浅谈盖挖结构一柱一桩施工精度控制

发表时间:2021/7/5   来源:《中国建设信息化》2021年5期   作者:潘浩鹏
[导读] 盖挖结构施工是一种较为新型的工程施工方法
        潘浩鹏
        中远海运(广州)有限公司

        摘 要:盖挖结构施工是一种较为新型的工程施工方法,在地下隧道工程中最为常见,可迅速恢复路面,大幅度减少对路面交通的影响。在建筑行业中,当施工场地严重不足时,通过盖挖结构的施工也能有效解决场地问题,为项目正常的生产施工提供足够的场地条件。本文以广州新海医院新业务大楼建设项目采用的盖挖法施工工艺及实际施工情况,浅谈盖挖结构一柱一桩施工时精度控制的必要性及施工控制要点,在保证桩基成孔质量及施工进度的情况下,实现盖挖法一柱一桩的精度要求,避免对后续主体结构顺作的不良影响。

        关键词:盖挖法、一柱一桩、精度控制

1、工程概况
1.1项目背景
        广州新海医院新业务大楼建设项目位于广州市海珠区新港西路167号新海医院院区内部。项目用地面积2041m2,总建筑面积12374.3m2,拟建建筑物为业务大楼1幢,其中地上9层(建筑面积8291.8m2),地下2层(建筑面积4082.5m2),建筑高度40.15m,采用桩承台基础。拟建建筑物周边环境较为复杂,可用场地十分局促,其中基坑北侧、东侧距离用地红线为1-1.5m,北侧、东侧红线外5-7m分别为12层的办公楼和9层的住宅楼;基坑西侧距用地红线仅为6m,红线外为市政道路海康街,路宽约6m;基坑南侧距离新海医院综合楼约1m。
1.2 盖挖法使用背景
        为保证原院区的正常运作,鉴于场地条件的局限性,该项目仅能选择西侧海康街作为施工现场主要进出道路。另外,西侧红线外存在10KV的高压线杆需保证足够的安全距离,北侧、东侧及南侧均无足够场地作为材料加工场且无法形成有效环路,这直接导致材料无法直接在现场进行加工和堆放,而材料外加工又将极大地加大项目成本。因此,场地的局限性对项目现场施工组织、进度安排、成本控制等均造成了严重的影响。为解决场地问题,经多方研究,决定将隧道工程常用的盖挖法施工,应用到该建筑工程项目上来。盖挖结构采用钢格构柱作为支承立柱,通过先插法施工实现一柱一桩。
1.3 地质概况及要求
        经设计计算,盖挖结构平均荷载达到5t/m2,在荷载要求如此之高的情况下,格构柱工程桩必须以中风化岩或微风化岩作为桩端持力层,且该持力层必须连续且稳定,如存在碎块状或薄夹层岩层,则须穿透该岩层,保证桩端受力。
2、一柱一桩控制精度要求及技术难点
2.1 精度控制要求
        一柱一桩的格构柱及灌注桩的精度要求较高,由于格构柱需内插至灌注桩内,且后续格构柱需外包钢筋混凝土形成框架柱,如灌注桩定位、格构柱定位或格构柱垂直度偏差过大,将直接导致桩受力偏心、框架柱偏位或混凝土无法完全包裹格构柱,从而导致严重的质量问题。
        根据规范及设计要求,一柱一桩精度控制需满足下表要求:


        另外,格构柱内插施工时,需保证截面中轴线与结构柱网方向一致,转向偏差需符合上表表1的精度要求。
2.2 技术难点
(1)格构柱对中的精度控制:为保证格构柱对中精度,需采用多重控制措施方能保证格构柱与框架柱中心的重合。
(2)格构柱的垂直度控制:格构柱垂直度控制为一大难题,需在施工过程中精准判断格构柱的倾斜程度,并确保能精细调整格构柱垂直度。
3、施工过程要点
3.1 辅助工具的准备
        为有效解决格构柱对中及垂直度的问题,在正式开始盖挖结构一柱一桩施工前,需提前设计和制作调节的辅助工具,保证在施工过程中能及时有效对格构柱进行调节。经参阅大量资料及各方商讨,决定采用校正架(详见图1、图2)。为保证加工质量,校正架委托具有相应资质的厂家进行制作加工。
 

