【摘要】蓋挖逆作法地下結(jié)構(gòu)的中間柱施工是關鍵技術工序，具有一定的工程應用價值。在地鐵施工中，考慮到施工過程中結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟性及交通影響、綜合工期等方面的因素，蓋挖逆作法得到廣泛應用。其中，樁、柱施工具有施工工序復雜、質(zhì)量要求高、不確定因素多等特點。文章分析了武漢地鐵21號線武湖站中間樁柱施工的關鍵技術，為類似工程提供可資借鑒的工程經(jīng)驗。

【關鍵詞】蓋挖逆作；樁、柱施工；鋼管樁

【中圖分類號】TU753.3" " " "【文獻標志碼】A" " " "【文章編號】1673-6028（2024）03-0151-03

1 項目概述

武湖站地下一期工程為地下一層，總面積約為3500㎡，原設計為長螺旋鉆孔灌注樁，樁徑600mm，樁長25m。層高4.0～6.0m，上部有四車道出站通道。場地地面地坪標高23.00～25.50m，基坑開挖深度為4～7m。一期工程南北兩側(cè)圍護結(jié)構(gòu)采用直徑800mm（南側(cè)）和1300mm（北側(cè)）支護樁，東西兩側(cè)采用1：1.5放坡，噴錨支護。一期工程南側(cè)距公路14m，北側(cè)為地鐵站站房，站房外墻距基坑支護樁內(nèi)口線8m，西側(cè)基坑范圍內(nèi)有一處待拆房屋。項目建設單位要求45d完成頂板結(jié)構(gòu)封頂，并實現(xiàn)地庫頂板通車，工期緊張程度不言而喻。

2 采用傳統(tǒng)蓋挖逆作法存在的問題

地下室原設計為長螺旋鉆孔灌注樁，樁徑0.6m，樁長25m。每個獨立柱下設置3～5根樁，蓋挖區(qū)共計長螺旋鉆孔灌注樁227根。場地原地面標高相對正負零標高為-1.5～-3.0m不等，承臺底標高-7.0～-8.5m不等。由于東西兩側(cè)均有待拆遷房屋，樁基施工無法在開挖至基底后進行。而長螺旋樁樁長在30m以上，作業(yè)深度越大的鉆機所需的操作空間越大，本工程作業(yè)范圍狹小且周邊有待拆遷房屋，長螺旋鉆機作業(yè)難度大。且采用傳統(tǒng)蓋挖逆作法時，需要增加格構(gòu)柱樁，會進一步增加長螺旋樁的數(shù)量，導致施工難度增加，工期延長。

3 項目采用蓋挖逆作法的可行性

蓋挖逆作法地下結(jié)構(gòu)鋼管樁柱施工方法是在泥漿護壁作業(yè)的條件下形成樁孔，隨后下放樁鋼筋籠，在定位器的導向輔助下，完成鋼管柱的安裝及柱內(nèi)鋼筋籠安裝，隨后進行核心砼的澆筑，形成一樁一柱的結(jié)構(gòu)特點，鋼管樁柱施工完成后即可施工頂板梁板的一整套施工技術。

3.1 優(yōu)點

①對周邊土壤的變形及地面的下陷具有良好的控制效果；②該建筑采用自上而下的方式建造，結(jié)構(gòu)通過頂板、中板和中柱邊緣的樁子組成，剛性大，減少環(huán)境和人為影響，提高工程和工作人員的安全性；③蓋挖逆作法施工，通常無須設置內(nèi)部支撐或錨桿，可擴大施工面積，減小施工難度，降低工程成本；④蓋挖逆作法的基坑暴露時間少，在市政道路建設中使用，可以在最短的時間內(nèi)，將道路復原，可以采取分幅施工的方式，使車輛引導更加靈活；⑤不受四季限制，無冬施要求，噪音小，干擾小。有較大的活動范圍，和較好的建設條件。

