用作围护-永久柱的钢格构精准定位逆作施工技术

吉红波，李陈玮，朱伟伟

（浙江中成建工集团有限公司，浙江 绍兴312000）

在逆作法施工过程中，钢格构柱作为竖向支撑可分为两种类型：一种是永久性结构柱，将作为结构柱的“骨架”包裹在框架柱内；另一种是临时格构柱，只起竖向支撑的作用，将作为托换柱在地下室结构完工后拆除［1］。本文主要介绍作为永久性结构柱的定位质量控制，该类支撑柱的定位质量要求较传统顺作法施工格构柱定位更高，一般规定钢格构柱位置偏差≤±30 mm，顶标高偏差≤±30 mm，垂直度偏差≤L/300，转角偏差≤5°；否则，在承受荷载时会增加附加弯矩，使混凝土难以收缩，故必须采用特殊的技术来对其进行定位和调垂。本文将以绍兴市中医院改扩建工程EPC总承包项目为背景，着重阐述一柱一桩施工过程中钢支撑柱定位质量控制。

1 工程概况

绍兴市中医院改扩建工程EPC总承包位于绍兴市人民中路641号，该工程地下室平面大体呈“L型”，基坑南北方向最长约252 m，东西跨度约38～117 m，基坑面积约21 933m2，周长约734m，开挖深度约6.70 m。工程主体由门诊楼（5F）、医技楼（5F）、越医博物馆（3F）、后勤保障楼（4F）组成，并新建一层地下室与中区地下室连通。

工程桩采用φ600～φ1 000钻孔灌注桩，由于本工程地处绍兴市古城区核心位置，周边环境复杂，敏感程度高，为保证施工期间周边安全稳定，地下室结构采用“逆作法”施工。决定将基坑分南北两个区块，北半区采用逆作法施工，围护结构采用SMW工法桩（其中东侧靠近民宅处采用钻孔灌注桩作为围护结构，高压旋喷桩作为止水帷幕），南半区采用中顺周逆施工，中间盆式开挖顺作，周边逆作，围护结构采用SMW工法桩。

2 基坑设计参数

1）围护结构根据现场实际情况进行设计，其中靠近东侧民宅区域采用φ700@900钻孔灌注桩，桩长为14～16.5 m，并采用φ700@900二重管高压旋喷桩作为止水帷幕，高压旋喷桩长10～11 m；其他几侧采用SWM工法桩，本工程SMW工法桩采用三轴水泥土搅拌桩φ850@600，桩长12～15 m。

2）逆作法区域利用地下室顶板作为水平支撑，钢格构柱与工程桩共用作为永久竖向支撑。钢格构柱根据受力特点与布置形式确定为一柱一桩型，将全数作为结构柱使用，其定位质量直接决定框架柱成型效果及工程结构安全［2］。

3）本工程钢格构柱由专业厂家定制，根据地下室顶板标高确定其制作长度为7.15～11.1 m，钢格构柱工程主要包括钢格构柱与工程桩，上部钢格构柱截面尺寸为420 mm×420 mm，由4L125×12角钢及420 mm×300 mm×8 mm的缀板加工而成；下部工程桩为Φ700～Φ1 000钻孔灌注桩基础，根据相关规范及现场实际情况确定两者搭接长度为3 m。图1为钢格构柱与工程桩设计详图。

图1 钢格构柱与工程桩详图

3 施工现场周边环境

本工程基坑场地紧，周边环境复杂，其中基坑西侧为现状稽山路，距离稽山路人行道约4 m；基坑南侧为人民东路，距离人民路人行道约5 m，且两个路段交通繁忙，地下各类管线较为密集；基坑东侧北半部分为新世纪花园，基坑边线距离红线约3 m，距离新世纪花园围墙约为3 m，东侧南半部分为现状中医院医疗楼及住院楼，基坑边线距离住院楼约6 m，距离医疗楼约5 m；基坑北侧为东街，基坑边距离红线约7 m，距离东街马路边线距离约16 m。

4 施工工艺及定位措施

4.1 钢格构柱定位主要施工工艺

施工工艺如下：钢格构柱桩位放样及复核→桩机定位→钢格构柱两侧缀板上口穿孔→双吊点吊装→钢格构柱标高控制→焊接工字钢及钢筋技术固定。

4.2 施工流程

4.2.1 钢格构柱桩位放样及复核

采用桩基单位放样，项目管理人员复核的方法，分别于两个测设点，采用两台不同型号的全站仪进行放样与复核，减少因人工或机械等导致的偶然误差，提高放样的精确率。

首先由桩基单位施工人员使用全站仪进行钢格构柱点位放样，在钢格构柱点位插入φ14钢筋作为标记，并在周围撒上白石灰以便查找。项目管理人员于另一测设点，使用不同型号全站仪进行桩位复核。

