浅论复杂环境下逆做法钢立柱施工工艺与质量控制
【摘 要】逆作法是一项近几年发展起来新兴的基坑支护技术，随着国内经济的迅速发展，高层建筑如雨后春笋般纷纷涌起。在多数地下室的施工中，均采用传统的正作法程序，即：开挖基坑――施工基桩――施工底板――施工地下室竖向构件――施工地下室梁板。地下室施工耗费的时间占了整栋楼相当大的比例。近几年来，“逆作法”施工新技术正被逐渐运用并趋于成熟。该技术适用于市区建筑密度大，邻近地铁线路、建筑物及周围环境对沉降变形敏感，施工场地狭窄，施工工期紧张，地基软土层厚等工程情况，对于三层及以上的地下室效果尤为明显。在逆做法整体施工过程中，最为重要的工序之一即为：逆做钢立柱施工。其施工工艺的选择在很大程度上决定了钢立柱施工质量优劣、进度快慢以及成本投入的多少等。逆做区的基础及地下室的结构形式一般为钢混组合结构，其中钢柱为埋入式钢柱，施工时需将钢柱插入桩内一定深度，因此钢柱的吊装需与灌注桩的混凝土浇筑同步交叉进行。钢柱安装时需在桩顶安装定位器，作为钢柱底部的固定点及支撑点;同时应在地表设立临时安装支架，作为钢柱上部的固定点及钢柱轴线定位及垂直度的调节设备。而针对钢立柱的逆做施工，业内一直缺少具体而周密的的工艺操作流程及有效的质量保证措施。
【关键词】逆作法;钢立柱;工艺流程;质量保证
Abstract Reversed developed in recent years is a new excavation technology, with the rapid development of the domestic economy, high-rise buildings have mushroomed like filled. Most of the construction in the basement, all positive traditional practices program, namely: excavation pit - Construction of Pile - Construction of the floor - the construction of vertical member basement - the basement slab construction. Basement time-consuming construction accounted for a large proportion of the whole building. In recent years, "Reversed" in construction of the new technology is being gradually applied and mature. The technology is applicable to the urban building density, near metro lines, buildings and surroundings of Settlement sensitive, narrow construction site, the construction period of tension, thick soft soil foundation and other projects, the basement for three and above effect is particularly obvious. In the inverse approach overall construction process, the most important step is: do the reverse construction of steel columns. Selection process of its construction largely determines the quality of the merits of the steel column construction, the speed of progress and how much the cost of inputs like. Form the basis and structure of the basement area is generally inverse made steel-concrete composite structure, in which steel columns for the embedded steel columns, steel columns need to be inserted into the pile a certain depth construction, thus lifting demand concrete steel columns and piles Pouring synchronous cross conducted. When the steel columns to be installed at the top of the pile installation locator, as the bottom of the steel columns of the fixed point and support points; the same