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蓋挖法超深孔中間支撐柱施工新技術(shù)

2012-08-28 08:39:30孟樹紅
隧道建設(shè)(中英文) 2012年6期
關(guān)鍵詞:臺(tái)架樁基礎(chǔ)型鋼

孟樹紅

(中鐵隧道集團(tuán)三處有限公司,廣東 深圳 518052)

0 引言

近幾年,隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,交通擁堵成為國(guó)內(nèi)各大發(fā)達(dá)城市規(guī)劃及快速發(fā)展的絆腳石,城市地鐵以其快速、準(zhǔn)時(shí)、安全、運(yùn)載能力大等優(yōu)點(diǎn),成為解決交通問題的首選途徑[1]。在繁華的鬧市區(qū)修建地鐵車站、地下通道或地下停車場(chǎng)等較大規(guī)模的地下工程,開槽明挖和暗挖法施工因工期較長(zhǎng)、對(duì)建筑物影響較大、造價(jià)高,不是最優(yōu)的施工方法[2]。蓋挖法因其安全、實(shí)用及其適中的施工成本成為較常用的施工方法,在北京、上海、廣州、南京的城市地鐵車站工程中,此方法均有所應(yīng)用。

支撐柱是蓋挖逆作法重要的組成部分,施工階段其為臨時(shí)支撐立柱,建成使用階段則為車站永久性的主要豎向承載與傳力結(jié)構(gòu)[3]。上部荷載作用于型鋼立柱,通過插入部分傳遞到樁基礎(chǔ)并由此擴(kuò)散到周圍土體之中[4]。立柱樁在工程施工中通常有鋼管樁、H型鋼樁、矩形格構(gòu)柱樁等形式,一般采用打入法、濕作業(yè)鉆孔安裝法、干作業(yè)鉆孔安裝法等施工。采用十字型鋼柱樁一般多應(yīng)用在采用明挖法開挖基坑后在坑底人工安裝定位的房屋建筑中,在地下工程中采用鉆孔灌注樁施工的應(yīng)用實(shí)例較少,尤其是在華東軟土地質(zhì)條件下更是少之又少。傳統(tǒng)方法需設(shè)置鋼護(hù)筒或開挖作業(yè)井,人工入井內(nèi)定位,雖然定位精度有保證,但成本高、用時(shí)長(zhǎng)、安全風(fēng)險(xiǎn)大。

蓋挖支撐柱的定位施工曾經(jīng)在天津地鐵中實(shí)施了“逆作法鋼管柱深孔水下一次精確定位安裝”的新技術(shù)[5],使用效果較好,但需要人工入孔內(nèi)操作,存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)。文獻(xiàn)[5]對(duì)無(wú)錫地鐵以“短臂校正長(zhǎng)臂”為主,以“光反射定位”為輔的定位方法做了簡(jiǎn)要的說明,但不全面、可操作性不強(qiáng)。本文對(duì)該方法從支撐柱結(jié)構(gòu)形式、樁基礎(chǔ)成孔、定位架設(shè)計(jì)、定位安裝、混凝土灌注等多方面闡述十字型鋼柱定位的關(guān)鍵技術(shù),可為類似工程提供可操作性的參考。

1 工程概況

無(wú)錫地鐵市民廣場(chǎng)站為無(wú)錫軌道交通的綜合換乘站,設(shè)計(jì)為1號(hào)線和4號(hào)線立體交叉,并外掛同期開發(fā)的地下一層下沉商業(yè)廣場(chǎng)。1號(hào)線在上,東西向布置,長(zhǎng)468.3 m,設(shè)折返線及臨時(shí)存車線;4號(hào)線在下,南北向布置,長(zhǎng)143 m。市民廣場(chǎng)站平面布置如圖1所示。

2 型鋼立柱樁設(shè)計(jì)概況

本車站緊鄰即將投入使用的市政府大樓,為不影響交通,4號(hào)線及與1號(hào)線交叉口段、下沉廣場(chǎng)區(qū)均采用蓋挖法施工,蓋挖區(qū)面積達(dá)9 900 m2。蓋挖區(qū)的支撐柱采用十字型柱,樁基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁,型鋼柱按一樁一柱設(shè)計(jì)。樁位布置如圖2所示。