3.2 新方案的思路

由于傳統(tǒng)逆作法受工期及場地條件限制，最終經(jīng)商議決定采用型鋼混凝土柱代替格構(gòu)柱施工的方法。將蓋挖逆作區(qū)的長螺旋樁改為直徑1.2m旋挖鉆孔灌注樁，有效樁長36m。將多樁承臺變?yōu)閱螛冻信_，樁定位與地下室結(jié)構(gòu)柱定位重合。將原地下室結(jié)構(gòu)柱改為鋼管柱，錨入樁基中，兼做格構(gòu)柱使用。在此方案下，規(guī)避了長螺旋樁由于樁長過長作業(yè)困難的問題。在樁基施工完成后，清理現(xiàn)場澆筑墊層后即可進行頂板的作業(yè)。通過該方案的實施，能有效縮短工期，達到建設單位的工期要求。本工程蓋挖逆作法施工范圍（2/A-16軸―D/21軸之間區(qū)域）采用鉆孔灌注（樁端后壓漿），樁徑采用中1200mm，持力層為（6C）中等膠結(jié)泥質(zhì)粉砂巖單樁抗壓承載力特征值9200kN，單樁玩拔承載力特征值2800kN；有效樁長不小于36m，樁端進入持力層深度不小于1.0DD 為樁身直徑），鋼管桿為小850mm厚16mm，長度為7.2m、8.2m、9.2m，錨入樁內(nèi)長度不小于2.5m。本工藝中將樁混凝土標高提高至地面標高，因此在施工中，需在鋼管外壁包隔離膜以方便往后施工過程中對超底板標高部分混凝土的剔鑿。為使樁鋼筋籠及鋼管柱的定位更為精確，在樁鋼筋籠外側(cè)設置雙排定位箍并焊接一起確保其穩(wěn)定性。針對鋼管柱的豎向傳力問題，擬將鋼管及樁鋼筋進行焊接，再將鋼管柱錨入樁足夠深度，實現(xiàn)鋼管柱的豎向傳力。

3.3 新方案的可行性

2017年7月10日，由專家評審會查閱設計稿，聽取相關單位的匯報后進行了討論。一致認為，由于工期緊迫，車站配套公交車道下采用蓋挖逆作方案合理可行。提出優(yōu)化蓋挖范圍，盡量縮小蓋挖面積，考慮基坑南北側(cè)采用復合結(jié)構(gòu)（立單側(cè)模板），取消南北側(cè)基坑肥槽的可行性，根據(jù)工期要求適當優(yōu)化鋼管柱錨固構(gòu)造。經(jīng)專家論證后，項目隨即根據(jù)咨詢意見對蓋挖方案進行優(yōu)化。

3.4 施工工序

施工工序 ：本工程將鋼管柱錨入鉆孔樁，實現(xiàn)“單樁單柱”的豎向支承體系。具體施工流程為：制作鋼筋籠、焊接鋼管柱細部構(gòu)件→旋挖鉆孔→對鋼管柱測量定位→吊裝鋼筋籠、鋼管柱→鋼管柱定位、垂直度復測→樁底沉渣測量、清孔→澆筑混凝土。

3.5 具體施工步驟

（1）制作鋼筋籠、焊接鋼管柱細部構(gòu)件。本工程樁的長度大約在36m之間，每節(jié)鋼筋籠長度控制在9m之內(nèi)，節(jié)數(shù)為4～5節(jié)，主筋及箍筋直徑間距等相關的參數(shù)見3.2。鋼筋籠采用焊接方式，相鄰的焊接接頭互相錯開，并且確保錯開間距不少于35d鋼筋直徑，并且不少于500mm，同一平面的主筋接頭數(shù)量不能超過50%。在鋼筋籠主筋上，要在其上加50mm厚的混凝土保護層，在鋼筋框架的一側(cè)和底部，按照3～4個/㎡的保護層墊塊的密度布置。鋼管柱運回施工現(xiàn)場后，按設計要求焊接圓柱頭栓釘、加筋板等，確保焊接質(zhì)量。

（2）旋挖鉆孔。初步的定位工作結(jié)束后，接下來就是安裝護筒及旋挖鉆孔，工藝與普通泥漿護壁鉆孔灌注樁一致，本文不再贅述。

（3）鋼筋籠吊裝。鋼筋籠制作完成，并通過驗收后用汽車吊進行吊裝入孔。起吊點包含了鋼筋籠頂部、中部及底部1/3位置三個部分，在對齊孔位后輕放、慢放。如果在吊放的過程中，會出現(xiàn)阻礙，可以正反旋轉(zhuǎn)鋼筋籠，以避免刮擦孔壁。當鋼筋籠達到設計標高后，可以進行中心偏位檢測，如果達到了規(guī)范要求，將鋼筋籠頂部主筋上的兩根吊筋與孔口護筒焊接牢固，就不會出現(xiàn)掉籠或浮籠現(xiàn)象。吊裝完成鋼筋籠后，開始定位鋼管，定位完成后將鋼管柱固定，下放鋼管柱內(nèi)鋼筋籠。

