謝顯鵬 XIE Xian-peng；夏錦康 XIA Jin-kang；滿寧寧 MAN Ning-ning；揭偉 JIE Wei；左麗娜 ZUO Li-na

（①中建四局土木工程有限公司東莞分公司勤誠達(dá)云邸項(xiàng)目部，深圳 518101；②深圳市崗隆實(shí)業(yè)有限公司，深圳 518101；③中建四局土木工程有限公司東莞分公司，東莞 523000）

0 引言

隨著城市化的不斷發(fā)展，用地成本在持續(xù)提高，同時(shí)因城市發(fā)展需要，舊城區(qū)的改造工作也更多地被提上日程；土地資源的愈加緊缺，如何減少建筑物的占地面積，消弱施工過程對周邊環(huán)境的影響已經(jīng)成為必然要思考的問題，逆作法施工無疑是解決這一問題的一種方式。逆作法施工通過利用建筑物自身結(jié)構(gòu)作為施工場地，結(jié)構(gòu)樓板作為水平向支承結(jié)構(gòu)，一樁一柱作為豎向支承結(jié)構(gòu)，可以最大程度地減少對施工用地的需求及對周邊環(huán)境造成的擾動；逆作法施工過程中為保證結(jié)構(gòu)安全，避免結(jié)構(gòu)偏心荷載，需嚴(yán)格控制一樁一柱的施工質(zhì)量。

1 應(yīng)用背景

勤誠達(dá)云邸項(xiàng)目，總建筑面積約21 萬m2，用地呈不規(guī)則長方形，面積約1.69 萬m2，長邊約176m，短邊約116m，支護(hù)周長約530m。由4 棟塔樓和一棟幼兒園組成，地下4 層；項(xiàng)目周邊環(huán)境復(fù)雜，西側(cè)為老舊多層住宅，且此片區(qū)內(nèi)小區(qū)住宅結(jié)構(gòu)有不同程度的損傷；采用全逆作法施工，如圖1 所示。

圖1 項(xiàng)目鳥瞰圖

2 技術(shù)特點(diǎn)

2.1 工程特點(diǎn)

本工程的一樁一柱主要特點(diǎn)如下：①體量大，種類多；本工程共有鋼管柱299 根，鋼管柱有圓形和矩形兩種，矩形 鋼 管 柱 尺 寸 有300 ×350，350 ×350，350 ×400，350 ×500，400×450，400×500，500×700，600×600 幾種，圓形鋼管柱直徑600，700，800 三種；鋼管柱凈長18.45～24.25m。②施工精度高；逆作期間豎向支承結(jié)構(gòu)為鋼管柱，鋼管柱承擔(dān)主體結(jié)構(gòu)及上部施工荷載，為避免偏心荷載，住宅、保障房及幼兒園范圍內(nèi)鋼柱垂直度偏差≤1/1000，辦公樓及純地下室區(qū)域鋼柱垂直度偏差≤2/1000；精度要求均遠(yuǎn)大于規(guī)范JGJ432《建筑工程逆作法技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》要求的1/300。③地質(zhì)條件復(fù)雜；工程北側(cè)在地下室底板以上存在中、微風(fēng)化巖層，南側(cè)地質(zhì)相對較差，存在破碎帶巖層，地質(zhì)變化較多，存在夾層，樁基施工時(shí)候挖孔深度變化較多，終孔確認(rèn)條件復(fù)雜。

2.2 方案選擇

相對于低強(qiáng)度的混凝土（如C35～C45 的混凝土），高強(qiáng)度混凝土（C60）進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)，為達(dá)到高強(qiáng)度要求，配比石子的粒徑相對較大，當(dāng)作為水下混凝土使用時(shí)，流動性較小，采用導(dǎo)管法澆筑混凝土?xí)r，混凝土不易實(shí)現(xiàn)自由上翻，澆筑質(zhì)量無法控制。先插法施工為先下插鋼管柱，工程樁與鋼管柱混凝土同時(shí)澆筑；后插法施工為先澆筑工程樁混凝土，后再下插鋼管柱，待工程樁混凝土終凝后再澆筑鋼管柱混凝土；根據(jù)先插法及后插法施工特點(diǎn)，鋼管柱與工程樁混凝土強(qiáng)度等級相差較小的采用先插法，混凝土強(qiáng)度等級相差較大的采用后插法。本文針對先插法施工工藝要求進(jìn)行闡述。

2.3 測垂特點(diǎn)

