摘要:一樁一柱立柱樁垂直度控制技術(shù)采用一柱一樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式,對垂直度偏差控制要求高,施工難度,成為工程施工的難點(diǎn)和重點(diǎn)。文章對一柱一樁結(jié)構(gòu)立柱樁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析,并結(jié)合某建筑群對其垂直度控制技術(shù)進(jìn)行研究,采用“導(dǎo)向架”校正系統(tǒng)進(jìn)行立柱樁垂直度的調(diào)整是一次成功的嘗試。

關(guān)鍵詞:一樁一柱;立柱樁;垂直度;控制技術(shù)

中圖分類號:TH137

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1009-2374(2009)18-0159-02

一、概況

某商業(yè)中心基坑呈近似等腰梯形,周長約890m,平面四邊尺寸約為120m、35m、275m、250m,基坑開挖深度為10.8m(從原完成一標(biāo)段基坑底-3.8m標(biāo)高計(jì)),坑底標(biāo)高為-14.60m。地下室底板厚度1300mm,采用強(qiáng)度C4O抗?jié)B等級0.8MPa的防水混凝土,雙面雙向布筋28@150;墊層200mm厚,C15混凝土,不配筋。

基坑按設(shè)計(jì)后澆帶分成的自然段作為施工段,共有17個施工段?；觾?nèi)分順作區(qū)和逆作區(qū)兩大區(qū)域,中間區(qū)域?yàn)轫樧鲄^(qū)(含1、2、7、8、12、13共6個施工段),面積約為18000m2;周邊為逆作區(qū)(含3、4、5、6、9、10、1l、14、15、16、17共11個施工段),面積約為32496m2。

基坑周邊逆作區(qū)地下一層的結(jié)構(gòu)用順作法施工,地下二層結(jié)構(gòu)和地下三層構(gòu)采用逆作法施工;基坑中部順作區(qū)的結(jié)構(gòu)全部采用順作法施工,在中心島下結(jié)構(gòu)向上施工的過程中將中心島與周邊逆作結(jié)構(gòu)逐層連接封閉。主體地下各層結(jié)構(gòu)梁板兼作為基坑開挖階段的水平支撐系統(tǒng),直至基坑周邊逆作土方至基底標(biāo)高,將基礎(chǔ)底板澆筑至墻邊,從而完成整個基礎(chǔ)底板的施工,達(dá)到下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的目的。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用兼作地下室外墻的地下連續(xù)墻,地連墻厚0.8m,有效深度23.25m,地下連續(xù)墻混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級C30(水下混凝土提高一級),槽段按長劃分,接頭采用剛性接頭。主體地下室各層結(jié)構(gòu)梁板兼作為基坑開挖階段水平支撐系統(tǒng),其中梁板與地下連續(xù)墻的連接處設(shè)置環(huán)梁,并與結(jié)構(gòu)樓板整澆注,地下一層結(jié)構(gòu)缺失處及逆作施工階段后作結(jié)構(gòu)構(gòu)件開口位置的-9.400m及-5.700m處設(shè)置有兩道臨時支撐,形成可靠的水平傳力體系,并與周邊逆作區(qū)結(jié)構(gòu)梁板貫通,形成整體環(huán)狀封閉體。

二、立柱樁設(shè)計(jì)

(一)立柱

該項(xiàng)目豎向支承立柱采用“一柱一樁”的鋼管混凝土柱和型鋼格構(gòu)柱,截面小而承載能力大,便于與地下室的梁、柱、墻、板等連接,并在鋼立柱外側(cè)澆筑外包鋼筋混凝土,構(gòu)成勁性鋼筋混凝土柱。同時為了使地下結(jié)構(gòu)逆作施工中地下連續(xù)墻和立柱之間的差異沉降控制在允許范圍之內(nèi),豎向支承構(gòu)件除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外,還必須有足夠的豎向剛度和穩(wěn)定性,以減小豎向支承構(gòu)件的絕對沉降量。