shall be set up temporary mounting bracket at the surface, as a fixed point and positioning and vertical steel columns of the upper portion of the steel column axis adjustment device ʱ?? While doing construction for the steel columns of the inverse, the industry has been the lack of specific and thorough process operating processes and effective quality assurance measures.
Key words Reversed; steel columns; process; quality assurance
工程概况
由我集团公司承建的岗厦河园片区旧改项目中区4#地块工程位于深圳市中心区，工程地点邻近地铁，且周边道路和建筑众多。该工程属整个岗厦河园片区旧改项目的其中一部分，其中南侧约1/3区域因紧邻地铁保护区，需采用逆做，并且是全逆做。该工程位于深圳市中心区，受周边地铁影响，本工程采用逆作法施工。基础为旋挖钻孔桩，地下室竖向结构为钢管混凝土柱，水平结构为钢梁及钢筋桁架板楼板，共有83根钢管混凝土柱，全部为逆做钢柱。
1.施工工艺特点
(1)逆做钢立柱吊装采取一次性整体吊装完成，不用分段拼装。
(2)逆做钢立柱吊装需预先埋置定位器，以确保钢柱定位精准。
(3)该施工工艺中钢柱定位器安装采取“分离式”安装，比传统“整体式”安装在很大程度上提高了安装精度。
(4)该施工工艺中钢立柱砼浇筑先于钢立柱周边砂石回填进行，与传统工序相反，从而避免了柱底杂质对钢管砼产生影响。
(5)该施工工艺中应用了自制自动间断抽水水泵，确保钢柱底无积水。
2.适用范围
本施工工艺适用于所有逆做法钢立柱施工，包括人工挖孔桩基础和旋挖钻孔桩基础。
3.工艺原理
3.1逆做钢柱整体施工原理
逆做钢柱主要应用于逆作法施工中，钢柱即为支撑上部正做结构和连接底部桩基础的竖向构件，待桩基础(人工挖孔桩/钻孔桩)施工完毕后，形成操作孔洞，即可一次性吊装钢柱，通过柱底定位器将钢柱底部与桩基础连接固定，然后浇筑钢管柱砼，并回填钢柱周边空孔，随后钢柱顶上部结构即可先行施工，底部结构跟随土方开挖顺序由上而下依次逆做施工。
3.2逆做钢柱定位原理
因钢柱整体吊装与桩基固定连接后位置即已固定，进而与上部水平结构连接位置已固定，故钢柱与桩基连接固定位置准确性至关重要，在施工过程中，需要在桩顶预埋安装定位器来确保钢柱的位置，定位器安装需要施工人员下到桩孔内进行定位安装，只有这样才能确保定位器安装的准确性，进而确保钢桩插入定位器时的位置准确性。
3.3钢管砼浇筑原理
因钢管柱均为一次性整体式吊装，故钢管柱长度较长，且只能从钢管柱顶进行浇筑，故需采用高抛免震砼进行浇筑。但在浇筑钢管砼之前，应确保钢管柱底部无积水、无杂质，否则将会严重影响到钢管柱砼的整体质量，故需要采取相应针对性措施以确保钢管柱底清洁度，本工艺采取的是钢柱底部外侧设置不间断抽水装置，并先浇筑钢管柱砼后回填钢管柱周边空孔以避免泥渣进入钢管柱内部的方法。
4.施工工艺流程及操作要点
4.1施工工艺流程
4.2操作要点
4.2.1人工挖孔桩提供操作空间
根据设计要求，若设计为人工挖孔桩则可一次性形成钢柱定位器安装操作空间，若设计为旋挖钻孔桩基础，则需先进行旋挖钻孔桩施工，待旋挖钻孔桩施工完成后将空孔回填，然后重新进行人工挖空孔施工，挖孔桩直径需大于原钻孔桩直径，且在根部受钻孔桩顶部钢筋影响需做扩大孔处理。挖空孔施工严格按照人工挖孔桩进行，注意孔内通风，护臂钢筋及砼严格按照设计执行，孔洞形成后及时做好安全防护。如下图所示：
4.2.2破除桩头砼浮浆
逆做区工程桩已施工完成，全部空桩已开挖完毕，空孔直径较立柱桩直径大600mm，护壁施工至桩顶标以下1.7m(设计要求首次浇筑桩顶标高)，钻孔桩施工完成后顶部有500mm高的浮浆，需进行人工剔凿，因桩基砼强度较高，需利用风镐破碎，下部破碎操作时，将产生较大的灰尘，工人操作时需佩戴防毒面罩，并应做好通风措施。
4.2.3桩头钢筋绑扎
待桩头混凝土浮浆破除完毕，抽水并清理孔内渣土，随即进行桩头十层钢筋网片绑扎，绑扎此处钢筋网片时需与安装定位器锚栓配合进行，钢筋网片应进行满绑，且间距应符合设计要求。
4.2.4安装定位器锚栓、固定环板
桩头钢筋绑扎完毕，附加￠25固定支撑钢筋用于定位器锚栓、固定环板的辅助安装，安装时用铅锤吊线定位，将定位十字轴线引至底部桩护壁，顶部环板安装完毕后，将定位十字轴线引至环板表面，弹防水墨线。用水平尺校核顶部环板，确保安装水平。环板面标高的测设采用水准仪、30cm钢尺及7.5kg锤球相结合进行。使用钢尺直接传递标高时，变动钢尺三次，直至正确无误后在桩护壁十字轴线方向对应做4个点(环板上1m)，以此作为定位器安装标高控制点。如下图所示： 4.2.5浇筑混凝土至定位器最上一块固定环板底
定位器锚栓、固定环板安装完毕后，清理桩孔内渣土并抽净积水，确保浇筑桩头混凝土振捣密实后标高平定位器最上一块环板顶面，在桩基钢筋外侧预埋直径300的塑料桶，待混凝土初凝后提出作为抽水孔，待混凝土浇筑终凝后，应及时清理干净高出最上一块环板表面混凝土及浮浆，并测量复测定位板标高及定位准确，在定位板上弹出定位轴线，以便下步焊接定位卡。