本工程引入高精度傾角傳感器取代傳統(tǒng)的安裝測斜管測垂或水準(zhǔn)儀測垂，對比傳統(tǒng)的測垂方式，高精度傾角傳感器測垂時(shí)將傳感器直接貼在下插的鋼管柱上，即可在與傳感器相連的屏顯設(shè)備上快速的顯示鋼管柱的垂直角度值，根據(jù)角度值即可測算出鋼管柱下插的垂直度偏差情況，高精度傾角傳感器的精度值能達(dá)到0.001°（換算為垂直度偏差為1/57306.59），精度值超出施工要求很多，其一般被使用于沉降觀測、高精度機(jī)械穩(wěn)定性測試方面，通過將其引入建筑施工行業(yè)進(jìn)行鋼管柱的垂直度測量，可以更快地將鋼管柱垂直度情況數(shù)據(jù)化，極大地提高施工效率同時(shí)也使得垂直度的控制調(diào)整變得更加高效。

傾角儀可測量水平向（X 軸）、垂直向（Y 向）的偏差值及測量扭轉(zhuǎn)情況（Z 向）；作為鋼管柱調(diào)垂使用時(shí)以X 軸方向數(shù)值作為調(diào)垂依據(jù)，數(shù)值越接近90°，垂直度偏差越小。垂直度偏差數(shù)值測算可通過三角函數(shù)進(jìn)行測算，需調(diào)整偏差值=鋼管柱長*tanQ-鋼管柱長*1/1000=鋼管柱長*（tanQ-1/1000），如圖2、圖3 所示。

圖2 高精度傾角傳感器數(shù)據(jù)

圖3 偏差值測算示意圖

3 工藝流程及要點(diǎn)

3.1 工藝流程（圖4）

圖4 工藝流程

3.2 工程樁成孔施工

根據(jù)坐標(biāo)點(diǎn)放出樁孔定位點(diǎn)；采用先挖孔、拉線定位導(dǎo)向，旋挖機(jī)震入的方式埋設(shè)鋼護(hù)筒，鋼護(hù)筒采用履帶吊及旋挖機(jī)一次性埋設(shè)；項(xiàng)目根據(jù)施工進(jìn)度要求選擇SR415R、SR425H10、XR400D、SR525R、ZR400V 幾種型號的旋挖機(jī)鉆進(jìn)成孔，過程中確保垂直度偏差在1/200 以內(nèi)，泥漿比重控制在1.2 左右，含沙率控制不大于8%；成孔后清孔方式選擇氣舉反循環(huán)，控制最終泥漿比重在1.1～1.15，且最終澆筑前沉渣厚度不應(yīng)該大于50mm。

3.3 鋼筋籠及鋼管柱下放

①鋼筋籠下放。鋼筋籠在工程樁施工完成后起吊下放，采用2 點(diǎn)起吊，頂部設(shè)置吊筋，吊放過程嚴(yán)格控制鋼筋籠垂直，防止刮蹭孔壁導(dǎo)致塌孔。

②鋼管柱原材檢查。一樁一柱垂直度要求較高，鋼管柱原材的垂直度是保證施工質(zhì)量的首要條件。鋼管柱運(yùn)至現(xiàn)場應(yīng)拉線復(fù)測鋼管柱垂直度，對于垂直度不滿足要求的嚴(yán)禁其進(jìn)場，第一時(shí)間進(jìn)行退場處理，堆放時(shí)需在底部加墊枕木/型鋼，防止鋼管柱變形彎曲，且鋼管柱禁止疊放。

③調(diào)垂設(shè)備就位。需采用調(diào)垂設(shè)備配合鋼管柱下插，調(diào)垂設(shè)備設(shè)置一個固定平臺和一個調(diào)垂體系，固定平臺主要作用為輔助鋼管柱下放后的對中及固定，避免調(diào)垂后發(fā)生平面偏移；在固定平臺每側(cè)設(shè)置拉鉤，通過拉鉤進(jìn)行垂直度調(diào)整。

調(diào)垂設(shè)備就位前需進(jìn)行對中處理，將調(diào)垂設(shè)備中心與樁孔中心對應(yīng)，對中采用設(shè)置十字線的方式，兩者對中完成后，將調(diào)垂架與地面進(jìn)行固定，固定采用打膨脹螺栓的方式，記錄下中心點(diǎn)距離調(diào)垂架內(nèi)側(cè)四個邊的距離，便于后期鋼管柱對中。