豎向支承鋼立柱由于柱中心的定位誤差、柱身傾斜、基坑開挖或澆筑柱身混凝土先考慮一定的偏心對立柱承載能力的影響,承載能力的下降,定位精度嚴(yán)加控制,而且也會給正常使用帶來問題。過大偏心不僅造成立柱施工中必須對立柱的定位并在設(shè)計(jì)中根據(jù)立柱允許偏差驗(yàn)算偏心的影響。

(二)立柱樁

立柱樁是以樁與土的摩阻力和樁的端阻力來承受上部荷載,因此當(dāng)采用“一柱一樁”時,為滿足上部結(jié)構(gòu)一定的施工層數(shù),一般要求立柱樁具有較高的承載力。本工程實(shí)踐中的立柱樁構(gòu)延性設(shè)計(jì)采用大直徑的灌注樁,立柱樁的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括立柱樁承載力和沉降計(jì)算以及鋼立柱與立柱樁的連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。

1.承載力和沉降計(jì)算。地下結(jié)構(gòu)逆作施工在基礎(chǔ)底板澆筑之前,所有結(jié)構(gòu)荷載和施工荷載均由“一柱一樁”的立柱樁和地連墻承擔(dān),因此其是否具有可靠的承載能力是逆作法設(shè)計(jì)和施工成敗的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)中必須保證立柱樁的設(shè)計(jì)承載力具備足夠的安全度,并提出可靠的檢測方法對立柱樁的成樁質(zhì)量進(jìn)行全面檢測,保證萬無一失。

2.節(jié)點(diǎn)連接設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目立柱樁采用灌注樁,鋼立柱與立柱樁的節(jié)點(diǎn)連接較為便利,可通過樁身混凝土澆筑使鋼立柱底端錨固于灌注樁中。施工中需采取有效的調(diào)控措施,保證立柱樁的準(zhǔn)確定位和垂直精度。

三、一柱一樁的沉降

一柱一樁,即利用大直徑工程樁直接支承上部荷載,不另設(shè)立柱支承樁。立柱與地連墻的沉降及其差異是逆作法中十分重要的指標(biāo),從該商業(yè)中心從計(jì)算結(jié)果看出,立柱及地連墻的沉降具有以下特點(diǎn):

1.逆作區(qū)一柱一樁與地連墻沉降隨著土體開挖卸載和主體結(jié)構(gòu)施工加載逐漸增大到土方開挖完成,逆作區(qū)完成地下室結(jié)構(gòu)及地上一層樓板時,最大沉降均發(fā)生在離地連墻14.7m的第二排立柱上,數(shù)值達(dá)到18mm。

2.三根軸上的立柱沉降值均與離地連墻的距離有直接關(guān)系。

3.與立柱的沉降相比,地連墻的沉降顯得相對較小。這是因?yàn)榈剡B墻承載能力及剛度比立柱大的緣故。

四、一柱一樁垂直度控制

開孔時可用水平尺校正鉆機(jī)平整度,并在鉆進(jìn)過程中時常檢測,確保鉆機(jī)水平。鉆進(jìn)時主動鉆桿應(yīng)始終與滑車保持在一條垂直線上,所用鉆桿不得彎曲,發(fā)現(xiàn)彎曲現(xiàn)象及時更換。保證鉆具的垂直導(dǎo)向,防止鉆桿晃動過大引起超徑,樁孔較深時,鉆孔時應(yīng)使用扶正加壓裝置。使用鋒利鉆頭,輕壓慢轉(zhuǎn)穿透地表層。鉆進(jìn)過程中,根據(jù)地層、設(shè)備等實(shí)際情況及時調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)。鉆進(jìn)過程中,如發(fā)現(xiàn)孔斜、縮徑、坍孔現(xiàn)象或沿護(hù)筒口周邊冒漿、地面下沉等情況,應(yīng)停止鉆進(jìn),經(jīng)采取措施后,方可繼續(xù)鉆進(jìn)。主要有以下幾種方法:

1.氣囊法。氣囊法智能調(diào)垂系統(tǒng)主要由傳感器、電腦及程序、空壓機(jī)、氣囊和壓電磁氣閥等組成。在支承柱上端X和Y方向上分別安裝一個傳感器,并在下端四邊外側(cè)各安放一個氣囊,氣囊隨臨時支承柱一起下放到地面下,并固定于受力較好的土層中。每個氣囊通過進(jìn)氣管與電腦控制室相連,傳感器的終端同樣與電腦相連,形成監(jiān)測和調(diào)垂全過程智能化施工的監(jiān)控體系。