        校正架的尺寸根据桩径、格构柱截面尺寸及钢格构柱外露长度进行相应调整。
        考虑校正架需承受的荷载,整体采用160mm×160mm×10mm的方管制作骨架,水平段共分为上中下三层,其中中、下两层在方管中部预留调节孔,调节孔内部根据调节螺杆情况加工好丝牙,便于后续调节使用;或可采用在中、下两层方管上部焊接螺母,调节螺杆可通过该螺母进行调节及固定。同时在上层的方管中加焊10mm厚花纹钢板,便于上人操作。
        另外,在校正架底部四根方管位置加焊300mm×300mm×10mm的钢板,并在钢板四角进行开洞,便于现场施工时打入螺栓将校正架固定。
3.2 一柱一桩施工前准备
        由于格构柱的垂直度调节及对中控制均需通过校正架进行,因此,校正架使用的过程中必须保证校正架的放置处于水平的状态。由于桩基施工阶段场地一般处于填土层,土质一般较软且高低起伏,平整度无法得到保证。因此需采取措施保证校正架所处地坪处于水平。
        广州新海医院新业务大楼采用提前在桩周边浇筑混凝土地坪来解决该问题。在桩基完成定位、钢护筒埋设完成并对桩基定位及钢护筒定位进行复核无误后,在护筒周边3-4m的范围内回填一定量的砖渣,以此保证其承载力;其次,在护筒周边3-4m的范围内浇筑200厚的强度等级较高的混凝土垫层,如C30、C35等强度的混凝土,并进行养护,避免后续桩基成孔施工时的旋挖桩机将混凝土压碎。
        当然,该垫层可采取后浇的方式,即在成孔施工前在计划浇筑垫层的范围回填砖渣,成孔后,在该范围浇筑200mm厚混凝土垫层,此时该混凝土垫层可采用C20、C25等强度等级较低的混凝土,只要能保证承受校正架及钢格构柱的荷载即可。如避免混凝土强度形成较慢影响施工进度,可在混凝土内掺加早强剂。
        垫层做法详见图3、图4。

