白黎明，馬澤陽，馬 龍，馬全國，唐 旭

（北京城建七建設(shè)工程有限公司，北京 100029）

0 引言

逆作法是近幾年發(fā)展起來新興的基坑支護(hù)技術(shù)。它是施工高層建筑多層地下室和其他多層地下結(jié)構(gòu)的有效方法。在國外如美、日、德、法等國家，已廣泛應(yīng)用，收到較好的效果。

1 工程概況

1.1 工程基本概況

寧夏上陵星華匯商業(yè)廣場項目商業(yè)綜合位于銀川市興慶區(qū)，東鄰鼓樓南街，南鄰新華東街，北鄰興隆商廈；結(jié)構(gòu)形式為鋼框架+中心支撐結(jié)構(gòu)。工程建筑面積46261m2其中：地上為29942m2，地下為16319m2），建筑高度40m，地上8層，地下3層，基坑深度15.5m。地下為型鋼混凝土和鋼管混凝土組合框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)外側(cè)支撐采用格構(gòu)柱，內(nèi)支撐為箱型柱，地上均為鋼結(jié)構(gòu)。由于工程地處商業(yè)繁華區(qū)，鄰近建筑物較多，現(xiàn)場場地狹小，又采用逆作法施工，施工難度較大。

1.2 一柱一樁概況

“一柱一樁”即一根鉆孔灌注樁內(nèi)插一根鋼管混凝土永久柱。單根鋼立柱承載力達(dá)到2400t，設(shè)計要求鋼立柱垂直度≯L/500，且必須確保X-Y平面位置。

一柱一樁總共158根，設(shè)計樁基為鉆孔灌注樁，分為10種樁型，樁徑為φ1000～φ1600mm；兩種上部鋼柱形式（格構(gòu)柱、箱型柱）。一柱一樁的施工是逆作法施工的一部分，也是其最為核心的一部分。

地下室外墻四周為格構(gòu)柱、中部為方鋼管混凝土柱（箱型柱），鋼柱埋入樁身3m。一柱一樁中的樁基混凝土為C35（P8），箱型柱的混凝土為C40自密實混凝土。

根據(jù)現(xiàn)場情況，先施工邊樁格構(gòu)柱，再施工內(nèi)支撐箱型柱。邊樁格構(gòu)柱、內(nèi)支撐箱型柱施工時均按照流水段的順序進(jìn)行。形成流水作業(yè)，節(jié)約施工時間。

2 施工難點

2.1 邊樁距離護(hù)坡樁較近，鉆孔困難

由于本工程距離周邊建筑物較近，在前期施工過程中，根據(jù)現(xiàn)場探勘，經(jīng)設(shè)計單位確認(rèn)后，對部分護(hù)坡樁樁位進(jìn)行了移動，且部分護(hù)坡樁在護(hù)筒拔出過程中出現(xiàn)“鼓肚”等現(xiàn)象，導(dǎo)致工程邊樁施工過程中，存在部分距離護(hù)坡樁較近，在鉆孔下放護(hù)筒過程中，下部出現(xiàn)障礙物難以施工。

2.2 現(xiàn)場土體松軟，樁柱施工困難

現(xiàn)場老樓舊樁較多，前期施工過程中，由于建設(shè)單位采用“長臂挖掘機(jī)挖除舊樁+原土回填未逐層夯實”的方式進(jìn)行了處理，對此深度范圍內(nèi)的地基土產(chǎn)生嚴(yán)重擾動，回填不密實，回填土不均勻，導(dǎo)致現(xiàn)場土質(zhì)松軟，在一柱一樁施工過程中，鉆機(jī)鉆孔垂直度要求較高且鋼柱調(diào)垂架安放地基強(qiáng)度要求較高，現(xiàn)場土質(zhì)松軟無法滿足施工要求。

2.3 鋼柱安裝垂直度要求高，吊裝困難

本工程為逆作法施工，且地下室深度較深（-15.5m），在一柱一樁施工過程中，要求鋼柱需埋入樁頂標(biāo)高下3.0m，設(shè)計要求鋼柱吊裝垂直度控制在≤L/500以內(nèi)，而鉆孔灌注樁垂直度控制國家標(biāo)準(zhǔn)為1/100以內(nèi)，因此鋼柱垂直度控制成了整個工程的難點工藝。在吊裝過程中，需防止鋼柱晃動碰到鋼筋籠，造成鋼柱無法下放，鋼筋籠移位、傾斜以及注漿管損壞，施工困難。