2.校正架法。校正架法調(diào)垂系統(tǒng)主要由傳感器、校正架、調(diào)節(jié)螺栓等組成。在支承柱上端X和Y方向上分別安裝傳感器,支承柱固定在校正架上,支承柱上設(shè)置2組調(diào)節(jié)螺栓,每組共4個,兩兩對稱,兩組調(diào)節(jié)螺栓有一定的高差,以便形成扭矩。若支承柱下端向X正方向偏移,X方向的兩個上調(diào)節(jié)螺栓一松一緊,使支承柱繞下調(diào)節(jié)螺栓旋轉(zhuǎn),當(dāng)支承柱進(jìn)入規(guī)定的垂直度范圍后,即停止調(diào)節(jié)螺栓;同理Y方向通過Y向的調(diào)節(jié)螺栓進(jìn)行調(diào)垂。

3.導(dǎo)向套筒法。導(dǎo)向套筒法是把校正支承柱轉(zhuǎn)化為校正導(dǎo)向套筒。導(dǎo)向套筒的調(diào)垂可采用氣囊法和校正架法。待導(dǎo)向套筒調(diào)垂結(jié)束并固定后,從導(dǎo)向套筒中間插入支承柱,導(dǎo)向套筒內(nèi)設(shè)置滑輪以利于支承柱的插入,然后澆筑立柱樁混凝土,直至混凝土能固定支承柱后拔出導(dǎo)向套筒。

在本項(xiàng)目中主要采用校正架并加設(shè)導(dǎo)向柱以達(dá)到鋼立柱定位目的。格構(gòu)柱采用履帶吊整體吊放,并采用2臺經(jīng)緯儀在平面交叉方向?qū)α⒅怪倍冗M(jìn)行控制及糾偏。格構(gòu)柱沉放至設(shè)計(jì)標(biāo)高后,頂部(導(dǎo)向柱)與校正架固定,待混凝土終凝后拆除導(dǎo)向架及導(dǎo)向柱如圖1所示:

五、結(jié)語

豎向支承系統(tǒng)采用一柱一樁永久格構(gòu)柱以及臨時格構(gòu)柱兩種形式。設(shè)計(jì)樁為鉆孔灌注樁,中間順作區(qū)以中600mm的抗拔樁為主,其單樁豎向承載力設(shè)值為2300KN,豎向抗拔力設(shè)計(jì)值為1000KN。周邊逆作區(qū)一柱一樁采用Φ900mm鉆孔灌注樁上加支承立柱,單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值為5100KN。樁底標(biāo)高52.3m,樁頂標(biāo)高-14.30m,有效樁長38m;樁尖安裝鋼立柱,截面為460×46mm,由四角為L160×l6的雙角鋼,通過綴板-440×400×12周邊滿焊而成。永久格構(gòu)柱在逆作施工結(jié)束后外包混凝土形成主體結(jié)構(gòu)柱(外包混凝土強(qiáng)度等級為C50,柱內(nèi)鋼筋32@28);而臨時格構(gòu)柱則可待地下室形成并達(dá)到強(qiáng)度后割除。本文對一柱一樁結(jié)構(gòu)立柱樁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析,并結(jié)合某建筑群對其垂直度控制技術(shù)進(jìn)行研究,采用“導(dǎo)向架”校正系統(tǒng)進(jìn)行立柱樁垂直度的調(diào)整是一次成功的嘗試。

參考文獻(xiàn)

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[2]康忠.逆作法施工中一柱一樁的施工方法與技術(shù)保證措施[J].建筑施工,1999,21(3).

[3]韓慶祝.對改進(jìn)一柱一樁垂直度的探討[J].資源環(huán)境與工程,2006,(3).

作者簡介:葉江忠(1969-),男,浙江東陽人,浙江省地質(zhì)礦產(chǎn)工程公司二級建造師,研究方向:樁基、地基基礎(chǔ)項(xiàng)目管理。