,否則會(huì)造成鋼管柱擺動(dòng)幅度過(guò)大、中心跑偏等問(wèn)題,給垂直度調(diào)節(jié)帶來(lái)困難。調(diào)垂完成后將4個(gè)方向的抱夾夾緊,調(diào)垂架與混凝土平臺(tái)用螺栓進(jìn)行固定,確保固定作業(yè)完成后,由現(xiàn)場(chǎng)管理人員進(jìn)行最終驗(yàn)收。

        3.6 施工管理

        一柱一樁的精度控制需要每道環(huán)節(jié)都嚴(yán)格把控,而如此大量的一柱一樁,更需要現(xiàn)場(chǎng)配備強(qiáng)大的管理力量。高峰時(shí)期現(xiàn)場(chǎng)有54臺(tái)樁機(jī),現(xiàn)場(chǎng)將70余名一線管理人員,分成雙班制,24 h不斷地對(duì)樁位放樣、成孔施工、成孔檢測(cè)、鋼筋籠吊放、鋼管柱下放、鋼管柱調(diào)垂、混凝土澆筑等環(huán)節(jié)進(jìn)行檢查,確保一柱一樁的垂直度滿足要求。

        4 結(jié)語(yǔ)

        根據(jù)該工程開(kāi)挖后一柱一樁的檢測(cè)情況,1 681根一柱一樁垂直度≤1/500的比例達(dá)98%,垂直度控制達(dá)到了較好的效果。一柱一樁作為逆作法結(jié)構(gòu)關(guān)鍵的豎向支承系統(tǒng),其鋼管柱的垂直度控制一直是施工中質(zhì)量控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文通過(guò)實(shí)例闡述了大體量一柱一樁的垂直度控制要點(diǎn),可為今后類似工程施工提供參考和借鑒。

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