圖1 市民廣場(chǎng)站平面示意布置圖Fig.1 Plan layout of Citizen Square Station

圖2 型鋼柱樁位分布圖Fig.2 Layout of pile positions of shaped-steel columns

2.1 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)概況

下部樁基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁,直徑均為2.0 m,有效樁長(zhǎng)為50~60 m,樁的承載力特征值為8 840~13 123 kN,主要設(shè)計(jì)了5種樁型的鉆孔灌注樁(ZJ1~ZJ5),共110根。其中:ZJ1型分布在4號(hào)線南、北段,ZJ2型分布在1號(hào)和4號(hào)線交叉口處,ZJ3型均分布在1號(hào)線蓋挖段,ZJ4型分布在下沉廣場(chǎng)和外掛三角區(qū),ZJ5型沿下沉廣場(chǎng)基坑邊布設(shè)。樁基礎(chǔ)采用C35水下混凝土。樁的設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

表1 鉆孔樁參數(shù)表Table 1 Parameters of bored piles

2.2 型鋼柱設(shè)計(jì)

蓋挖支撐柱上部為型鋼柱,與結(jié)構(gòu)板鋼筋采用直螺紋接駁器連接,除ZJ2型樁立柱伸至負(fù)一層中部外,其余型式均伸至頂板。立柱與結(jié)構(gòu)板連接方式如圖3所示。型鋼柱錨入樁基礎(chǔ)2.0 m,端部設(shè)600 mm×650 mm×50 mm端板(柱翼緣與底板間采用完全熔透的坡口對(duì)接焊縫連接,柱腹板及加勁板與底板間采用雙面角焊縫連接),并設(shè)4個(gè)M20的錨栓以加強(qiáng)端部的錨固力,柱四周設(shè)8 cm長(zhǎng)的栓釘。型鋼柱柱腳大樣如圖4所示。

型鋼柱設(shè)計(jì)為工字鋼十字型焊接型式,端面2種截面尺寸為600 mm×300 mm×50 mm×60 mm和500 mm×200 mm×35 mm×35 mm,采用Q235B鋼板焊接。型鋼柱型式和焊接情況如圖5所示。

圖5 型鋼柱截面型式與焊接圖(單位:mm)Fig.5 Cross-section and welding of shaped-steel column(mm)

型鋼柱每隔1 m設(shè)35 mm厚的柱加勁板來(lái)提高其剛度,如圖6所示。腹板與翼緣、水平加勁肋與翼緣的焊接采用坡口熔透焊縫,水平加勁肋與腹板連接采用角焊縫,各焊縫需滿足一級(jí)焊縫。

圖6 型鋼柱加勁板型式與焊接圖(單位:mm)Fig.6 Reinforcing plate and welding of shaped-steel column(mm)

圖7 型鋼柱柱腳大樣圖1(單位:mm)Fig.7 Detail of pile foot of shaped-steel column:No.1(mm)

圖8 型鋼柱柱腳大樣圖2(單位:mm)Fig.8 Detail of pile foot of shaped-steel column:No.2(mm)

3 十字型鋼立柱樁的重難點(diǎn)分析及技術(shù)措施

3.1 重難點(diǎn)分析

1)灌注樁孔徑大(2 000 mm)、深度大(76 m)、成孔時(shí)間長(zhǎng),加上鋼筋籠的焊接和型鋼柱的精確定位糾偏,每根樁的成樁周期需要5 d,這對(duì)保證鉆孔樁孔壁的穩(wěn)定性是難點(diǎn)。

2)鋼筋籠直徑大、長(zhǎng)度大,現(xiàn)場(chǎng)加工對(duì)于鋼筋籠的制作、吊裝、對(duì)接技術(shù)要求高。

3)型鋼柱垂直度1/500,需要精確定位和固定。由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的限制,灌注樁混凝土灌注只有在柱的牛腿之間,確保型鋼立柱的穩(wěn)定性和垂直度是重點(diǎn)。

4)鋼筋籠、型鋼柱、后注漿管、混凝土灌注導(dǎo)管以及型鋼固定夾都是固定在同一個(gè)專用工作平臺(tái)上,如何保證工作臺(tái)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)便性及其穩(wěn)定性是難點(diǎn)。

