王東旭 范經(jīng)華 方 慶

上海市機(jī)械施工集團(tuán)有限公司 上海 200072

1 提高立柱樁垂直度的重要性

目前城市建設(shè)處于高速發(fā)展階段，為了縮短工程施工工期，減小對(duì)周邊環(huán)境的影響，許多建筑物都采用逆作法施工。在我國(guó)，逆作法技術(shù)始于20世紀(jì)90年代初，經(jīng)過(guò)20余年的發(fā)展，已逐漸形成區(qū)別于傳統(tǒng)順作工藝的獨(dú)立體系[1]。其中，豎向支承柱調(diào)垂技術(shù)作為逆作工藝中的一項(xiàng)核心技術(shù)，直接影響到逆作豎向支承體系的承載能力及穩(wěn)定性，從而制約著逆作工藝的發(fā)展。換言之，豎向支承柱調(diào)垂技術(shù)的每一次突破，也必然引領(lǐng)著逆作技術(shù)的整體發(fā)展。

立柱樁在逆作法施工中應(yīng)用較為廣泛，也是整個(gè)逆作法施工一個(gè)重要的組成部分。立柱樁施工首先在平整后的場(chǎng)地上鉆孔，然后在孔的底部放下鋼筋籠（澆灌混凝土后成為樁），隨后在鋼筋籠的上部?jī)?nèi)插鋼管（澆灌混凝土后成為柱），待測(cè)量定位后進(jìn)行整體灌注混凝土。作為基坑支撐體系中的承重結(jié)構(gòu)，立柱樁甚至有時(shí)也作為地上建筑的承重結(jié)構(gòu)。

為達(dá)到一定的承載力，立柱樁的鋼立柱插入鉆孔灌注樁后，其垂直度必須滿足設(shè)計(jì)的要求。如果上部鋼管樁垂直度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，待下道工序挖土?xí)r，挖出鋼管的底部偏移就會(huì)越來(lái)越大，最終只能重新施工混凝土柱（圖1）。這不僅會(huì)產(chǎn)生額外費(fèi)用，影響工程進(jìn)度，也存在一定的工程質(zhì)量隱患，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，研究提高鋼管的垂直度是非常必要的。

圖1 垂直度不符合要求的樁

2 工程概況

虹楊500 kV地下變電站設(shè)計(jì)埋深25.0 m，總建筑面積28 146.0 m2，采用逆作法施工。本工程主體工程樁均采用泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁，立柱樁共有152根。其中立柱樁樁徑1.0 m，樁長(zhǎng)56.1 m，鋼管規(guī)格φ550 mm×16 mm，單根管長(zhǎng)度24.345 m，垂直度要求為1/500。

3 現(xiàn)狀調(diào)查

我們對(duì)近一年本公司開(kāi)工的6個(gè)在建同類工程的鋼立柱施工工地進(jìn)行調(diào)查，統(tǒng)計(jì)鋼立柱的數(shù)量、調(diào)垂方法，以及調(diào)垂結(jié)果，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果如表1所示。

表1 在建同類工程鋼立柱情況調(diào)查結(jié)果匯總

其中，5#工地垂直度要求1/500，合格率達(dá)到80%，比較接近本次課題研究的目標(biāo)。該工地鋼立柱垂直度控制采用的是調(diào)垂盤配合經(jīng)緯儀的方法，具體方法如下：

鋼管采用履帶吊整體吊放，使鋼管在下放過(guò)程中始終處于自由垂直狀態(tài)，達(dá)到初始調(diào)垂的效果，同時(shí)在兩條軸線上分別架設(shè)經(jīng)緯儀跟蹤立柱垂直度和中心位置，發(fā)現(xiàn)偏差，通過(guò)水平方向和垂直方向千斤頂及時(shí)調(diào)整。

這種方法優(yōu)點(diǎn)是所需器材簡(jiǎn)單，操作方便，容易掌握，但格構(gòu)柱下端處于懸空狀態(tài)，在混凝土澆筑的過(guò)程中，經(jīng)常發(fā)生由于混凝土的擠壓使得鋼立柱下端發(fā)生偏移，導(dǎo)致校正完的鋼立柱的垂直度無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，調(diào)垂精度只能使80%的立柱樁垂直度控制在1/500，因此這種方法需要改進(jìn)。

