旋挖灌注桩内逆作钢管柱的安装施工

欧永朝

摘 要:钻孔灌注桩内插入钢柱是一种新施工方法,随着软土地基高层建筑施工缩短建设工期的需要,钢管柱在旋挖灌注桩内安装技术的应用日益增多。本文就逆作钢管柱在旋挖灌注桩内的安装施工作浅述。

关键词:旋挖钻机逆作钢管柱安装施工

中图分类号:TU7 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)07(c)-0078-02

1 工程概况

某工程商住楼为地上15层、地下2层,建筑高度为48.2m。采用旋挖成孔灌注桩,桩径分别为800mm、1000mm、1200mm、1400mm、1600mm、1800mm,桩芯砼采用C25水下混凝土。工程桩施工同时安装地下逆作钢管柱。逆作钢管柱管径为Φ500(18条)和Φ600(4条),长度为12～15m,嵌入桩芯650mm。基坑开挖设计深度约9.5m～12.2m,基坑支护采用地下连续墙,地下连续墙兼作地下室外墙的一部分。地下室采用逆作法施工,在旋挖灌注桩中预埋钢管柱作为中间逆作柱,利用逆作柱做各层的支撑承重,由首层楼板作为水平分界面,同时向分界面上、下各层分别组织施工。

2 施工难点

逆作钢管柱是地下主体结构柱骨架的一部分,其在旋挖灌注桩内安装定位直接影响到整体地下结构的工程质量,因此钢管柱定位必须准确,垂直度偏差不得超过规范的规定。另外,与钢管柱安装相关的旋挖灌注桩桩芯混凝土浇筑质量控制也是施工的难点。根据工程实际情况,桩基采用旋挖成孔灌注桩,受泥浆的影响难以采用下口及上口二次定位的方法来保证钢管柱的垂直度。为此,在确保安装精度在设计允许的前提下,拟采用仅进行上部定位的方法安装钢管柱。

3 钢管柱安装流程

场地硬化及埋设定位支架锚筋→护筒埋设、十字控制线及标高引测→工程桩旋挖成孔、清孔、钢筋笼沉放→定位器安装、调平、固定→吊放导管、浇筑桩芯砼→导管拆除,定位器位置及垂直度复核、调整→钢管柱吊装→钢管柱平面位置及垂直度复核、固定→桩孔回填→定位器拆除。

4 主要施工方法

(1)工程桩施工前,用全站仪进行桩位放样,并在离桩边线约1.5m的地面上设置十字控制线。(2)根据地面上的十字控制线、定位器的平面尺寸、桩中心到定位器各边的距离确定定位支架锚筋的位置,并打入Φ18圆钢(共16根)进行预埋操作,钢筋露出地面约400mm。(3)场地硬化处理。考虑到旋挖机、履带吊、砼运输车等重型机械在场地内作业,计划在现场浇筑100mm厚的C20素混凝土进行场地硬化。(4)地坪砼达到设计强度后,用全站仪放出桩位并根据放出的点位在砼面上引出十字控制线。然后埋设护筒,用水平仪将标高抄测到护筒上。为方便定位器的就位安装,根据定位器的平面尺寸,桩中心到定位器各边的距离,计划在砼面上放出定位器的平面位置线。(5)工程桩旋挖成孔,验孔,清孔,吊放钢筋笼。(6)摆放枕木,在砼面上铺一层普通枕木(240×160×250),枕木应根据砼面上的定位器平面位置线放置并初步整平。此外,为保证定位器的平整度计划用马钉将枕木连成整体。(7)定位器安装。标高:依照护筒内壁上的基准点进行控制,误差小于2mm。定位:依据桩孔上口中心点进行控制,误差小于2mm。定位器托架由吊车从孔口送至孔底,在不脱钩的情况下进行标高、定位校准,校准无误后落实,用拉接板将定位器托架与护筒焊接牢固,检验无误拆除吊具。定位器托架底部与混凝土表面有缝隙时,用楔形钢板填充、背实,每点垫板层数不得超过两层,每点间距不得大于200mm。其他缝隙用CGM灌浆料填平。托架稳固后,依地面定位中心点安装定位器十字板,焊接牢固。(8)吊放导管、浇筑桩芯混凝土。(9)钢管柱吊装。由于钢管柱自重不大(吊装的最大构件重约9t),现场计划用1台50t履带吊吊放钢管柱,采用四点起吊的方法。钢管柱制作时预先在柱顶以下约200mm开设四个吊孔。吊放钢柱时,将钢管缓慢吊起,至垂直位置,缓慢移向定位支架。现场安排两名工人站在定位支架上,将钢柱引至支架的限位孔内,根据钢柱上的轴线标记与支架限位杆上的十字线偏差,指挥吊车司机缓慢移动钢柱,直至钢柱上的轴线与限位杆上的十字线重合,方可把钢柱缓慢下沉至设计标高。为保证钢柱进入桩芯砼的深度达到设计要求,在钢柱加工制作时,预先在钢柱外壁上标示钢柱进入桩芯砼面及钢柱进入设计深度时,钢柱露出地面部分所对应的标高,在钢管柱沉放过程中,应反复校核,确认无误后方可把钢柱固定。(10)钢管柱沉放入孔后,应及时复核钢管上的轴线与定位支架上的十字线是否存在偏差,根据护筒上的标高复核钢管柱的设计标高,在护筒周边砼面上的十字控制线或其延长线上设置两台经纬仪,对中整平后,瞄准钢管柱上的十字线,用以观察钢管柱垂直度。通过定位支架上的调节螺栓,实现对钢管柱垂直度的纠偏。上述标高、轴线和垂直度经复核符合规范要求后,用4条10#槽钢将钢管柱焊牢固定于定位支架上。(11)桩孔回填。钢管柱安装完成后,为约束上部水平荷载对地下段钢柱产生的位移影响,以及增加柱身的稳定性,必须对桩孔进行回填。桩孔回填应在桩芯砼终凝后进行,桩孔回填材料要求既能减少水平荷载对钢柱水平位移的影响,又要能方便以后土方开挖。当混凝土达到一天强度后,用黄砂或碎石填充钢柱四周至柱顶,并将孔内泥浆排除。当回填至柱顶后即可拆除定位器,拔除钢护筒。