4.2.6安装、焊接固定定位卡(定位器导向板)
在进行定位卡焊接之前，应抽干净工作孔内积水，并再次清理干净定位板表面浮浆，用铅垂仪与7.5kg锤球结合，复核环板面上的定位十字轴线，准确无误后，焊接定位卡。从这步开始，至钢柱吊装后抹完砂浆止水条强度达到要求，水泵处于一直工作状态。(专用干水泵：在水泵出水口安装止水阀，防止水管内的水倒流入工作孔中，另配有水位感应器，自动抽水)。 如下图所示：
4.2.7钢柱吊装
在进行钢柱吊装之前，应在孔口加2mm厚钢盖板与钢柱点焊固定，防止钢柱安装后异物落入柱内。应在工作孔侧壁距孔口往下500mm范围内放出控制标高，在柱身上用红油漆画出同样的标高标记，以便安装后复核钢柱标高情况;另外，应在孔口放出定位十字线，控制钢柱安装定位准确，及安装后复核钢柱定位。确保抽干净工作孔内积水后，方可吊装钢柱。安装过程中还需控制钢柱垂直度在设计要求范围之内。孔口固定用槽钢及钢筋焊接，并将槽钢端部利用砼墩包裹固定，以确保钢柱固定稳固。如下图所示：
4.2.8柱脚抹砂浆止水条
在钢柱吊装完毕后，应抽干净工作孔内积水，立即在柱脚周圈抹150mm*200mm1：2砂浆(掺参金汤水不漏，遇水即凝)止水条，施工过程中抽水不可中断，砂浆抹完3h内严禁水面高过环板表面，确保赃物无法进入柱芯。
4.2.9下导管浇注混凝土
柱脚止水条施工完毕后，沿柱芯下直径为200mm，长度为12m的PVC导管，柱芯混凝土浇筑完成9m后，抽出导管，利用天泵出料口泵管伸入柱芯浇筑。如此，可以保证导管底部管口距混凝土面高度在3～9m之间(砼抛落高度范围根据高抛免震砼配比及抛落试验确定)。在浇筑前，需在钢管柱顶部搭设操作平台，可利用钢管搭设独立活动式操作平台，可周转使用，浇筑时，导管需利用塔吊吊住并根据浇筑高度随时提升。
4.2.10混凝土浇筑完成后钢柱校核
待柱芯混凝土浇筑完毕，应再次核验钢柱的定位、垂直度及标高。
4.2.11回填砂石，工作孔内浇钢柱固定环
待钢管柱砼浇筑完成，且砼强度达到75%以上时，即可对钢桩周边空孔部位进行回填，采用石粉回填，另外，塔楼柱须在每层楼层梁下500位置浇筑300厚C20微膨胀混凝土固定环。在石粉回填时，利用小型挖机围绕柱边均匀回填，严禁单侧回填压力不均匀造成钢柱偏移，回填过程中应有测量人员监控。
5.质量控制
5.1关键工序质量要求
(1)钢柱定位精度要求：钢柱的竖向偏位小于±3mm，柱底的的水平偏位小于±50mm。
(2)钢管砼质量要求：钢管内砼浇筑之前，钢管柱底积水高度≤50mm，且严禁柱底存在泥渣、杂物等。 (下转第236页)
(上接第223页)5.2施工应注意的.质量问题
(1)当原设计为钻孔灌注桩而需要回填重新进行人工挖空孔施工时，应注意人工挖孔护壁严禁在回填及周边的软弱土上施工，应在原状坚实的土上进行挖孔护壁施工，以确保后期操作空间的安全稳定性。
(2)定位器导向板与定位器底板焊接施工时，因操作环境潮湿，应确保焊缝质量，以确保钢柱吊装施工时底部有足够的抗剪力，确保钢柱整体稳固性。
(3)定位器底板下部浇筑砼必须确保砼密实度，即砼完成面与钢板顶面相平，不得有空隙，以确保钢柱竖向力传递均匀。
(4)钢管免震砼浇筑，砼的抛落高度应严格遵守砼厂家及试验测试的要求，避免砼因抛落高度过大或者过小产生的离散或者不密实。
6.安全措施
(1)施工前应编制施工组织设计或制订施工方案，明确安全技术要点和保证安全的技术措施。每道工序施工前均应进行安全技术教育和安全技术交底。
(2)所有施工人员必须戴安全帽，高空作业人员必须佩安全带，穿防滑鞋，带工具袋。
(3)人工挖孔桩常见的安全隐患主要有窒息中毒、触电、盲炮、坍塌、坠落。施工过程中应针对以上情况进行安全巡查。
(4)吊装工作开始前，应对起重吊装设备以及所用索具、卡环、夹具、卡具等的规格、技术性能进行细致检查或试验，发现有损坏或松动现象，应立即调换或修好。
(5)所有电力线路和用电设备，必须由持证电工安装，在混凝土浇注期间安排专人负责，保证电力的正常供应和用电设备的安全;其他人员不得私自乱接、乱拉电线。
7.结语
该施工工艺应用于深圳市岗厦河园片区城中村改造项目中区4#号地块工程，通过采用逆做钢柱施工工法，有效保证了钢柱施工质量，进而保证了逆做结构体系的总体质量，并在很大程度上缩短了施工工期，节约了施工成本，钢柱施工质量得到了建设单位、设计单位和监理单位的好评，值得在同类施工中借鉴和推广。对于目前社会上越来越多的逆做法施工，起到了很好的促进和推广的作用，使得逆做法施工更容易操作，被更多的建设方及设计方所采纳，对于高度密集的城市群建设具有非常积极的意义。
【参考文献】
[1]《地下建筑工程逆作法技术规程》(JGJ165-2010).
[2]《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204―2011).
[3]《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001.
[4]《钢结构工程施工及验收规范》GB50205-2001.
[5]《手工电弧焊焊接接头的基本形式与尺寸》(GB985.1-2008).
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