地下室逆作法钢管柱施工技术

1、引言

由于现代城市建筑越来越密集，地下结构越来越多，受周边环境的影响，一些传统的基坑支护方法无法适应现代要求，因此逆作法有其推广价值。逆作法独特之处在于提高地下工程的安全性，节省工程造价，缩短施工工期，预防周围地基下沉，是一种值得推广的深基坑支护新技术。

目前，逆作法已被列入“国家准建筑地基基础设计规范”标准中；全国各省市也随之出台了地下室逆作法施工技术要求。在具体的施工中，逆作法已日趋成熟，其在深基坑支护及节约工期方面具有很强的推广价值。

2、施工难点

逆作法施工中，钢管柱或者格构柱的定位器一般设置在桩顶位置，由于逆作法施工桩顶标高通常位于地表以下十几米甚至二十几米，在井下作业的情况下，如何确保钢管立柱轴线定位及垂直度，是逆作法施工中的一个重要难题。

造成钢管柱定位及垂直度控制难度大的原因是，在井下作业的操作空间非常有限，甚至部分桩施工人员根本无法到达井下进行安装作业，因此定位的难度较大；此外，时下大多建筑物地下室设计较深，因此钢管柱的设计高度较高，长细比较大，在浇筑桩芯混凝土时容易造成钢管柱的二次位移，从而产生垂直度偏差。

3、技术措施

针对上述的施工难点，本人在广州某雅居工程担任技术负责人时，通过采取一些施工措施，较好地解决了该施工难题。该工程地下室主体结构采用逆作法施工，由负一层楼板作为水平分界层，同时向分界层上下各层组织施工；基础采用人工挖孔工程桩，在人工挖孔桩中预埋钢管立柱作为承受结构自重和施工载荷支撑构件，钢管立柱为永久性的立柱。人工挖孔桩最小桩径只有1200mm，其中核心筒采用77条直径小于400mm的组合钢管柱作为竖向支撑，柱距为500mm～600mm。

3.1 在孔口设置十字形定位器，通过对上部定位器的调节来控制钢管垂直度，从而避免井下作业。

3.2 钢管柱调整合适后，在钢管柱与人工挖孔桩间回填砂，并在钢管柱中部增加一道固定层，固定层要求是C20混凝土，预防混凝土施工过程中钢管柱偏移。

3.3 施工工艺流程

工程桩桩芯砼浇筑→预埋定位螺栓→钢管柱定位底座安装→钢管柱定位底座标高以下桩芯砼二次浇筑→钢管柱安装→安装钢管柱上部定位器→钢管柱外底板板底标高以下桩芯砼浇筑→回填中砂→C20砼固定层施工→钢管柱内砼浇筑。

4、操作要点

4.1 钢管柱安装精度控制

4.1.1 利用钢管下部定位器控制钢管柱轴线位置

在吊装钢管柱之前，要先安装好钢管定位器（见图1），定位器中心要与钢管中心高度重合，调整后使其达到设计要求并处于水平。定位器的安装必须以土建给出的轴线及标高作为基准，当安装钢管时，把钢柱底座的法兰盘套接固定在已经调整好高度并已固定的定位器上，安装钢管顶部定位器并调整好管身的水平及垂直度，保证钢管牢固，保证在浇捣砼时不会破坏基座的正确定位，并与土建坐标、标高相符合，保证其安装精度，在安装上面一根管时，通过吊线使其与地面垂直，保证其垂直度，其中心线与各基础中心线的偏差为±5mm，如果局部地方出现焊接变形时应先进行校正。整个吊装过程用二台全站仪和一台水准仪监控垂直度和复核标高。

＞＞图1 钢管柱下部定位器固定大样

4.1.2 钢管吊装

采用塔吊吊装，由于钢管重量、塔吊与桩孔距离的关系，需要分二段安装的钢管，先把钢管下部分找正好；装上定位器固定好在钢管断口处焊上衬套，在钢柱上段钢管接口处开55°坡口，为防止柱变形采用两人对称焊接，焊接时的焊接电流、焊接速度和焊接层数应保持一致。

钢柱吊到桩孔位置上方，缓慢松钩，使钢管柱垂直地落入桩孔中，松钩时要缓慢，要保持管身平稳下降，当管底部下降至定位器时，应暂时停止钢管下降，移动钢管中心与桩孔中心基本重合后，缓缓下降钢管，直到钢管到达合适位置并固定住。

利用起重机起重臂回旋作用对吊起的刚柱进行校正，直至垂直度控制在允许的作业范围之内，钢管柱中心线与定位器垂直并在误差允许范围之内，拧紧紧固器并固牢螺栓，确认钢管不会发生位移起重机才能松钩。

4.1.3 调整上部定位器

在施工中，为避免出现钢管柱在浇注混凝土时发生位移，必须对钢管底部和上部进行固定，先定好定位器，然后再固定上部定位器（见图2），校正后的位移精度要控制在允许误差的范围之内。在钢管吊装过程中，一般用二台全站仪从两个垂直角度对钢管垂直度进行监控（见图3）。

4.2 钢管柱的固定

4.2.1 调整钢柱位置到位后，对钢支座和撑钢架进行焊接，支撑工字钢与连接耳板进行焊接，在焊接过程中，使用全站仪对施工过程测量。

＞＞图2 垂直度监控

钢管柱调整到位后，在人工孔和钢管柱之间回填中砂，并于钢管柱中部增加一道固定层，固定层800mm厚C20混凝土（见图4），确保混凝土施工对钢管柱不会造成位移影响。

4.2.2 在回填中砂及浇筑混凝土圈梁过程中，质检人员跟进验收。

质检人员跟进检查钢管柱垂直状况，同时与桩队一起检查混凝土面标高情况。混凝土面标高检查的顺序是从东南西北四个方向同时推进，可及时掌握混凝土面标高准备程度。尤其是在混凝土浇筑时，加强检查强度，对工程的顺利完成有极大的正面作用。

＞＞图4 钢管柱固定大样

＞＞图3 挖孔桩孔顶钢管柱定位大样

5 、结束语

通过运用该套地下室逆作法钢管柱施工方法，在钢管柱上下部分别设置钢管定位器，在中部增加细石混凝土圈梁，提高了支撑钢管立柱安装精度和稳定性，有效实现钢管柱在无需井下作业的条件下定位、监测、纠偏等任务，避免了高昂的新型定位设备的机械使用费，大大地降低了建筑施工成本。不仅充分保证了所有钢管立柱安装精度，同时最大限度地缩短施工工期；施工简便，精度高，安全可靠，实现了逆作法施工项目桩基础与地下室中立柱的“安全、快速、优质”施工，在节耗、工时、造价方面均产生了较大的经济效益。

＞＞图5 开挖后效果