（4）鋼管柱測量定位。本工程鋼管柱錨入樁內(nèi)的長度不小于2.5m，在施工前，技術部門制定了鋼管柱的定位措施，即水平方向由四根8#槽鋼焊接成的正方形框與豎向由鋼管支撐焊接組成的定位裝置。槽鋼與槽鋼的內(nèi)凈距控制在鋼管柱外徑加1cm以內(nèi)，實際施工時，先利用十字形裝置置于槽鋼上，十字形中央焊接一塊10cm見方的輔助鋼板，鋼板中心打出定位點，確保該中心為四角槽鋼裝置的正中心，經(jīng)過測量定位后，將鋼管豎直插入土層中并將其與槽鋼焊接固定，如此，保證槽鋼中心點點位的精確性。固定裝置安裝完成后，要對中心點進行復測，確保點位偏差在設計要求的范圍之內(nèi)。隨后將鋼管柱吊放入此固定裝置即可。

（5）樁底沉渣測量、清孔。為保證工程樁成孔質(zhì)量，在吊裝完成鋼筋籠及鋼管柱后，需測量孔底沉渣厚度，沉渣厚度超過設計值時需對工程樁清孔，清孔完成后復測，沉渣厚度復核小于設計值后方可灌注混凝土。

（6）灌注混凝土。工程使用的導管是管徑為270mm、壁厚為3mm的無縫鋼管，每節(jié)的標準長度為4m，依據(jù)樁長的不同，可以選用0.5m、1m、2m，底部導管長度為6m，兩節(jié)導管通過法蘭盤螺栓連接并設置了止水膠，保證了不漏水。必須對導管進行檢查，確保沒有損壞變形，并在試拼試壓之后才能進行安裝和應用。試壓力0.6～1.0MPa，且大于1.5倍的孔內(nèi)水深壓力，采用吊車吊放入孔中，當管子達到孔底后，要將管子上下升降2m，以檢查管子是否掛到了鋼筋，最后上提使管子懸空。澆筑的混凝土為C35水下混凝土，坍落度為200±20mm。灌注混凝土時，要時刻觀察鋼管柱內(nèi)混凝土是否夾雜淤泥。若是持續(xù)浮出淤泥（沉渣）則需持續(xù)灌入混凝土，確保鋼管柱內(nèi)無混凝土以外的其他雜質(zhì)，為后續(xù)施工創(chuàng)造更好的條件[1]。

4 質(zhì)量控制要點

4.1 確保護筒埋設準確

要對護筒的中央和樁位中心的誤差進行嚴格的控制，不能超過50mm。通常情況下，護筒的埋設深度要在1.5m以上，并且要使用泥土進行回填和夯實，避免在鉆井的時候出現(xiàn)漏漿的情況。為了避免開孔對護筒造成的沖擊，避免對護筒造成的上移變形，開孔應該低垂密擊。如果地表土壤是軟弱土，則可以進行一次黏土塊夾小片石的多次沖擊造壁。為了方便樁身的校核，在護簡四周設置了樁身的中線控制點。

4.2 鋼管柱錨固細部構(gòu)造

錨固區(qū)內(nèi)，鋼管柱四周焊接剪力栓釘，并在鋼管下口設置環(huán)板，在底板區(qū)設置兩道止水鋼板環(huán)板以補強后續(xù)施工的防水功能。

4.3 鋼管柱與鋼筋籠焊接質(zhì)量控制

（1）鋼管柱細部構(gòu)件焊接：焊接前，應對鋼管柱進行表面清潔處理，確保其表面清潔無油脂等雜物。將焊接輔助材料鋪在施工場地上，使其固定焊接位置，避免材料移動對施工質(zhì)量的影響。選擇適當?shù)暮附庸に囘M行焊接施工，保證焊縫的質(zhì)量和統(tǒng)一性。焊接材料的品種、規(guī)格、性能等，應符合現(xiàn)行國家產(chǎn)品標準和設計要求；焊釘和鋼材焊接的焊接工藝評定，應符合設計要求和國家現(xiàn)行有關標準的規(guī)定：焊后彎曲試驗，應符合現(xiàn)行有關標準的規(guī)定，其焊縫和熱影響區(qū)不應有肉眼可見的裂紋；焊釘及加筋板、環(huán)板的規(guī)格、尺寸及偏差，應符合現(xiàn)行有關標準的規(guī)定。柱內(nèi)鋼筋籠直徑為750mm，按傳統(tǒng)的混凝土澆筑方式難以保證柱內(nèi)混凝土的密實性，為此，采用導管澆筑混凝土并配合插入式振動棒振搗的方式施工。