2.4 兩種不同強(qiáng)度等級混凝土灌注

本工程一柱一樁內(nèi)，樁基混凝土強(qiáng)度等級為C35（P8），鋼柱內(nèi)混凝土強(qiáng)度等級為C40，在施工過程中，需連續(xù)澆筑，同時地下鋼柱外側(cè)需回填碎石，防止混凝土高出樁頂標(biāo)高較多，操作困難。

3 解決方案及施工方法

3.1 地下障礙物人工破除

本工程采用旋挖鉆機(jī)，在鉆孔下放護(hù)筒過程中，如遇到障礙物無法施工時，北京城建七建設(shè)工程有限公司對護(hù)筒進(jìn)行改進(jìn)，采用人工對障礙物進(jìn)行破除，具體操作如下。

圖1為處理地下障礙簡易護(hù)筒裝置包括護(hù)筒1、護(hù)筒預(yù)留開口2、吊環(huán)3、爬梯4。在鉆孔下放護(hù)筒過程中，如遇到障礙物無法施工時，將護(hù)筒預(yù)留開口位置2對準(zhǔn)障礙物，確保開口卡在障礙物上，待護(hù)筒固定后，操作人員沿焊好的爬梯4下入護(hù)筒，對護(hù)筒預(yù)留開口處障礙物進(jìn)行破除，破除完畢（確認(rèn)可繼續(xù)下放護(hù)筒）后，待人員返回地面后，可繼續(xù)下放護(hù)筒，進(jìn)行后續(xù)施工。以達(dá)到最快速度對障礙物的清理，加快施工進(jìn)度。

圖1 一種用于旋挖鉆孔灌注樁施工的護(hù)筒

3.2 鉆機(jī)、調(diào)垂架操作平臺地基硬化

由于本工程為舊樓拆除翻建工程，地下部分存在大量舊樓樁基及化糞池等不明障礙物，一柱一樁施工前，需將舊樓樁基及化糞池進(jìn)行挖除。

為保證一柱一樁施工順利進(jìn)行，對現(xiàn)場松軟土體采用砂石料回填，并對調(diào)垂架操作平臺及鉆機(jī)操作平臺地基進(jìn)行硬化[1]。具體操作流程如圖2所示。

圖2 調(diào)垂架操作平臺及鉆機(jī)操作平臺地基硬化流程

（1）在一柱一樁施工前，由于現(xiàn)場土質(zhì)松軟無法達(dá)到施工要求，采用砂石料回填，并用壓路機(jī)壓實整平。

（2）利用全站儀對現(xiàn)場樁位進(jìn)行放點，并用鋼筋做臨時標(biāo)記，保護(hù)鋼筋不被破壞。

（3）根據(jù)樁位點進(jìn)行模板支設(shè)，根據(jù)樁徑預(yù)留樁位孔，邊樁施工位于冠梁頂標(biāo)高處（-0.9m），此部分墊層為臨時墊層，在邊柱完成后進(jìn)行破除；邊樁調(diào)垂架操作平臺為4m×4m×0.2mm，鉆機(jī)操作平臺為5m×8m×0.2m。中間樁施工前，進(jìn)行地下室一層開挖至（-3.0m），對場地全部進(jìn)行硬化，并按要求支設(shè)模板。

（4）邊樁調(diào)垂架操作平臺內(nèi)配鋼筋網(wǎng)片，鋼筋采用HRB400E12@150mm×150mm，鉆機(jī)操作平臺不需配置鋼筋；中間樁操作平臺墊層下鋪鋼筋網(wǎng)片，鋼筋采用HRB400E12@200mm×200mm，單層雙向進(jìn)行滿鋪，此部分墊層也用于后期正負(fù)零頂板施工時支模使用，降低施工成本。

（5）對現(xiàn)場施工墊層全部采用澆筑200mm厚C30混凝土，振搗、抹平，并及時進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

3.3 機(jī)械+自重調(diào)垂法（調(diào)垂架）

針對鋼柱安裝垂直度要求較高，本工程采用“機(jī)械調(diào)垂+調(diào)垂架+自重懸垂原理”對鋼柱進(jìn)行調(diào)垂，以達(dá)到垂直度L/500的精度要求[2]。具體工藝如下。