3.2 技術(shù)措施

1)采用GPS-20鉆機(jī),其機(jī)械穩(wěn)定性好,扭矩大,能保證成孔的施工質(zhì)量,同時(shí)在鉆孔時(shí)根據(jù)地層資料配備好泥漿的性能,能充分保證鉆孔的穩(wěn)定性。

2)鋼筋焊接臺(tái)加長(zhǎng),配合履帶吊,能保證鋼筋籠的對(duì)接和垂直度,同時(shí)對(duì)鋼筋籠吊裝設(shè)計(jì)專用吊鉤和吊索。鋼筋籠的對(duì)接采用鋼筋連接器,這樣對(duì)鋼筋的加工有一定的精度要求,且能保證鋼筋籠對(duì)接后的垂直度。

3)設(shè)計(jì)專用“光電型”型鋼測(cè)斜糾偏裝置,保證型鋼在安裝時(shí)垂直度滿足控制要求,同時(shí)在混凝土灌注時(shí)可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)到型鋼的變形情況,可以隨時(shí)對(duì)型鋼進(jìn)行調(diào)節(jié)。

4)設(shè)計(jì)專用工具節(jié)和固定夾來(lái)保證型鋼的定位、糾偏及固定作用。

5)設(shè)計(jì)專用混凝土灌注料斗,采用雙導(dǎo)管灌注混凝土。

4 施工方案選擇

蓋挖結(jié)構(gòu)中間樁柱由型鋼立柱及樁基礎(chǔ)組成,型鋼柱綜合質(zhì)量的影響因素主要包括樁基施工質(zhì)量、型鋼柱加工質(zhì)量、型鋼柱安裝定位質(zhì)量及樁基礎(chǔ)混凝土施工質(zhì)量等[6]。此類型鋼立柱樁常規(guī)施工方法有2種,即先插法和后插法[7]。先插法是在樁基礎(chǔ)成孔后先插入型鋼柱并定位固定好,然后灌注樁基礎(chǔ)混凝土;后插法是在樁基礎(chǔ)成孔后先灌注樁基礎(chǔ)混凝土,然后插入型鋼柱并定位固定好。先插法灌注混凝土困難,但成樁質(zhì)量有保證。后插法一旦某個(gè)施工環(huán)節(jié)耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng),會(huì)出現(xiàn)型鋼柱未定位好或未插到位混凝土已凝固,造成支撐柱承載力不足的質(zhì)量問題;同時(shí),存在將孔內(nèi)泥漿混入樁基混凝土的可能,影響成樁質(zhì)量。本工程立柱樁采用一樁一柱的永久柱方式,對(duì)成樁質(zhì)量和立柱樁的垂直度要求很高,型鋼柱出現(xiàn)問題將很難彌補(bǔ)。尤其是本站為地下三層站,立柱長(zhǎng)約30 m,一旦立柱樁垂直度偏差較大,將影響結(jié)構(gòu)永久柱的質(zhì)量,甚至影響結(jié)構(gòu)安全。立柱樁的軸線偏差控制在+5 mm以內(nèi),垂直度偏差要求不大于1/500(高于常規(guī)1/300的精度要求)。為確保工程質(zhì)量,經(jīng)過反復(fù)分析和多方論證,最終選定采用先插法施工。

5 施工工藝流程

根據(jù)樁位的分布情況和施工場(chǎng)地條件,總體施工工藝流程為:施工準(zhǔn)備(含施工平臺(tái)制作、型鋼柱加工、混凝土配制)—樁位測(cè)量放線—鉆機(jī)就位及校正—GPS-20鉆進(jìn)成孔鉆進(jìn)—優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁—固定架安裝施工—100 t與50 t吊車配合吊放鋼筋籠—吊放鋼構(gòu)柱及初次定位—雙導(dǎo)管安裝—清孔—型鋼柱校直—灌注水下混凝土—型鋼柱再次校核—等強(qiáng)及空孔回填細(xì)砂與密實(shí)—工具節(jié)及固定架拆除。

根據(jù)型鋼柱設(shè)計(jì)特點(diǎn),本工程施工平臺(tái)和型鋼柱采用工廠制作、汽車運(yùn)輸?shù)焦さ噩F(xiàn)場(chǎng)對(duì)接組裝;樁基礎(chǔ)采用回旋鉆機(jī)成孔、泥漿護(hù)壁、導(dǎo)管法灌注水下混凝土成樁;鋼筋籠采用現(xiàn)場(chǎng)加工分節(jié)制作、分節(jié)吊裝、接駁器連接;型鋼柱采取整體制作、整體吊裝、工作臺(tái)校直。其中,型鋼柱加工、組裝、定位、混凝土澆筑、工作平臺(tái)設(shè)計(jì)與加工是本方案的關(guān)鍵技術(shù)。