（2）鋼筋籠焊接：鋼筋籠加工分四至五節(jié)制作，每節(jié)長度為9m，鋼筋籠在專用胎具上進行，主筋采用直徑為25mm的螺紋鋼，采用焊接接長，鋼筋定尺長9m，按弧形胎膜的凹槽擺放主筋，主筋定長為9m一節(jié)，按照圖紙要求在胎具上面進行固定連接。

（3）箍筋的安裝：箍筋為直徑10mm的螺紋鋼，設置在主筋外側(cè)，箍筋與主筋以盤圓的形式連接在一起，采用單面焊接與主筋連接成型，箍筋纏繞要緊密。防止離鼓。焊縫長度為5mm，焊縫厚度不小于4mm，焊縫表面應平整，不得有凹陷或焊瘤。最后安裝和固定聲測管，焊畢，核對無誤后可成批加工。

（4）加強筋安裝：鋼筋籠加強筋設于主筋內(nèi)側(cè)，加強筋與主筋的連接采用電弧焊，必須焊牢，中間設立了三角支撐，防止鋼筋籠起吊時變形，安裝鋼筋籠時將其去掉，要求嚴格控制電流大小，不得燒傷主筋。焊接時，引弧應在搭接鋼筋的一端開始，收弧應在搭接鋼筋端頭上，焊縫符合要求，焊后未冷卻的接頭應避免碰到雨水[2]。

4.4 鋼管柱的埋設定位和標高測量

鋼管柱定位過程中，應嚴格按照定位方案施工，加強過程控制，確保點位誤差、垂直度誤差在設計范圍之內(nèi)。埋設過程中，為避免產(chǎn)生鋼管柱錨入工程樁長度不足的情況，項目統(tǒng)一將鋼管柱長度加長30mm，確保柱頂標高超過梁底標高，下部錨入樁內(nèi)長度符合設計要求，保證了施工質(zhì)量。在下放鋼管柱之前，要確保外層保護膜粘貼緊密，澆筑過程中保證其完成性，以便于后續(xù)開挖時清理其表面。

4.5 與底板連接的防水施工質(zhì)量控制要點

鋼管柱及上部結(jié)構(gòu)施工完成后，待上部結(jié)構(gòu)的混凝土強度達到設計要求后即可開挖下層土方、施工底板結(jié)構(gòu)。工程施工中，在鋼管柱錨入承臺部分設置了兩道環(huán)形止水鋼板以保證防水效果；施工過程中嚴格控制止水鋼板與鋼管柱的焊接質(zhì)量，施工底板卷材防水時，嚴控卷材施工搭接質(zhì)量，以保證底板防水的整體性。

5 結(jié)語

施工技術解決了：①減少了逆作法施工中結(jié)構(gòu)柱需設四根臨時格構(gòu)柱的環(huán)節(jié)；②避免了在施工完成后拆除臨時格構(gòu)柱的工序；③避免了柱與不同標高層縱橫向的梁內(nèi)主筋、基礎梁主筋相沖突，對這些區(qū)域梁主筋統(tǒng)一進行焊接處理；④解決了格構(gòu)柱內(nèi)泥土清理、自身的除銹及清理的環(huán)節(jié)；⑤消除了四肢鋼的扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象；⑥杜絕了四肢格構(gòu)柱與基礎及頂板結(jié)合處長時間存在滲漏隱患；⑦大大節(jié)約了施工成本、工期，增加了結(jié)構(gòu)的整體防水性能。

參考文獻

[1] 程毅文.建筑工程旋挖灌注樁基礎施工質(zhì)量與技術控制

關鍵點[J].磚瓦，2023（8）：79-81.

[2] 李文武，張馳.填海區(qū)淤泥地層蓋挖逆作地下結(jié)構(gòu)樁基

設計與施工關鍵技術[J].建筑技術開發(fā)，2022，49（6） ：

154-158.

[作者簡介]張家新（1990—），男，湖北孝感人，本科，研究方向：建筑工程結(jié)構(gòu)施工。