深基坑中钢立柱定位与调垂方法探讨

深基坑中钢立柱定位与调垂方法探讨

黄传法

浙江省地矿建设有限公司，上海 200439

【摘要】

随着国内经济和建筑市场的迅速发展，高层建筑如雨后春笋般纷纷涌起，开挖3、4层地下室的现象越来越常见，深基坑施工逐渐成为一种潮流。钢立柱桩作为支撑体系的重要构成要素之一，广泛应用于深基坑施工中。本文结合瑞虹新城10号地块发展项目工程，主要对柱顶落深的钢立柱安装时，其定位和调垂方法进行了探讨。

【关键词】

钢立柱，定位，调垂，柱顶落深

【前言】

假柱定位吊锤法：现在的深基坑施工，为了控制成本，首道支撑的标高势必会落低（低于自然地坪标高），钢立柱的顶部位于地面以下，立柱的转向角度控制难以控制，为了更加准确的控制立柱转角，额外制作一根外径小于立柱内径的立柱（长度根据立柱的吊筋长度确定），在立柱安装过程中进行内嵌式的接入方式（插入立柱顶部，并高出地坪），通过对后嵌入的立柱的定位、转角的调整，来达到控制立柱的定位及转角的目的。后嵌入的立柱俗称为“假柱”。

【正文】

一、 工程基本概况

拟建的瑞虹新城10号地块发展项目地处上海市虹口区瑞虹路天虹路路口，是整个瑞虹新城的核心地块。本项目地块东临虹镇老街，北靠沙虹路路，南临天虹路，西侧为瑞虹路，工程的总用地面积约42,000m2，基坑开挖面积为38,000m2，上部为2幢33层塔楼，周边为7层的商业裙房，地下为4地下室，开挖19.20~20.85m。

二、 基坑支护设计概况

本工程围护采用地下连续墙、三轴搅拌桩槽壁加固的围护结构，坑内加固为高压旋喷桩，立柱桩采用Φ900mm的钻孔灌注桩，部分立柱桩利用工程桩实施，共587根，格构柱插入开挖面以下3m，支撑体系设计为四道支撑。

本工程根据设计要求，立柱桩桩位允许偏差50mm，桩径允许偏差0~+30mm，桩身垂直度不大于1/200，钢格构垂直度控制要求为1/250，且方格构边应尽量与支撑轴线平行，格构平面转角误差不得大于±5°，局部离主梁和剪力墙较近的部位尤其要注意保证桩位精确度。

根据设计要求，立柱顶标高为-1.35m，自然地坪（硬地坪）标高为-0.15m，立柱顶位于地面以下1.2m处。详见下图：

图1 立柱标高示意图

三、立柱施工与质量分析

1、立柱施工流程

立柱施工流程为：测量放样→埋设护筒→成孔施工→钢筋笼、钢立柱安装。

其中，钢立柱自由下放时，慢速起吊钢筋笼，扶正居中放入孔内，在钢筋笼下放至孔口时，将钢立柱调整好方向，垂直并居中插入钢筋笼，保持立柱边与支撑构件方向平行，并根据护筒口标高控制立柱标高，最后对立柱对中误差、桩中心偏差、顶标高偏差、垂直度误差进行检测。

2、立柱质量影响因素分析

由施工流程可以发现，格构柱定位调垂主要与吊装机械、安装定位架以及二者的配套有关。尤其是自由吊装时，场地软弱和支墩强度不足会导致定位架固定不当，格构柱的定位调垂调节能力也比较差，并且格构柱固定不牢。最终，对中误差、桩中心偏差及垂直度偏差均大于设计值，不符合规范和设计要求。

由此可知，格构柱施工的主要难点在于位移偏差和垂直度控制，主要问题在于支撑柱的安装调垂装置对格构柱调节能力较差。因此，本文在对现有钢立柱定位与调垂方法的研究上，探讨适合本工程柱顶落深的立柱安装方法。