5 钢管柱安装的质量控制与检验

(1)标高倒测及桩柱中心点定位

依照现场半永久性水准点,将桩柱标高控制点倒测到护筒上口的内壁上,并做出明显标识。按照护筒内壁水准标高倒测到孔底护筒内壁上,作为定位器安装控制标高基准点使用。

依地面放线定位的控制桩,在孔口处做十字线,确定桩柱中心点。按照此中心点用线锤垂至孔底定位,将此点用两条线分别引测到护筒壁上做临时校准用。按工程工序要求随时将孔口的原始中心点投测到工作面上。标高及定位点由项目工长、质量员测量,由项目测量员复测、检验,合格复测确认后,再进行下道工序施工。

(2)混凝土剔凿及界面检验

灌注桩超灌部分的混凝土用人工剔凿。剔除标高按护筒内壁的标高基准点进行控制。剔除超灌混凝土分为粗剔、细剔两步施工:第一步用风镐、空压机、大锤、钢钎剔凿至设定标高上50mm处;第二步采用人工、小锤、细钎精凿至设定标高,保证界面平整,不扰动其他混凝土。剔凿后用清水反复清洗工作面,标高挂线检查,平整度用水平尺检查。自检合格后报监理复验,复验合格后进行定位器安装。

(3)钢管柱加工及进场验收

钢管柱加工完毕出厂前,指派有关人员到厂检收中间立柱加工质量,验收内容包括中间立柱的材质,物理力学性能指标,构件长度,垂直度,弯曲矢高等项目。钢管柱的加工质量应符合设计及规范要求合格者,预以验收确认并准予出厂。经出厂前检验合格的钢管柱出厂运入工地后,查验钢管柱的材质单、物理力学性能试验报告、质检证明、出厂合格证等质量保证资料。钢管柱的装卸及运输过程中,要采取支顶、加固、捆绑等有效措施防止钢管 变形、滚动。工地内设堆场放置钢管柱。钢管柱上设篷布遮盖防雨,以防其锈蚀。

(4)钢管柱安装

钢管柱安装为整柱一次吊装。钢管柱起吊至孔口,在孔口处对准桩孔口十字线中心点,然后慢慢下放。下放过程中,随时观测中心偏移情况。待钢管柱下口套住引渡板后快速插入,此时钢管柱下端已准确定位。在不脱钩的情况下,进行钢管柱上端找正、定位:分别将两个微调校准器呈90°置于钢管柱顶部加强环上,对照桩孔口十字定位线中心点进行调整校准。待完全对零时,用短钢筋将钢管柱顶端与护筒焊接 连接牢固。此时钢管柱上端已定位固定完毕,拆除吊具。全部校验定位点、垂直度,无误报监理复核。无误后浇注钢管混凝土。

(5)混凝土浇筑

钢管柱内混凝土采用自密实混凝土,用导管输入法进行浇注,在混凝土浇筑时,一次浇筑的最大高度为5m左右,两次混凝土浇筑的时间间隔不小于15min,且不超过混凝土的初凝时间,以让混凝土中的气泡自动溢出,以确保混凝土内部结构密实。钢管外高2.5m钻孔桩混凝土浇筑与钢管柱混凝土浇筑同时进行,钢管柱底部不封口,混凝土由钢管柱底部上反至桩设计标高。为更好的控制标高,防止超灌过多,在钢管柱混凝土浇筑到3m左右时停滞1小时左右(小于混凝土初凝时间),再继续进行浇筑,并随时用测绳对钢管柱外桩混凝土浇筑标高进行测量。

若浇筑中出现混凝土上反达不到设计桩顶标高,采用φ100mm套筒下到孔底进行浇筑。如果经试验混凝土无法上反至桩顶设计标高,则混凝土浇注分两次进行,钢管柱底部封闭,先用导管输入法浇注钢管柱内C50混凝土,再用φ100mm套筒下到孔底浇注桩混凝土(钢管外围混凝土)。

按照《结构混凝土实体检测技术规程》中的规定,本工程对于钢管混凝土质量的检测采用超声波检测,共抽取13个样进行检测。对于灌入钢管内的混凝土如出现孔洞等不密实情况,采用钻孔压浆法进行补强,然后将钻孔补焊封固。

6 钢管柱质量验收标准(表1、表2)

7 结语

逆作法钢管柱在旋挖灌注桩内的安装施工,降低了施工成本,提高了工效,确保了施工质量和安全,为逆作钢管柱安装提供了新思路、新方法,具有良好的借鉴意义和参考作用。