6 施工關(guān)鍵技術(shù)

6.1 型鋼柱加工

車站主體中間的支撐柱均采用呈十字形(500 mm×200 mm~600 mm×300 mm)的型鋼柱,鋼材采用Q345B,施工規(guī)范對(duì)輕鋼與重鋼分類界限并不清晰,一般把H型鋼柱板厚≥25 mm的鋼構(gòu)件稱為重型鋼結(jié)構(gòu)。本工程型鋼柱厚度達(dá)60 mm,是典型的重型鋼構(gòu)件,其加工質(zhì)量要求比一般構(gòu)件高。型鋼柱是永久結(jié)構(gòu)件,在本工程中柱的質(zhì)量關(guān)系到施工質(zhì)量和長(zhǎng)期使用的可靠度,該型鋼的加工采用工廠加工,同時(shí)加工該構(gòu)件的企業(yè),必須是具有重鋼加工資質(zhì)的企業(yè),并要通過現(xiàn)場(chǎng)考察確定。型鋼柱的加工精度及控制標(biāo)準(zhǔn)為:截面高度+3 mm;截面寬度+3 mm;腹板中心偏移2.0 mm;翼板垂直度3.0 mm;彎曲矢高L/1 000,且不大于10 mm;腹板平整度3.0 mm。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙,不同開挖深度要求的型鋼立柱的高度也不同。本工程型鋼共有5種規(guī)格,3種設(shè)計(jì)長(zhǎng)度(18,24,31 m)。為了保證型鋼柱制作的精度和質(zhì)量,型鋼柱的制作全部采用工廠化加工,并盡量采取整根制作。由于型鋼柱的長(zhǎng)度>30 m,在工廠制作、運(yùn)輸整根有難度,需要分段制作運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拼接。過長(zhǎng)的型鋼柱(ZJ1型長(zhǎng)24 m,ZJ2型長(zhǎng)31 m)分2節(jié)制作(節(jié)長(zhǎng)宜15~20 m,可根據(jù)便于運(yùn)輸分節(jié)原則制作)。每節(jié)型鋼柱兩端截面須與型鋼柱長(zhǎng)邊垂直,有利于下節(jié)型鋼柱連接安裝。加工制作控制措施如下:

1)型鋼柱由工廠加工,在加工過程中,要駐廠檢查加工質(zhì)量,同時(shí)要求工廠提供原材料的質(zhì)保證明和焊縫等級(jí)證明。

2)根據(jù)運(yùn)輸、吊點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)焊接要求的限制,工廠按鋼柱的翻樣圖紙,特別是分段的數(shù)據(jù),同時(shí)在征得主體設(shè)計(jì)的原則上,對(duì)分段的尺寸及連接方式進(jìn)行驗(yàn)算,在工廠里做好分段連接板的靠模校正,現(xiàn)場(chǎng)直接用高強(qiáng)度螺栓連接。

3)型鋼柱加工好后,要按規(guī)范和設(shè)計(jì)要求對(duì)每根型鋼柱的焊接質(zhì)量和加工尺寸進(jìn)行驗(yàn)收,驗(yàn)收合格后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)拼裝,并攜帶出廠合格證明書和焊接檢驗(yàn)報(bào)告。

4)型鋼柱的運(yùn)輸需固定牢固,避免摩擦及碰撞,防止型鋼柱產(chǎn)生變形影響垂直度。型鋼柱運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng),按設(shè)計(jì)施工規(guī)范要求對(duì)型鋼構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)焊縫和幾何尺寸進(jìn)行隨機(jī)抽檢。

6.2 型鋼柱的現(xiàn)場(chǎng)拼裝

6.2.1 拼裝臺(tái)模的設(shè)計(jì)與制作

型鋼柱一般要求整根制作,少量部分由于過長(zhǎng)難運(yùn)輸,加工廠根據(jù)要求分為2節(jié)制作,運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拼接,在現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)型鋼柱拼接臺(tái)?!,F(xiàn)場(chǎng)拼接臺(tái)模的制作是為了保證型鋼柱連接時(shí)的垂直度要求,同時(shí)在型鋼柱上要安裝光電測(cè)斜裝置,柱的中心標(biāo)識(shí)也需要在現(xiàn)場(chǎng)有拼接臺(tái)。

