浅谈逆作法“一桩一柱”施工技术

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摘要：结合上海月星环球商业中心工程基坑逆作法施工，介绍了逆作法“一桩一柱”施工工艺，详细介绍了成孔垂直度控制、钢管柱安装固定及一桩一柱调垂等施工技术及质量保证措施，供类似工程参考。

关键词：逆作法；成孔；一桩一柱；调垂；混凝土

1 工程概况

上海月星环球商业中心位于上海普陀区130地块，建设用地面积66,527m2，本地块东接凯旋路、轨道交通3、4号线及金沙江路站，西临中山北路，北临白兰路绿洲大厦，南侧为宁夏路，在建的地铁13号线与轨道交通3、4号线在此零转换交汇；西边为上海城市主干道中山北路和内环高架，工程离周边交通要道距离较近，基坑变形控制要求十分严格。

工程由地下3层、上部4层主体商业裙房及两栋45层办公塔楼组成，地上部分建筑面积为265,335m2，地下部分建筑面积为166,739 m2。本工程建筑设三层地下室，基坑普遍区域（裙房）开挖深度约为18m，基坑南北向边长约447-547m，东西向边长约70-147m，基坑总延长约为1247m，基坑面积约为56800。基坑周边围护采用1000mm厚“两墙合一”地下连续墙，兼作地下室外墙。主楼采用顺做法，裙房区域采用逆作法施工，利用地下室结构梁板作基坑围护水平支撑，以有效减少施工对周边环境的不利影响，同时采用上下同时施工技术，加快施工进度。

基坑内共设钢管一柱一桩671根，钢管规格Φ550*12，Φ630*12两种。长度约23m，钢管与钢筋笼进行插接，钢管锚入工程桩顶3m。钢管内混凝土等级同桩身混凝土等级一致均为C50高强度混凝土，钢管平面位置偏差不大于5cm，钢管安装垂直度不低于1/400，钢管柱安装将采用电脑传感器数据直接控制垂直度。

2 一桩一柱施工技术措施

一桩一柱不仅发挥着桩和未来地下室柱子承重的作用，而且也是基坑施工时的重要承重结构，其垂直度和成桩质量要比一般工程桩基的要求更高。一桩一柱的关键施工控制主要表现在：成孔垂直度控制、钢管柱的固定和安装、钢管柱的调垂。

2.1 施工流程

2.2 成孔钻机的选择

根据本工程桩成孔深度深、垂直度要求高、桩底需扩径这一特点，针对性选择扭距大、钻机稳、功率大的GPS-15型回旋钻机。

2.3 桩位、机架的定位、偏差控制

施工前应复核测量基准点、水准点及建筑物的基准线，做好桩位放样，采用木桩上敲铁钉或者插12mm钢筋作桩心控制。

钢护筒长度不小于2m，壁厚6mm，Ф850桩钢护筒内径为1000mm。钢护筒顶标高应高出水位。钢护筒在钢结构加工场加工。钢护筒加工标准，垂直度偏差不超过1cm/2m。椭圆度偏差不大于2cm，焊接采用坡口双面焊，所有焊缝连续，以保证不漏水。

钢护筒采用埋入法，确保垂直度控制在1/200以内，护筒埋设深度应超过杂质填土埋藏深度，且护筒底口埋进原土深度不应小于0.2m。钢护筒埋设过程中如有偏差应及时校正，使保持垂直，用粘性土分层填实，中心偏差应≤20mm。

2.4 成孔过程的垂直度控制

钻机就位时，将底座转盘调整水平，起吊滑轮缘，转盘中心和护筒中心三者应位于同一铅垂线上，偏差不得大于2cm。一柱一桩打桩精度贯穿于定位放线--护筒埋设、校验复核--机架定位--成孔全过程，必须慎之又慎。施工前桩位点放样必须严格执行一柱一桩测量定位技术措施；钻机就位时必须于孔口拉出十字线，磨盘中心准确定位于十字线中心点，机架保持水平，钻头对桩位中心点累计偏差不大于5mm。钢护筒垂直偏差不大于1/200。成孔过程中，每钻深2－3m或每隔2－3小时须用水平仪检验机架水平、经常复核机架垂直度，并随时调整，以保证成孔的垂直度。