4 主要因素分析及改進(jìn)措施研究

4.1 分析主要影響因素

我們對(duì)現(xiàn)場(chǎng)鋼立柱施工調(diào)垂精度差進(jìn)行分析，采用頭腦風(fēng)暴法，邀請(qǐng)一些施工現(xiàn)場(chǎng)的專家，分析影響鋼管垂直度的主要因素，并進(jìn)行整理得到8個(gè)末端原因。

對(duì)這8個(gè)末端原因，我們逐個(gè)進(jìn)行了分析，通過(guò)運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、測(cè)量、測(cè)試、試驗(yàn)等方法找出主要影響因素。

4.1.1 施工前交底不到位

立柱樁施工前是否進(jìn)行技術(shù)交底，交底內(nèi)容是否詳細(xì)具體，現(xiàn)場(chǎng)管理是否落實(shí)到位，所有參與現(xiàn)場(chǎng)施工人員是否理解施工的重點(diǎn)。為此我們通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，統(tǒng)計(jì)一周現(xiàn)場(chǎng)鋼立柱施工班前技術(shù)交底情況，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督情況表明，每天施工前均進(jìn)行施工交底并有交底記錄，班前交底符合標(biāo)準(zhǔn)要求，為非要因。

4.1.2 鋼管加工質(zhì)量差

鋼管進(jìn)場(chǎng)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)鋼管尺寸偏差，152根鋼管分5次運(yùn)輸進(jìn)場(chǎng)，每次進(jìn)場(chǎng)時(shí)均對(duì)每根鋼管進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果顯示，152根鋼管加工尺寸偏差都在允許范圍內(nèi)，鋼管加工質(zhì)量為非要因。

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4.1.3 現(xiàn)場(chǎng)材料管理差

鋼管在吊放前，對(duì)鋼管表觀質(zhì)量進(jìn)行全數(shù)檢查，觀察其表面有沒(méi)有發(fā)生碰撞，翹曲變形過(guò)大，并做好記錄（圖2）。結(jié)果顯示，152根鋼管在吊車放下去前，表觀質(zhì)量全部符合設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)場(chǎng)管理符合要求，為非要因。

圖2 鋼管現(xiàn)場(chǎng)堆放

4.1.4 調(diào)垂盤調(diào)垂精度差

經(jīng)過(guò)調(diào)查和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)10個(gè)鋼柱調(diào)垂，用水平和垂直2個(gè)方向上的千斤頂同時(shí)調(diào)節(jié)鋼管的垂直度，經(jīng)緯儀觀測(cè)微調(diào)效果差，需要多人反復(fù)操作，平均時(shí)長(zhǎng)60 min。通過(guò)使用本公司發(fā)明專利“一柱一樁測(cè)量校正裝置”改進(jìn)后，5 min內(nèi)糾偏完畢。根據(jù)試驗(yàn)和調(diào)查結(jié)果，調(diào)垂盤調(diào)垂精度不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，且測(cè)量方法有待改進(jìn)，為要因。

4.1.5 測(cè)量?jī)x器不合格

通過(guò)邀請(qǐng)公司測(cè)量科室專家，對(duì)項(xiàng)目部使用的經(jīng)緯儀進(jìn)行校核，給出專業(yè)意見(jiàn)，公司也派1名業(yè)務(wù)能力過(guò)硬的測(cè)量員到項(xiàng)目部負(fù)責(zé)鋼立柱施工。本次工程采用DJ2經(jīng)緯儀，根據(jù)專家的評(píng)價(jià)結(jié)果可以提供精確的偏差數(shù)據(jù)。經(jīng)緯儀在校準(zhǔn)期內(nèi)，精度符合要求。測(cè)量?jī)x器為非要因。

