孫曉東

(中煤邯鄲中原建設(shè)監(jiān)理咨詢有限責(zé)任公司，河北邯鄲 056031)

1 工程概況

天津?yàn)I海國際機(jī)場擴(kuò)建配套交通中心工程位于濱海國際機(jī)場T1航站樓北側(cè)進(jìn)出港廣場及其東側(cè)的空地下。機(jī)場交通中心工程占地面積約60 000 m2，建筑面積約112 398 m2，投資估算約29億元，基坑最深約24 m。包括地鐵2號線機(jī)場站(含站廳、站臺層)及區(qū)間預(yù)留(蓋挖區(qū)間)工程，京津城際鐵路機(jī)場站(含站廳、站臺層)，地下停車場工程，換乘通道工程，t 2航站樓連接通道工程，集散大廳工程。根據(jù)圖紙設(shè)計要求，將機(jī)場交通中心工程整體劃分為四個土建施工合同段。除1標(biāo)段7區(qū)車庫出口、3標(biāo)段5區(qū)集散大廳和4標(biāo)段6區(qū)連接通道采用明挖順作法施工外，其余所有結(jié)構(gòu)主體工程全部采用蓋挖逆作法施工。中間豎向支撐結(jié)構(gòu)全部采用永久性鋼管柱，鋼管柱下部基礎(chǔ)為混凝土鉆孔灌注樁。根據(jù)結(jié)構(gòu)跨度不同，結(jié)構(gòu)永久性鋼管柱分別采用φ900 mm，φ1 100 mm和φ1 200 mm三種類型，鋼管柱長度主要是13.55 m和23.96 m兩種，最長的可達(dá)到25.97 m;灌注樁有φ2 200 mm直樁和φ2 200 mm～φ3 200 mm擴(kuò)孔樁兩種類型，直樁的有效樁長主要是37 m，擴(kuò)孔樁的有效樁長主要是40 m，其中擴(kuò)孔樁最長的可達(dá)到58 m。總共使用中間樁柱463根(不含293根臨時格構(gòu)柱)。全部采用HPE液壓垂直插入的工藝進(jìn)行施工。

2 HPE插入鋼管柱工藝

1)HPE液壓垂直插入機(jī)就位。灌注樁混凝土澆筑至設(shè)計標(biāo)高后，重新放出樁位中心，并將十字線標(biāo)記在護(hù)筒上。復(fù)核樁位后，使HPE液壓插入機(jī)的定位器中心與樁位中心在同一垂直線上。

2)調(diào)整HPE液壓垂直插入機(jī)垂直度。就位對中后，HPE液壓插入機(jī)可手動、自動調(diào)整水平度，滿足要求后即可吊裝鋼管柱入孔，并重新復(fù)核中心位置。

3)吊裝鋼管柱。根據(jù)鋼管柱的長度，為保證吊裝時不產(chǎn)生變形、彎曲，采用兩臺吊車三點(diǎn)抬吊，將鋼管柱垂直緩慢放入HPE垂直插入機(jī)上。

4)校正鋼管柱的垂直度。鋼管柱吊放至HPE垂直插入機(jī)內(nèi)，利用給觀眾的自重下放到孔內(nèi)一定深度后，安裝定位抱緊裝置，由HPE垂直插入機(jī)抱緊鋼管柱，采用兩臺經(jīng)緯儀雙向復(fù)測鋼管柱垂直度。滿足設(shè)計要求后，為絕對保證鋼管柱的垂直度不大于1/500，在鋼管柱上再安裝一個垂直傳感器，雙重監(jiān)測鋼管柱垂直插入精度。

5)HPE垂直插入機(jī)插入鋼管柱。垂直度校正完成后，開始由HPE垂直插入機(jī)進(jìn)行插入鋼管柱。由HPE垂直插入機(jī)將鋼管抱緊，由液壓插入裝置的液壓下壓力將鋼管柱下壓插入混凝土內(nèi)，當(dāng)插至混凝土頂面后，再次復(fù)測鋼管垂直度。此時可根據(jù)HPE垂直插入機(jī)自身的垂直儀、經(jīng)緯儀及鋼管柱上安裝的垂直儀傳感器反映到電腦上的信號來確定鋼管柱的垂直度，滿足垂直度要求后將鋼管柱進(jìn)行抱緊固定。

6)鋼管柱四周回填碎石并排除泥漿。鋼管柱插入完成后，用碎石填充鋼管柱四周至柱頂，填充時需四周均勻填入，防止單側(cè)填入過多造成鋼管柱偏位、彎曲，邊回填邊將孔內(nèi)泥漿排除。碎石回填高度在永久性鋼管頂標(biāo)高以下800mm，上部等工具柱拆除后回填。

7)鋼管柱內(nèi)澆筑混凝土。鋼管柱四周回填碎石、排漿完成待灌注樁混凝土達(dá)到終凝時工具柱割除后即可進(jìn)行鋼管柱內(nèi)下放鋼筋籠澆筑混凝土，鋼管柱內(nèi)的混凝土不易灌注過高，至鋼管柱頂標(biāo)高以下200 mm～300 mm即停止灌注;鋼管柱內(nèi)的混凝土采用導(dǎo)管混凝土灌注。

8)回填孔口拔除鋼護(hù)筒。HPE液壓垂直插入機(jī)移位后，用碎石將上部孔口回填至地面以下300 mm，并將鋼護(hù)筒拔除，在孔口澆筑混凝土保護(hù)下部鋼管柱。