2.5 成孔护壁泥浆

泥浆采用优质粘土，成孔清孔采用正循环。由于存在砂层，土体侧压力，为防止或减少砂层垮塌，控制孔内液面标高以保证足够水头压力，维护下部砂层的安全。在泥浆使用前，对泥浆的PH值进行测定。泥浆PH值的大小，表示了泥浆酸碱性的强弱。泥浆PH值应控制在7～9。由于砂层不稳定，还应适当提高泥浆粘度，适当采用高分子化合物（聚丙烯酰胺）来提高粘度，以阻止不同地层的水化膨胀和松散垮塌，同时粘度不能过大，粘度过高，则会使泵压升高，排量显著减少，钻速下降，排浆困难，泥浆粘度控制一般地层18～26S，松散易坍地层22～28S。钻进过程中，泥浆比重控制在1.10～1.30之间。钻孔桩施工过程也可通过控制泥浆比重来调节水头压力。钻进时，细粒钻渣流入沉淀池内，沉淀后用泥浆泵抽吸排除。经沉淀池沉淀后的优质泥浆流入泥浆池后流回钻孔内。

2.6 孔深控制

为确保桩尖进入设计持力层，应首先确保基准面的高程，钻头钻至标高后，严格按设计要求，保证机上余尺到位，孔深用钻杆及测绳测量，钻杆定机使用。

2.7 清孔

清孔应分二次进行。第一次清孔在成孔完毕后立即进行；第二次清孔在下放钢筋笼和导管安装完毕后进行。孔底沉淤厚度符合设计及规范要求，清孔后的泥浆比重应小于1.15，泥浆含砂率不大于4%，沉渣厚度不大于50mm。清孔结束后，会同甲方质检人员对孔深、孔底沉渣等情况进行检查，并及时填写成孔单。待沉渣厚度满足要求后，即可进行混凝土灌注。

2.8 钢筋笼的制作

钢筋笼应按图纸所示的位置准确地安装，钢筋长度和间距必须满足制作安装质量标准。纵向主筋间隔错位，保证同一截面主筋接头截面积占钢筋总截面积不大于50%。钢筋笼对接要求保证搭接长度（10d单面焊），焊缝饱满，箍筋跳点点焊。耳朵筋、吊筋必须可靠焊接于主筋上，吊筋上端焊接于钢管柱，钢管柱固定于调垂架上，防止钢筋笼在混凝土灌注时上浮。

2.9 钢筋笼和钢管柱的安放及调垂

钢管由工厂按设计要求加工好后运至现场，将PVC测斜管用夹具固定在钢管柱外侧，保持测斜管与钢管柱轴线平行，测斜管长10米，上口高出孔约50cm，下口内用保护塞，外用保护盖封住，防止混凝土进入管内。测斜管垂直度≤1/1000、扭角≤0.17°/m。成孔后将钻机移开，利用吊车将钢筋笼逐节下入，并焊接扩径钢筋笼，在孔口由吊筋固定。然后，将钢管柱调垂架固定在孔口，与地面预埋件螺杆连接，并通过调平装置将调垂架机座调平，将验收合格的钢管柱缓慢放入，与扩径钢筋笼上吊筋焊接，继续缓慢下放钢管柱。通过安装在孔口的立柱调垂架调整立柱安装标高，同时为调垂并固定钢管柱使其不至于下沉和移动。通过调垂架，利用微调螺杆调整水平位置，利用上下各四根调整螺杆粗调立柱垂直度，并通过测斜仪与计算机接口，经过数据处理，客观地反映钢管柱的垂直情况，指导现场进行微调，直至钢管柱垂直精度符合设计要求。