拼接臺(tái)模采用型鋼搭設(shè),其高度為40 cm,長(zhǎng)度為30 m,寬度為7 m(見圖9)。

圖9 型鋼柱拼接臺(tái)模示意圖(單位:mm)Fig.9 Assembly platform of shaped-steel column(mm)

6.2.2 型鋼柱的拼裝

1)型鋼柱(含工具節(jié))運(yùn)輸?shù)綀?chǎng)經(jīng)檢驗(yàn)合格后,在現(xiàn)場(chǎng)制作的臺(tái)模上進(jìn)行拼接,臺(tái)模的平整度控制為2 mm。型鋼柱和型鋼柱拼接先采用法蘭盤連接校正好后對(duì)端頭板進(jìn)行焊接加固,型鋼柱和工具節(jié)拼接直接采用法蘭盤連接。對(duì)連接好的型鋼柱經(jīng)過驗(yàn)收合格之后,安裝測(cè)斜校正裝置。

2)型鋼柱拼裝前,在每節(jié)型鋼柱側(cè)面彈出對(duì)接線,采用測(cè)量?jī)x器進(jìn)行校直,檢查符合要求方可進(jìn)行拼接。

3)型鋼柱拼裝好后,沿X軸和Y軸安裝測(cè)斜裝置。安裝好測(cè)斜裝置后通過現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收,并測(cè)試其可靠性。本工程測(cè)斜裝置采用光電投影原理、水準(zhǔn)儀校對(duì)的方法控制型鋼柱拼接的垂直度。

4)本工程ZJ1和 ZJ2型鋼柱采用3點(diǎn)吊,ZJ3、ZJ4和ZJ5采用2點(diǎn)吊,采用2臺(tái)履帶吊同時(shí)起吊的方式起吊。

6.3 型鋼柱的安裝定位

6.3.1 定位臺(tái)架設(shè)計(jì)

型鋼柱設(shè)計(jì)為一樁一柱型式,定位精度要求高,定位安裝的工作臺(tái)需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際專門設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)的定位臺(tái)架既要能固定型鋼柱,又要能進(jìn)行型鋼柱精確校正,還要方便混凝土的灌注。

灌注樁截面均為2 000 mm,型鋼柱的截面有2種:600 mm×300 mm和500 mm×200 mm。其樁截面放樣定位詳圖見圖10和圖11。

由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的限制,灌注樁混凝土灌注只在柱的牛腿之間,且需要雙導(dǎo)管灌注混凝土?;炷翝仓捎弥睆綖?50 mm的導(dǎo)管。從設(shè)計(jì)端面分析,導(dǎo)管在兩鋼筋籠之間,其間距只有85 mm,故要求定位工作臺(tái)的加工精度,在安放導(dǎo)管時(shí)需要分段連接并校正其垂直度。

6.3.2 定位工作臺(tái)架的制作

定位工作臺(tái)架由3部分組成:定位型鋼和灌注水下混凝土的底平臺(tái),校正和控制型鋼標(biāo)高的頂平臺(tái),校正垂直度的校正臂。臺(tái)架在加工廠加工制作,臺(tái)架尺寸及實(shí)物詳見圖12。

6.3.3 型鋼柱的安裝定位

在逆作法施工結(jié)束后,支撐柱外包混凝土一般作為正式地下結(jié)構(gòu)柱的一部分,永久承受上部荷載,故支撐柱的定位和垂直度必須滿足要求[8]。型鋼柱的安裝通過安裝平臺(tái)對(duì)水平位移和樁頂標(biāo)高進(jìn)行控制。因型鋼柱頂標(biāo)高在地面以下,型鋼柱上部須接長(zhǎng)一段工具節(jié)才能使用工作臺(tái)架進(jìn)行校正與固定。工具節(jié)在混凝土灌注完成12 h后,可拆除重復(fù)利用。