四、传统定位调垂方法

目前我国建筑工程在施工过程中，钢立柱的安装调垂常用方法有气囊法、校正架法和导向套筒法。三种传统调垂方法的局限性如下：

（1）气囊法。受气囊限制，立柱与孔壁间距普遍较大，调垂效果受到削弱，立柱无法调垂至设计要求。又由于常采用的是帆布气囊，实际使用中常被钩破而无法使用，气囊亦是经常被埋入混凝土中而难以回收。

（2）校正架法。只能用于刚度较大的钢立柱的调垂，若刚度较小，当在上部施加扭矩时，会造成立柱弯曲变形过大，不利于立柱的调垂。

（3）导向套筒法。由于导向套筒布置在立柱外，势必扩大了孔径。

同时，采用以上三种传统钢立柱调垂方法时，钢立柱柱顶标高一般都高出硬地坪。而本工程的钢立柱柱顶标高位于地面以下，不适用于这三种方法，安装时无法准确控制立柱的转向。为了确保现场的施工质量，满足施工要求，项目部经过探讨，决定采用假柱的方式来确保立柱的施工质量。

五、假柱定位调垂法

1、假柱法调整原理

在完成钢筋笼及钢立柱的安装后（此时，立柱顶标高与地面持平，钢立柱的4个角进行吊筋的焊接），将预先加工好的假柱插入钢立柱后，继续将钢立柱进行下放，直至下放至钢立柱设计标高，然后通过钢立柱定位架、结合假柱来调整钢立柱的转角方向，如图2所示。调整过程中确保与支撑轴线方向平行，待钢立柱的转角方向准确无误后，再将吊筋固定，拔出假柱。

图2 假柱法调垂原理图

2、质量控制措施

（1）测量放样时，将钢立柱的转角方向（平行、垂直与支撑轴线的十字方向线）线一并放出，并做好标记。

（2）护筒选用大于桩径10cm的钢制护筒，埋入深度以满足隔离杂填士，防止孔口塌陷为准，护筒四周间隙用粘土回填并捣实，以确保护筒稳定牢固。

（3）在地面将钢立柱定位架（采用方钢制作）用膨胀螺栓进行固定，如下图所示：

图3 定位架固定示意图

定位架底座的洞口尺寸略大于钻孔灌注桩直径，在钻机就位前用膨胀螺丝安装在地面上，这样就避免了钻机的二次移位，立柱桩施工场地全面硬化，利于定位架安放。

（4）钢立柱采用吊车一次起吊，起吊时钢立柱底部与钢筋笼笼顶焊接成整体，依靠自重处于垂直状态，缓缓下放直至设计标高。

（5）钢立柱假柱通过柱身的四个钢耳放置在定位架上，将假柱与钢立柱连接，且保证了假柱的稳定性。

3、假柱法的优势

（1）假柱法能较好地适用于柱顶设计标高位于地面以下的钢立柱的定位与调垂；

（2）钢立柱假柱制作方便简单，可直接利用工地现场的角钢和缀板剩料，材料易获取，且成本低廉；

（3）制作好的钢立柱假柱可循环利用，使用寿命长。

六、结论

本工程采用假柱的方式来进行钢立柱的转角方向定位和调垂，目前已经进行了少部分的立柱桩施工，施工情况良好，转角方向控制和垂直度控制也较为准确。工程实践证明假柱的使用可以有效的控制立柱的转角方向和垂直度，减少后续的支撑施工因其不准确而引发的一系列问题，为类似工程起到了借鉴作用。

【参考文献】

[1] 周少斌，陈祥灏. 逆作法一柱一桩钢格构柱定位的施工技术[J]. 西部探矿工程.2007(10)：217-218.

[2] 吴献，唐彪. 逆作法中几种支撑柱的调垂方法[J]. 建筑技术.2008(2)：137-138.

[3] 向泽，鲍安红. 基于孔口定位器的格构柱位移控制研究[J]. 西南师范大学学报.2015(2)：98-101.

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