④鋼管柱吊裝調(diào)垂（高精度傾角傳感器配合調(diào)垂）。根據(jù)鋼管柱重量選用三一SCC600 型履帶吊進(jìn)行吊裝，采用三點(diǎn)起吊的方式，鋼管柱過長時(shí)可采用雙機(jī)抬吊，采用一臺輔助起重機(jī)配合起吊；鋼管柱起吊后下放過程中需控制鋼管柱穩(wěn)定性，避免鋼管柱與調(diào)垂設(shè)備接觸，導(dǎo)致調(diào)垂架偏位，影響垂直度，如圖5 所示。

圖5 鋼管柱三點(diǎn)起吊示意圖

鋼管柱調(diào)垂時(shí)分為兩步：鋼管對中及鋼管調(diào)垂。

1）鋼管對中。鋼管柱對中在下插到一定標(biāo)高后開始，根據(jù)調(diào)垂設(shè)備對中后十字鋼筋中心點(diǎn)距離調(diào)垂設(shè)備支座的距離，從而計(jì)算得出鋼管柱外壁距離支座的距離，根據(jù)此距離進(jìn)行對中，對中后通過底層平臺將鋼管柱進(jìn)行固定。2）鋼管調(diào)直。鋼管對中后，在鋼管柱上張貼高精度傾角傳感器，根據(jù)傳感器反饋數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)鋼管柱垂直度，直至垂直度達(dá)到設(shè)計(jì)要求1/1000 為止，然后用調(diào)垂架的下部平臺及上部的調(diào)節(jié)鋼索將鋼管固定。

3.4 混凝土澆筑

①安裝混凝土澆筑架。由于調(diào)垂要求，鋼管柱高出混凝土澆筑面，因此需在調(diào)垂平臺外圍再放一個混凝土澆筑平臺用于混凝土澆筑；澆筑平臺與調(diào)垂平臺應(yīng)分開，避免澆筑過程對調(diào)垂平臺產(chǎn)生較大擾動；在此平臺上采用汽車吊吊設(shè)灌漿斗，導(dǎo)管從鋼管柱中間下放至樁底，采用泵送混凝土的方式進(jìn)行混凝土灌注。

②安裝導(dǎo)管儲料斗。工程樁及鋼管柱混凝土澆筑采用導(dǎo)管法水下灌注的方式，鋼管柱內(nèi)徑最小為350mm，選用的導(dǎo)管直徑宜為250mm。導(dǎo)管長度偏差需進(jìn)行控制，不超過總長的1%，內(nèi)壁平直，無變形情況，避免因?qū)Ч茏冃卧斐射摻罨\卡住導(dǎo)管。選擇導(dǎo)管時(shí)不宜過小，一般不小于250mm，導(dǎo)管過小混凝土沖擊力較小，采用導(dǎo)管法水下澆筑混凝土?xí)r上翻困難；導(dǎo)管不能直接安裝到底，安裝完成后需距孔底0.3～0.5m。

③清孔。待導(dǎo)管及儲料斗安放完成后開始二次清孔，清孔工藝選用氣舉反循環(huán)的方式，清孔結(jié)束后需復(fù)測孔底沉淤厚度，保證厚度不大于50mm。清孔過程注意控制氣壓、泥漿配比清孔，避免過度清孔導(dǎo)致塌孔。

④混凝土澆筑。1）混凝土選用商品混凝土，提前與攪拌站溝通配合比情況，控制混凝土流動性，保證作為水下砼使用時(shí)的澆筑質(zhì)量。2）混凝土澆筑過程中導(dǎo)管嚴(yán)禁拔出混凝土面，首灌時(shí)澆筑方量需進(jìn)行計(jì)算，保證導(dǎo)管的一次埋入深度要求，從首灌開始，混凝土材料需連續(xù)供應(yīng)，避免中途斷供的情況發(fā)生，需提前梳理運(yùn)輸路線，規(guī)劃混凝土供應(yīng)車輛，保證連續(xù)澆筑。3）混凝土澆筑開始后，需安排專人跟進(jìn)混凝土澆筑情況，應(yīng)保證混凝土面勻速上升，當(dāng)混凝土澆筑至鋼管柱底部0.2～0.5m 范圍時(shí)，需延緩混凝土澆筑速度，避免澆筑速度過快，混凝土上升帶來的沖擊力使得鋼管柱上浮，待澆筑至樁頂標(biāo)高往上1m 時(shí)，在鋼管柱外側(cè)均勻回填碎石（回填前埋設(shè)1 根注漿管，予以固定，灌注完成后進(jìn)行注漿），碎石壓力與混凝土向上的反力相互抵消，避免混凝土超量澆筑，導(dǎo)致后期打鑿清理困難；持續(xù)回填碎石直至鋼管柱內(nèi)泥漿外溢肉眼可見時(shí)，減緩碎石回填速度，逐步停止回填。開始鋼管柱澆筑時(shí)保持導(dǎo)管埋深在2-6m（保證混凝土能上升的情況下埋深不能過淺，因?yàn)殇摴苤卓谳^小，如埋深較淺會導(dǎo)致鋼管柱內(nèi)混凝土無法反壓密實(shí)，導(dǎo)致后期抽芯檢測時(shí)強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，澆筑過程應(yīng)間斷活動并慢慢提升導(dǎo)管，混凝土應(yīng)適當(dāng)超灌，以鋼管柱內(nèi)存在潔凈的混凝土溢出作為標(biāo)準(zhǔn)）。（澆筑過程中由于碎石不能一次回填到位，碎石回填階段鋼管柱外混凝土還可能往上升，最終混凝土超灌高度會超過初始高度，根據(jù)試樁情況，可能達(dá)到2～3m。）4）澆筑過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測鋼管柱垂直度情況，如發(fā)現(xiàn)鋼管柱發(fā)生偏位，可通過調(diào)垂平臺的鋼索進(jìn)行調(diào)整，或通過反向回填石子的方式進(jìn)行輔助調(diào)垂。