圖12 型鋼柱定位工作臺(tái)架圖Fig.12 Positioning frame of shaped-steel column

6.3.3.1 工作臺(tái)架的安裝定位

1)工作臺(tái)底平面定位。在工作臺(tái)底平面上標(biāo)有X/Y軸線,在工作臺(tái)安置時(shí),建筑軸線和工作臺(tái)的軸線閉合,并在工作臺(tái)上定出樁位中心點(diǎn),要求其中心點(diǎn)和樁位中心點(diǎn)閉合。

2)工作臺(tái)頂平面定位。在定出樁位中心點(diǎn)和工作臺(tái)中心點(diǎn)重合后,校正工作臺(tái)頂平面中心點(diǎn),用鉛垂線定出工作臺(tái)頂平面的中心點(diǎn)和底平面的中心點(diǎn),使其達(dá)到一致。上下平面對(duì)準(zhǔn)后,對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行固定。

6.3.3.2 精確定位

1)為了保證位置正確,采取在地面放出樁中心線及工作臺(tái)架的定位線,定位線平行于樁中心線,并預(yù)埋螺栓對(duì)定位臺(tái)架進(jìn)行固定,防止臺(tái)架偏移。

2)定位架安裝固定好后,對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行檢查,對(duì)樁位軸線進(jìn)行復(fù)核,滿足要求后,在臺(tái)架頂座和底座測(cè)放出型鋼柱定位線。

3)在型鋼柱每個(gè)側(cè)面刻線標(biāo)出中心線,定位時(shí)用2臺(tái)全站儀呈90°進(jìn)行測(cè)量,利用刻劃好的定位線進(jìn)行復(fù)核。當(dāng)型鋼柱刻線與定位線重合時(shí),立即調(diào)節(jié)定位螺栓進(jìn)行固定。

4)型鋼柱的標(biāo)高根據(jù)入孔深度推算,并在型鋼柱的工具節(jié)上標(biāo)出。同時(shí),采用水準(zhǔn)儀預(yù)先在定位臺(tái)架上測(cè)定,當(dāng)工具節(jié)上的標(biāo)線與臺(tái)架標(biāo)線重合時(shí),標(biāo)高滿足要求方可固定。

6.3.3.3 型鋼柱糾偏

1)型鋼柱吊放前在型鋼柱上安裝了對(duì)垂直度進(jìn)行跟蹤測(cè)量的測(cè)斜系統(tǒng),型鋼柱就位后,當(dāng)混凝土灌注過程中發(fā)生變形、位移現(xiàn)象時(shí),通過該系統(tǒng)可以反映出垂直度情況和需調(diào)整的方向和調(diào)整值。光電測(cè)斜系統(tǒng)如圖13所示。

圖13 光電測(cè)斜系統(tǒng)圖Fig.13 Photoelectrical inclination monitoring system

2)根據(jù)測(cè)斜系統(tǒng)反映的偏移數(shù)值和調(diào)整方向,利用布置在工作臺(tái)架的4根垂直度調(diào)節(jié)螺桿,調(diào)節(jié)型鋼柱的縱橫方向。當(dāng)測(cè)斜系統(tǒng)反映出型鋼柱的垂直度滿足設(shè)計(jì)要求時(shí),擰緊固定螺栓,將型鋼柱重新固定好,然后進(jìn)行混凝土灌注。

3)混凝土灌注過程中如發(fā)現(xiàn)有偏移,采取上述方法進(jìn)行糾偏。

十字型鋼柱拼接、吊裝、定位如圖14所示。

圖14 十字型鋼柱拼接、吊裝、定位圖Fig.14 Connecting,hoisting and positioning of cross-type shaped-steel column

6.3.3.4 型鋼柱固定

型鋼柱的固定分為地面和孔底2個(gè)部分。地面固定是精確定位后采用槽鋼與型鋼柱焊接固定,混凝土澆筑完成后再割除。為確保穩(wěn)固可靠,工作臺(tái)底、頂平面的型鋼柱均采用焊接??椎坠潭ㄊ窃谛弯撝撞吭O(shè)置張拉鋼絞線,把型鋼柱與柱腳鋼筋籠相互聯(lián)系起來(lái),通過地面設(shè)置的緊繩器來(lái)調(diào)節(jié)型鋼柱的垂直度。型鋼柱底固定節(jié)點(diǎn)圖詳見圖15。