上图为调垂架立面图，下图为工人正在用调垂架对钢管柱进行调垂

2.10 水下混凝土浇筑

导管下至离孔底50cm左右，即开始二次清孔，若孔底沉渣过厚，可将导管下至孔底并上下提放，提高清孔效果。二清控制指数：泥浆比重不大于1.15，粘度不大于22S，孔内沉渣厚度根据设计要求不大于10cm。

现场采用商品混凝土，钻孔桩水下混凝土初凝时间暂定为4～6小时（根据现场实际施工情况作调整），坍落度180±20mm，须检查坍落度和均匀度、温度、含水量合格后才能放入漏斗。灌注水下混凝土时，导管和漏斗之间设置阀门关好，并将导管提高孔底50cm左右，然后将灌注漏斗和储料斗装满混凝土之后方可打开阀门开始浇注水下混凝土。在混凝土灌注过程中，实测实量正在浇注的混凝土面的标高，控制导管埋深在3～6m，最小不小于2m。混凝土灌注应连续进行不得中断。桩的灌注时间不宜过大，严禁导管提出混凝土面造成事故。当出现堵塞情况时，可将导管少量上下升降排除故障，但不得左右摇晃移动，特别注意在导管上拔及浇灌过程中严禁碰撞钢管导致钢管柱偏位。当混凝土浇至钢筋笼底部时，应放慢混凝土入管速度，减少混凝土上升顶力对钢筋笼的影响，避免钢筋笼上浮，作好混凝土灌注记录备查。当混凝土浇筑至接近地下室地板面时沿钢管柱周边回填1：2级配砂石料至桩顶－0.8m处以防混凝土从管外上升。待钢管柱内混凝土浇筑完成后，在钢管柱外壁与混凝土护壁之间浇筑80cm厚低强度混凝土，以稳定钢管柱以防偏位。

施工时桩身不得有缩颈现象，砼充盈系数控制在1.0～1.30之间。混凝土浇完后48小时，才能拆除调垂架，以防钢管柱偏位。

3 总结

(1). 目前该工程地下室混凝土结构已基本完成，裙房局部区域已至地上4层。经检测，地下一、二层钢管柱垂直度均符合设计要求。说明逆作法一柱一桩采用校正调垂架并通过电脑数据分析指导现场调垂是可行的，能满足设计要求。要保证钢管柱的坐标垂直度等准确度，除了满足相应的施工工艺、设备选型及精准的仪器外，操作工人必须认真负责，细心把关每道工序。

(2). 要保证桩的位置准确及垂直度，应重点控制：施工地坪的平整度、强度满足各类施工机械的荷载，从桩定位、安装钻机平台及钻头和架子滑轮的垂直度，到测斜管、调垂架的安装、电脑数据的分析判断及钢管柱的调垂，每一个过程都要仔细复核。每一道工序从开始到结束都要经过至少二次复核。

(3). 在混凝土浇筑过程中严禁导管及施工机械碰撞调垂架和钢管，混凝土浇捣完后必须待混凝土终凝后才能拆除调垂架，以防钢管柱偏位。钢管柱出现偏位后的纠偏是非常难以实施的，其作为基坑及以后地下室结构的主要承重构件，偏差控制必须符合设计要求。

(4). 逆作法施工过程特别是从B2板到大底板阶段的施工过程中连续墙与钢管桩之间、钢管桩与钢管桩之间的不均匀沉降是客观存在的，施工中应严格进行监测并根据监测结果适当调整挖土位置及出土量，可以有效的防止不均匀沉降，使不均匀沉降满足设计及规范的要求。

4 结束语

本人在现场实践学习和监督检查工作中，受到了上海市第二建筑有限公司项目经理王志华及其项目组成员的热忱指导和帮助，使我对逆作法施工技术有了更深的了解，在此表示由衷的感谢！

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。