3.3 灌注桩施工精度控制
        保证格构柱定位进度的前提是需先保证灌注桩定位及成孔垂直度的精度。
        在进行桩位放测时,使用坐标法定位,全站仪放测时,坐标放测精度不超过±0.001″,桩基定位后,进行第一次复核,确认后开始埋设钢护筒;钢护筒埋设时提前在钢护筒上拉线确定钢护筒中心点,埋设时,钢护筒中心点与桩中心点尽量保证重合。
        开始钻进时,同样提前在旋挖机钻斗上拉十字星确定钻斗中心点,下放钻进时,安排人员观察钻斗中心与桩中心点的位置关系,并指挥旋挖机司机调整钻斗位置,保证两者中心点重合后开始钻进成孔。
        在钻进过程中,旋挖机操作时显示屏可显示钻杆垂直度数值,司机需时刻关注钻杆垂直度情况,保证垂直度满足要求。
3.4 格构柱对中及垂直度控制
         (1)钢筋笼下放
        钢筋笼下放需在校正架就位前进行,钢筋笼下放按常规方法进行下放,但放置至护筒口标高时,采取临时固定的方式临时固定在钢护筒上,以便于后续格构柱插入钢筋笼内。
         (2)校正架就位
        校正架就位前,提前在图纸上确定校正架四个角的定位坐标,并在现场垫层内测量放出校正架的定位点,校正架四个角部必须对准定位点。
        或者可在施工图纸上桩边画出控制线,并在现场实际放测控制线,根据校正架的尺寸及控制线的位置,定位校正架四边的边线并进行弹线标记,校正架就位时四边必须与边线平齐,保证精准度。
        校正架就位完成后,在校正架四个角部与混凝土垫层打入膨胀螺栓固定,每个角共四个膨胀螺栓,保证校正架完全固定,不出现跑位的情况。
         (3)格构柱吊运就位
        格构柱采用吊筋进行吊运。为保证格构柱能依靠自重调节垂直度,采用两点起吊,格构柱与吊筋的连接位置必须分别位于对角的角钢上,并焊接牢固,吊筋在与角钢焊接后,其长度必须保持一致,避免格构柱起吊时出现倾斜情况。
        其次,格构柱起吊后移至桩口位置后,必须通过校正架上方的预留洞口下放至桩口内,放置至护筒面标高后,开始就位插入钢筋笼内,直至插入深度满足格构柱入桩深度要求,注意此处插入深度需考虑钢筋笼外露的长度。随后采用汽车吊的主勾及副勾同时将格构柱及钢筋笼下放。
         (4)对中控制
        格构柱下放至相应标高后,在图纸上测量出格构柱边缘至柱边线之间的距离,现场根据已放出的柱边线,利用卷尺丈量格构柱边缘至柱边线的距离,与图纸进行对比,并确定格构柱对中需要位移的方向及距离,利用校正架缓慢对格构柱对中情况进行调节,避免调整过快格构柱出现晃动的情况。当根据柱边线将格构柱与桩中心对齐后,利用放出的轴线进行核对,图纸上测量出格构柱各边至轴线的距离,并在现场上对已完成对中的格构柱进行测量,测量格构柱边缘与轴线之间的距离,保证格构柱中心与桩中心能对准。
         (5)垂直度控制
        格构柱对中完成后,开始调节格构柱垂直度。格构柱垂直度调节主要通过校正架进行调节。在格构柱内先放好测斜管,在完成对中后,通过测斜仪与测斜管对格构柱起始垂直度情况进行测量,并根据测斜仪的数据情况确定需要调节的方向及需要调节的螺栓(校正架调节层共有两层,每层上四个方向均有4个调节螺栓,一个校正架上共8个调节螺栓),并由测量员指挥施工人员进行调节,直至垂直度满足要求;随后换邻边的方向对格构柱进行调节,调节方式一致;在该方向调节完成后,重新对邻边的方向的垂直度进行测量及复核,如有偏差,则继续进行调节,直至相邻的两个方向格构柱的垂直度均满足规范要求。根据盖挖法技术标准要求,格构柱垂直度偏差控制必须在1/300以内。
         (6)复测
        在完成格构柱垂直度调节后,重新对格构柱的对中情况进行复测,重新测量格构柱边至柱边线的距离是否与图纸一致,并利用轴线进行校核。
        如对中情况已出现偏差,则根据偏差的情况确定需要移动的距离,通过上下两侧的调节螺栓同时调节。在调节的过程中利用测斜仪对格构柱的垂直度进行监测,并实时指挥施工人员通过调节螺栓保证格构柱的垂直度。如此反复多次操作,保证格构柱对中及垂直度满足规范要求。
        复测无误后,将格构柱采用手拉葫芦固定在校正架上,避免下沉。
        混凝土浇筑时,导管通过校正架中间的预留口及格构柱中部下插至桩底区域,按常规方法进行水下混凝土浇筑。混凝土浇筑完成后再对格构柱对中及垂直度进行复测,出现偏差及时调整。
4、结语
        广州新海医院新业务大楼盖挖结构一柱一桩施工,通过高精度控制,单桩完成仅需20小时,最快15小时完成;使用校正架进行施工,具有操作简单,施工简便,定位精确,校正架可重复利用等优点,有利于成本控制及施工进度的控制,保证了施工质量、安全及进度,取得了较为良好的效果;将隧道工程中常用的盖挖法施工,因地制宜地应用到该建筑工程上来,以解决场地不足难题,颇为创新。
        
参考文献:
《大规模“一柱一桩”施工精度控制关键技术》凌兴安
《软土地基中一柱一桩先插法施工关键技术》郭宏斌
《一柱一桩地下室逆作法施工探讨》李新刚
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