圖15 型鋼柱底固定節(jié)點(diǎn)圖Fig.15 Fixing of shaped-steel column

6.4 混凝土灌注技術(shù)措施

1)采用雙導(dǎo)管灌注,采取雙儲(chǔ)料斗(每個(gè)料斗容量不小于2.0 m3)裝滿混凝土,并采用混凝土攪拌車的快速運(yùn)轉(zhuǎn)、出料等措施加以保證,使初灌后埋管超過1.5 m以上。雙導(dǎo)管灌注型鋼立柱樁混凝土見圖16。

圖16 雙導(dǎo)管灌注型鋼立柱樁混凝土Fig.16 Concrete casting for shaped-steel column

2)灌注過程中按混凝土灌注量定量測(cè)量混凝土面高度,驗(yàn)算導(dǎo)管埋深。導(dǎo)管的埋深一般控制在2~6 m,嚴(yán)禁導(dǎo)管埋深過大或?qū)?dǎo)管提離混凝土面。

3)混凝土面接近鋼筋籠底部時(shí),嚴(yán)格控制導(dǎo)管埋深,以防鋼筋籠上?。?]。為保證樁頂標(biāo)高及樁頂強(qiáng)度,設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高以上超灌高度為1.5 m。

4)定位臺(tái)架安裝時(shí),在硬地坪上預(yù)埋固定臺(tái)架的定位螺栓。平臺(tái)的4個(gè)撐腳與事先預(yù)埋在硬地坪內(nèi)的預(yù)埋螺栓采用電焊或螺栓固定,防止臺(tái)架移動(dòng)導(dǎo)致型鋼柱移位[10]。

5)為防止混凝土澆灌過程中型鋼柱發(fā)生移位后無(wú)法調(diào)整,混凝土配置過程中摻加緩凝劑?;炷凉嘧⑶耙c商品混凝土站聯(lián)系,在灌注過程中應(yīng)保證連續(xù)作業(yè),不得中斷。

7 應(yīng)用效果

7.1 垂直度

通過設(shè)計(jì)專用定位臺(tái)架和各項(xiàng)定位措施的實(shí)施,施工完成基坑開挖到底后,測(cè)量組實(shí)測(cè)結(jié)果顯示:本工程蓋挖區(qū)的十字型鋼柱平均垂直度達(dá)到了1/550,部分型鋼柱精度最高達(dá)到1/600,全部滿足設(shè)計(jì)要求。

7.2 進(jìn)度及效益

該定位技術(shù)的應(yīng)用,大大地加快了施工速度,由原計(jì)劃需要5 d/根樁縮短到2 d/根,使恢復(fù)道路交通的節(jié)點(diǎn)工期提前了3個(gè)月。經(jīng)最終測(cè)算,本工程十字型鋼柱單項(xiàng)施工成本可節(jié)約950萬(wàn)元,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

8 結(jié)論與體會(huì)

1)型鋼柱使用的鋼板厚度達(dá)35 mm以上,屬于重型鋼材,施工現(xiàn)場(chǎng)條件一般難以保證加工質(zhì)量。應(yīng)選擇具有重鋼加工資質(zhì)的單位,并要求對(duì)焊縫進(jìn)行探傷檢測(cè),以確保型鋼柱加工質(zhì)量。

2)激光光電測(cè)斜系統(tǒng)的激光儀易出現(xiàn)偏差,影響定位精度,應(yīng)選擇質(zhì)量可靠的激光儀器。同時(shí),必須在型鋼柱固定好,吊裝時(shí)加強(qiáng)檢查,防止因碰撞發(fā)生移位,影響光線發(fā)射。

3)先插法的型鋼柱,在混凝土澆灌過程中會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)管碰撞型鋼柱、定位臺(tái)架移位等意外事故。為防止混凝土澆灌過程中,型鋼柱發(fā)生移位后因混凝土提前凝固導(dǎo)致型鋼柱無(wú)法二次定位調(diào)整,混凝土配置過程中應(yīng)摻加緩凝劑,緩凝時(shí)間不少于4 h。

4)定位架法在本工程是經(jīng)濟(jì)實(shí)用的,此方法適用于剛度較大的重型構(gòu)件。剛度小的輕型鋼構(gòu)件,采用此方法會(huì)造成構(gòu)件變形大,不利于垂直度的調(diào)整,如果精度要求不高,可不采用此方法。

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