4.2.2 桩机定位

根据现场实际情况，选择25 t汽车吊或PC200挖机将钻孔灌注桩机GPS-10置于白石灰附近，并根据钢格构柱点位进行调整，使钢格构柱点位与桩机立杆中心位于同一铅垂线。由于场地未硬化，在桩机底部南北侧（或东西侧）放置两根边长为200 mm的方钢管，并在另两侧放置两根φ18的圆钢管，将桩机置于圆钢管上（桩机底部有半圆形卡槽，能保证其位置固定），桩机放置后用水准仪与塔尺对其进行水平测设，如有偏差，则在桩机底部垫木块，直至桩机水平［3］。桩机定位完成后，钻孔开始前，用全站仪进行桩机立杆垂直度的复核，垂直度满足要求方可开始钻孔。

4.2.3 钢格构柱两侧缀板上口穿孔

分析确认钢格构柱重心与形心，使吊起时重心和吊车挂钩点连线处与格构柱柱身两侧成平行状态。即由专业特种作业人员于钢格构柱正中间、离缀板上口75 mm处重心与形心对应位置用氧乙炔焊进行切割穿孔作业，分别于钢格构柱两侧切割出φ30圆孔，并用φ18钢丝吊索进行双吊点吊装（本工程最长钢格构柱为11.1 m，按照100 kg/m计算，最重为1 110 kg，φ18破断拉力为D2×52=16 848 kg，取钢丝绳安全系数为6，经计算φ18钢丝绳能满足吊装要求）。

4.2.4 双吊点吊装

钢格构柱吊装时，如使用单吊点起吊，吊点只能绑扎在重心上部某一点处，起吊过程中柱身容易绕钢格构柱下部接触地面处扭转，难以将钢格构柱吊直，校正［4］。图2为单吊点吊装示意图，如采用双吊点吊装，可有效避免上述情况，图3为双吊点吊装示意图。

此外，本工程钢格构柱最长为11.1 m，GPS-10桩机高10.35 m，如直接采用汽车吊吊装，起吊过程中钢格构柱容易接触桩机上部横杆从而导致垂直度发生偏差。

综合考虑钢格构柱的长度、自重及结构形式，现场采取汽车吊配合桩机自身进行吊装。由汽车吊采用双吊点吊装的方法起吊钢格构柱，并与事先下设的工程桩钢筋笼进行焊接（焊接长度不小于3 m），焊接完毕后继续下设，下设至桩机起吊范围内后采用桩机自身吊装，并且进一步下设至设计标高。

图2 单吊点吊装示意

图3 双吊点吊装示意

4.2.5 钢格构柱标高控制

钢格构柱吊至设计标高后，为避免钢格构柱因自重等原因造成标高下降，应对其标高进行控制。在其两侧焊接φ18钢筋吊环，并利用φ18钢丝绳绑扎至桩机大臂将其固定于设计标高。标高控制完成后由项目管理人员进行标高复核，如有偏差，应及时调整，确保其标高准确。

4.2.6 焊接工字钢及钢筋技术固定

在桩机工作面上距离钢格构柱点位210mm（即二分之一钢格构柱截面）处拉出一条垂直于轴线的控制线，同时调整钢格构柱位置，使其侧面与控制线位于同一铅垂面（其他几侧方法同上），即保证钢格构柱位置周正。见图4。

为避免因桩机移位时发生机械碰撞及挤土作用产生的侧向作用力导致的钢格构柱产生扭转、偏移等现象，施工人员通过讨论分析及现场验证确定采用钢格构柱两侧焊接工字钢，另两侧焊接φ18钢筋的方法将其固定至设计位置。

图4 焊接工字钢及钢筋固定示意

在施工的过程中我们发现：若使用传统方法，钢格构柱混凝土浇筑完毕后需等混凝土初凝后才能进行桩机移位，采用上述焊接工字钢及φ18钢筋方法，混凝土浇筑完毕即可进行桩机移位，进行下一格构柱施工［5］。使用焊机工字钢和钢筋的方法提高了钢格构柱施工效率，节约了人工及机械费用，加快了材料、机械等周转速率。

5 效果检查

采用双吊点吊装、焊接工字钢及钢筋等措施后，钢格构柱定位质量得到了有效提高，经现场复核实测，共检查了300点，其中合格289点，合格率为96.3%。见表1。

表1 影响钢格构柱定位质量的因素统计

通过有效提高钢格构柱定位质量，工程质量达到预期效果，同时单根钢格构柱定位时间缩短约1～2 h，总工期缩短约12 d，节约了人工费86 400元；机械设备租赁费、返修费等29 400元，同时增加工字钢租赁、钢格构柱切割等费用约13 000元，取得总经济效益约102 800元。

6 结 语

本文重点从钢格构柱放样、桩机定位、钢格构柱吊装、钢格构柱固定等方面控制钢格构柱定位质量。通过绍兴市中医院项目的施工探索，取得了较好的效果。钢格构柱施工质量控制优秀的实施效果获得了业主、监理、设计的一致好评，取得了良好的社会效应，为我们后续工程的承接打下了良好的基础［6］。通过本次质量控制活动，项目管理人员对逆作法中钢格构柱定位有了更为全面的认识，技术工人的理论和实践技术水平也有了较大的提高。项目管理人员的质量意识、个人能力、业务水平和解决问题的能力都有所提高，积累了经验；同时，还提高了项目部施工队伍的技术管理水平，为公司培养了技术精、作风硬的施工队伍，提高了项目整体管理能力和水平。