3 施工難點(diǎn)分析及對應(yīng)措施

3.1 灌注樁的垂直度偏低，鋼管柱垂直度要求較高

1)基坑開挖深度大，鉆孔樁上部空鉆最大深度可達(dá)22 m左右。灌注樁的垂直度偏差為不大于1%(詳見JCJ 94-2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范第6.2.4的規(guī)定)，而鋼管柱垂直度偏差為不大于2‰。由于灌注樁的垂直度偏低，對鋼管柱插入的垂直度造成困難。

2)提高灌注樁的垂直度。首先采用先進(jìn)的施工設(shè)備和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)豐富的操作人員，在設(shè)備上采用大功率旋挖鉆機(jī)成孔，采用旋挖鉆機(jī)的最大扭矩在250 kN·m以上。并且將工程樁的垂直度提高到不大于3‰，盡量為鋼管柱的插入提供方便。

3.2 對工程樁混凝土的緩凝時間要求較長

1)考慮到插入鋼管的時間較長，一般的混凝土凝結(jié)時間根本無法滿足要求，要求混凝土必須有足夠的緩凝時間，才能保證鋼管柱能夠順利插入。因此必須保證混凝土的凝結(jié)時間在插入鋼管柱完成之后，否則將會造成鋼管柱無法正常插入。

2)對此混凝土的緩凝時間最為重要。緩凝時間過短，則會對后續(xù)的鋼管柱正常插入帶來困難。緩凝時間過長，則會影響鋼管柱插入后的穩(wěn)定。所以控制好混凝土的緩凝時間是全部鋼管柱正常插入的重點(diǎn)工作。經(jīng)過全面分析各種因素并經(jīng)過認(rèn)真的計算后，最終確定采用緩凝時間不小于36 h的超緩凝混凝土。

3.3 鋼筋籠內(nèi)徑內(nèi)空間小，鋼管柱中心校正困難

1)在灌注樁內(nèi)安裝鋼管柱，鋼管柱的法蘭盤最大直徑達(dá)1.7 m，而灌注樁內(nèi)鋼筋籠內(nèi)徑僅為1 836 mm，兩側(cè)間隙僅為68 mm，由于鋼筋籠內(nèi)部的空間過于狹小，對鋼管柱最終的校正帶來了極大的困難。2)將鋼筋籠上口加大。首先將鋼管柱底標(biāo)高以上成孔直徑適當(dāng)增大，將直徑增大至2 300 mm。再將鋼筋籠加工時對插入鋼管柱部位的鋼筋籠直徑放大100 mm，做成喇叭口形式，即鋼筋籠上口內(nèi)徑為1 936 mm。使鋼筋籠與鋼管柱法蘭之間的間隙增大至118 mm，在成孔垂直度偏差位不大于3‰時22 m孔深偏差73 mm，還有43 mm間隙允許鋼筋籠安裝偏差，從而保證鋼管柱在鋼筋籠內(nèi)部校正的活動空間。

3.4 地下水位高，浮力大，下插困難

1)由于地下水位高的原因，造成鋼管柱的自重相對較輕，鋼管柱底部封閉插入樁基混凝土中，并且鋼管柱法蘭直徑較大(1 100 mm鋼管混凝土柱法蘭直徑達(dá)1 700 mm)，更加增大了向上的浮力。造成鋼管柱無法靠自重支撐插入到設(shè)計標(biāo)高，必須有可靠的技術(shù)措施。2)增加柱內(nèi)配重。在直徑為600 mm鋼管內(nèi)澆筑混凝土，在混凝土終凝后形成配重。配重的重量根據(jù)鋼管柱的長度計算浮力在6 t～12 t之間。當(dāng)鋼管柱下至一定深度后泥漿的浮力大于鋼管柱自重時無法繼續(xù)下沉，必須在鋼管柱內(nèi)加放配重。確保重力下放使鋼管柱法蘭下至HPE垂直插入機(jī)底部，保證鋼管柱順利插入到設(shè)計標(biāo)高。

3.5 鋼管柱插入垂直度控制難度大

1)鋼管柱在插入過程中是不斷活動變化的，其垂直度難以掌握，給其垂直度的控制造成困難。

2)同時采用兩臺經(jīng)緯儀和兩臺傾角垂直度監(jiān)測傳感器。首先在兩個不同的方向，同時使用兩臺經(jīng)緯儀觀測并校正鋼管柱垂直度，以保證其在X，Y兩個方向上的垂直。并在鋼管柱的第二道法蘭盤上相互呈90°角的兩個位置上安裝兩個垂直度檢測傳感器，同時將傳感器與電腦連接。傳感器將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳到電腦上，通過對電腦上數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，來判斷鋼管柱的垂直度。使鋼管柱的垂直度得到有效保障。

4 結(jié)語

在施工過程中通過上述措施的處理，使鋼管柱得到了順利的的完成。并通過對該工程土方開挖后的鋼管柱進(jìn)行實(shí)體檢查，證明鋼管柱的施工質(zhì)量確實(shí)得到了保證。再次驗(yàn)證了上述處理方法是科學(xué)合理的。

［1］ JCJ 94-2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］ CECS 28∶90，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程［S］.

［3］ 浙江鼎業(yè)基礎(chǔ)工程有限公司.HPE液壓垂直插入鋼管柱工法［Z］.