4.1.6 夜間施工視線差

4.1.7 地質(zhì)條件差

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，全程跟蹤記錄立柱樁在施工時(shí)的坍孔情況。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)152根樁，發(fā)生過(guò)5次坍孔，經(jīng)過(guò)重新掃孔，5根樁都能順利下鋼筋籠和鋼管并順利調(diào)垂。地質(zhì)條件差時(shí)，在施工過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生坍孔，但經(jīng)過(guò)重新掃孔，吊放鋼管調(diào)垂并不受影響，為非要因。

4.1.8 缺少?gòu)?fù)核程序

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和資料研究，發(fā)現(xiàn)在地下連續(xù)墻施工挖槽結(jié)束時(shí)，會(huì)利用超聲波檢測(cè)其挖槽深度、寬度及其垂直度。樁基礎(chǔ)成孔結(jié)束也會(huì)使用測(cè)徑儀檢測(cè)孔深、孔徑，當(dāng)所有參數(shù)都符合要求時(shí)，才能進(jìn)行下一步施工[2]。但在實(shí)際施工時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)施工人員和管理人員沒(méi)有考慮到復(fù)核，調(diào)垂方法不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，為要因。

4.2 主要原因分析結(jié)論

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、計(jì)算等方法，確定調(diào)垂盤調(diào)垂精度差和缺少?gòu)?fù)核程序是影響鋼管垂直度調(diào)垂的主要原因。

4.3 制訂改進(jìn)措施

根據(jù)確認(rèn)的要因，針對(duì)調(diào)垂盤調(diào)垂精度差和缺少?gòu)?fù)核程序的問(wèn)題，提出采用本公司具有發(fā)明專利的“一柱一樁測(cè)量校正裝置”來(lái)替代原有調(diào)垂方式，同時(shí)引入調(diào)垂后的復(fù)核程序來(lái)提高立柱的垂直度。

4.3.1 改進(jìn)調(diào)垂盤

為解決目前一柱一樁校正施工過(guò)程中需用較高的校正架、鋼立柱垂直度校正效果差，且鋼立柱下端不固定導(dǎo)致垂直度無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求的問(wèn)題，采用公司發(fā)明專利“一柱一樁測(cè)量校正裝置”“樁內(nèi)柱體直接測(cè)量方法”和“一種用于建筑施工中的柱樁底端固定裝置”進(jìn)行施工。

4.3.2 科學(xué)引入復(fù)核工具

引入U(xiǎn)DM100Q（圖3），利用超聲探測(cè)原理，將超聲波傳感器浸入鉆孔中的泥漿里，可以很方便地對(duì)鉆孔周圍的4個(gè)方向同時(shí)進(jìn)行孔壁狀態(tài)監(jiān)測(cè)，并直觀地觀測(cè)連續(xù)墻槽寬、鉆孔孔徑、垂直度、孔壁坍塌狀況等，然后根據(jù)控制器讀出偏差數(shù)值，得到垂直度，當(dāng)垂直度符合要求后，調(diào)垂結(jié)束。

圖3 UDM100Q現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)鋼管垂直度偏差

5 結(jié)語(yǔ)

豎向支承柱作為逆作體系中的核心構(gòu)件，在施工中，豎向支承樁柱的垂直精度要求是確保逆作工程質(zhì)量、安全的核心要素，決定著逆作技術(shù)的深度與高度。而與之相對(duì)應(yīng)的豎向支承柱調(diào)垂設(shè)備及糾偏技術(shù)的不斷發(fā)展，亦是逆作技術(shù)不斷進(jìn)步、成熟、發(fā)展的縮影。

經(jīng)過(guò)此次課題研究，我們?nèi)〉昧溯^大的成果，實(shí)踐結(jié)果表明，我們使用的電控校正調(diào)垂方法，并且利用超聲波儀器進(jìn)行復(fù)核，成功地把每根樁的垂直度都控制在1/500以內(nèi)，不僅帶來(lái)了極大的經(jīng)濟(jì)效益，而且受到了監(jiān)理和業(yè)主的一致好評(píng)，也為其他類似工程提供了很好的借鑒。