3.3.1 安裝調(diào)垂架

“一柱一樁”施工過程中，原有調(diào)垂導(dǎo)向架底座塞鋼板等措施往往存在誤差，操作頻繁，費時費力，滿足不了施工精度要求，影響施工質(zhì)量。因此項目對鋼立柱調(diào)垂導(dǎo)向架進(jìn)行改進(jìn)，在原有基礎(chǔ)上增加架體調(diào)平功能，即調(diào)垂架底座增加絲杠，通過擰動絲杠，能快速使架體水平。

調(diào)垂架上標(biāo)出中心十字線，利用汽車吊配合安裝，調(diào)垂架利用經(jīng)緯儀雙向控制，確保調(diào)垂架中心線與樁位中心線重合，用水平尺檢查四周的水平度。調(diào)整好位置后，在調(diào)垂架柱腳位置上鉆孔，安裝φ20鋼膨脹螺栓將調(diào)垂架牢牢固定在混凝土施工墊層上，并需經(jīng)監(jiān)理復(fù)核合格后，方可進(jìn)行下道工序施工。

3.3.2 吊裝鋼柱

箱型柱預(yù)焊吊環(huán)，格構(gòu)柱從孔內(nèi)（對角）使用U型環(huán)連接鋼絲繩起吊，4點起吊，采用70t履帶吊及25t汽車吊輔助進(jìn)行轉(zhuǎn)運、吊裝工作。

將鋼柱調(diào)整好方向后下入孔內(nèi)（格構(gòu)柱無方向，箱型柱頂部連接板南北方向布置），采用調(diào)垂架上的中心十字線對中下放，鋼柱埋入樁內(nèi)3m（鋼柱上部預(yù)畫控制線）。下放過程中，應(yīng)緩慢勻速下放，防止鋼柱晃動碰到鋼筋籠，造成鋼筋籠移位、傾斜以及注漿管損壞等情況。當(dāng)立柱下放到位之后，采用手動葫蘆和調(diào)垂架螺栓固定鋼柱，防止因自重而下沉。

3.3.3 鋼立柱調(diào)垂

本工程采用的調(diào)垂基本原理：機(jī)械調(diào)垂+導(dǎo)向架+自重懸垂。

本工程中采用一臺70t履帶吊作為主吊，輔以一臺25t的汽車吊作為副吊，將鋼筋籠與鋼立柱（格構(gòu)柱、箱型柱）依次分別下入孔內(nèi)，鋼立柱的下部不與鋼筋籠焊接，鋼筋籠與鋼立柱（格構(gòu)柱、箱型柱）各有自己的懸吊裝置，就使得鋼立柱（格構(gòu)柱、箱型柱）一直處于自由懸垂?fàn)顟B(tài)，在地面上有調(diào)垂架與之相連，通過安放在調(diào)垂架上的兩組螺桿調(diào)節(jié)，保證鋼立柱的垂直度。

利用鋼柱上的中心線使用經(jīng)緯儀或紅外線垂準(zhǔn)儀雙向控制，采用調(diào)垂架螺栓進(jìn)行調(diào)垂，確保鋼柱軸線偏差控制在±10mm，豎向偏差控制在L/500。調(diào)垂完成后，采用手動葫蘆和調(diào)垂架螺栓固定鋼柱，防止因自重而下沉。

3.4 兩種不同等級混凝土灌注方法

本工程鋼柱混凝土澆灌全部采用天泵。

本工程的鋼立柱施工中，格構(gòu)柱的混凝土澆灌采用的是單一的混凝土強(qiáng)度等級，因此格構(gòu)柱混凝土澆灌可采用常規(guī)方法進(jìn)行施工。但應(yīng)注意灌注混凝土后拔除導(dǎo)管速度要慢且輕，不得撞擊格構(gòu)柱，并隨時糾正垂直度[3]。保證樁頂混凝土高出樁頂標(biāo)高600mm，在施工地下室底板時將虛樁頂混凝土鑿除。

箱型柱內(nèi)需灌滿高低兩種強(qiáng)度等級的混凝土，為了保證混凝土澆灌質(zhì)量，確保進(jìn)入箱型柱內(nèi)混凝土達(dá)到設(shè)計要求，采取一次性不分層水下混凝土灌注工藝。主要施工方法如下。