⑤架體拆除。樁柱澆筑過程需在運(yùn)出攪拌站時(shí)留置標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試塊，混凝土運(yùn)至現(xiàn)場后在現(xiàn)場使用密封袋留設(shè)同條件養(yǎng)護(hù)試塊，根據(jù)試塊的情況判斷混凝土的凝固情況，待混凝土終凝后方可將調(diào)垂架拆除，拆除后用槽鋼將鋼管柱進(jìn)行固定，防止因混凝土凝固情況不穩(wěn)定而造成鋼管柱偏位或沉降。

4 質(zhì)量管理措施

4.1 灌注樁施工質(zhì)量保證措施[1]

①樁位控制。旋挖成孔前，考慮施工作業(yè)機(jī)械重量較大，而場地內(nèi)地質(zhì)含水量較大，土質(zhì)偏差，為防止因土質(zhì)的不均勻沉降導(dǎo)致樁位偏差或樁斜，需將地面進(jìn)行全硬化處理，硬化厚度約300mm，樁孔施工過程中直徑略大于設(shè)計(jì)樁徑30cm。②樁斜控制。定時(shí)測量鉆進(jìn)垂直度，及時(shí)調(diào)垂，鉆孔過程保持勻速，避免鉆速驟變、鉆具跳動等情況，從而保證樁孔垂直度。③樁徑控制。樁基施工過程中應(yīng)根據(jù)地勘報(bào)告顯示的地質(zhì)情況選用合適的鉆頭，避免鉆頭在不同土質(zhì)造成的擴(kuò)孔效果不同從而影響樁徑；隨著土層的含砂率增加適當(dāng)減小鉆頭直徑。④樁長控制。施工人員對于高程換算應(yīng)準(zhǔn)確，使用的測繩等測量工具精度應(yīng)準(zhǔn)確。⑤樁底沉渣控制。鉆進(jìn)過程中需控制好泥漿比重，配比保持在1.2 左右，旋挖機(jī)鉆進(jìn)過程控制泥漿含砂率，避免含砂率過高導(dǎo)致的沉渣變厚，混凝土澆筑前選擇合理的清孔方式，旋挖機(jī)清孔與氣舉反循環(huán)的清孔方式交替進(jìn)行。⑥混凝土強(qiáng)度控制。提前分析混凝土配合比，分析外加劑使用情況，過程中嚴(yán)格制作試塊，每車混凝土均需進(jìn)行坍落度測試。

4.2 鋼管柱施工質(zhì)量保證措施[2-3]

①鋼管柱施工采用全站儀配合高精度傾角傳感器進(jìn)行垂直度測量，保證安裝精度，所有儀器使用前均需進(jìn)行檢測鑒定，確保儀器的測量精度及可靠性。②加強(qiáng)過程交底，吊裝鋼管柱時(shí)避免碰撞調(diào)垂架從而影響垂直度。③使用專用的調(diào)垂設(shè)備進(jìn)行鋼管柱調(diào)垂，復(fù)測完成鋼管柱位置、標(biāo)高、垂直度后，采用調(diào)垂設(shè)備的平臺及鋼索固定鋼管柱，固定完成后開始混凝土澆筑。④澆筑過程持續(xù)監(jiān)測鋼管柱情況，過程通過反向回填碎石等方式輔助調(diào)垂；從四個面同時(shí)監(jiān)測混凝土面高差情況，以便根據(jù)混凝土面上升情況控制混凝土澆筑速度及安排碎石回填。