（1）從箱型柱內(nèi)插入灌注混凝土導(dǎo)管，采用率砂器+正循環(huán)原理進(jìn)行二次清孔，確保沉渣厚度≤100mm。然后按常規(guī)進(jìn)行水下C35（P8）混凝土灌注，在施工過程中，由專人負(fù)責(zé)混凝土面上升測試控制。當(dāng)該部分混凝土達(dá)到設(shè)計指定的兩種混凝土交接面（柱底、樁頂標(biāo)高）時，調(diào)整控制好導(dǎo)管在混凝土內(nèi)的插入深度，然后進(jìn)行水下C40混凝土灌注。

（2）在箱型柱內(nèi)灌注C40混凝土達(dá)到設(shè)計指定的樁頂標(biāo)高以上3m，此時開始回填碎石，并繼續(xù)灌混凝土并同時測量混凝土上升面；為控制鋼管內(nèi)外壓差，應(yīng)控制回填碎石速度，以使其與灌混凝土速度相匹配，當(dāng)鋼柱口充分泛混凝土后，灌混凝土結(jié)束。

（3）對箱型柱外側(cè)的環(huán)狀間隙內(nèi)分次回填碎石，要求四周均勻投料，同時計量其方量，回填的方量須接近計算方量。

（4）回填時柱頂加蓋，泛漿口處加設(shè)濾網(wǎng)，防止石子落入柱內(nèi)?；靥顣r確保對稱、均勻回填。

（5）避免導(dǎo)管和下料斗碰撞箱型柱而導(dǎo)致柱的傾斜。

（6）為了鋼立柱穩(wěn)定不移位，應(yīng)待混凝土凝固后，方可松動鋼立柱調(diào)垂架上的校正固定螺栓，拆除移走調(diào)垂架。

4 實施效果

通過一種用于旋挖鉆孔灌注樁施工的護(hù)筒，有效的解決了一柱一樁鉆孔下放護(hù)筒過程中，如遇到障礙物無法繼續(xù)施工時，能及時安全的通過預(yù)留開口進(jìn)行破除解決，以便后續(xù)施工，保證了施工進(jìn)度。同時此裝置無須過多投入，即可解決此類問題，節(jié)約了施工成本。

對現(xiàn)場進(jìn)行砂石料回填、鉆機(jī)及調(diào)垂架操作平臺的地基處理取得了良好的使用效果，滿足了鉆機(jī)、調(diào)垂架的工作需求。在一柱一樁施工過程中，沒有出現(xiàn)土質(zhì)松軟導(dǎo)致鉆機(jī)下陷重新定位的情況；鋼柱調(diào)垂過程中，未出現(xiàn)調(diào)垂架承重過大導(dǎo)致傾斜的情況。地基的硬化處理保證了施工的順利進(jìn)行，加快了施工進(jìn)度。

通過對調(diào)垂架進(jìn)行改進(jìn)，能最大限度縮短一柱一樁調(diào)垂時間，且操作簡單，施工精度高，滿足了一柱一樁施工的高精度要求，保證施工質(zhì)量。同時采用“機(jī)械調(diào)垂+導(dǎo)向架+自重懸垂”調(diào)垂原理，保證了鋼柱豎向垂直度L/500的要求，在鋼立柱下放到指定標(biāo)高處，通過擰緊調(diào)垂架螺栓以及使用經(jīng)緯儀或紅外線垂準(zhǔn)儀雙向控制，能達(dá)到快速的對鋼柱進(jìn)行調(diào)垂。同時鋼柱的垂直度滿足設(shè)計及規(guī)范要求，確保了施工質(zhì)量，圓滿完成了施工任務(wù)。

5 結(jié)語

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，舊樓改造等工程越來越多，這種建筑周圍原有建筑物較多，采用常規(guī)大開挖施工地下室，對周圍建筑物影響較大，危險系數(shù)較高。逆作法施工受力良好，圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形量小，對鄰近建筑物影響較小，同時逆作法施工可使建筑物上部結(jié)構(gòu)的施工與地下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工平行立體作業(yè)，可節(jié)省大量工期。在以后的工程中，逆作法將得到廣泛的應(yīng)用。

本文結(jié)合寧夏上陵星華匯商業(yè)廣場工程的實際施工情況，對逆作法一柱一樁施工技術(shù)進(jìn)行了研究，并對施工中出現(xiàn)的難點問題進(jìn)行了分析與闡述，提出了針對性的解決措施，取得了良好的實施效果，保證了施工質(zhì)量與進(jìn)度的同時，也對以后類似工程的施工提供借鑒。