复杂环境下逆作法钢柱施工技术及质量控制探讨
逆作法是近年来发展起来的一种新的基坑支护技术。随着国内经济的快速发展，高层建筑如雨后春笋般出现。在大多数地下室施工中，采用传统的正向程序，即:基坑开挖-基桩施工-底板施工-地下室竖向构件施工-地下室梁板施工。地下室施工花费的时间在整个建筑中占了相当大的比例。近年来，？逆序法？新的施工技术正在被逐步采用并趋于成熟。该技术适用于城市地区建筑密度大、邻近地铁线路、建筑物及周边环境沉降变形敏感、施工场地狭窄、工期紧、软土地基较厚等工程情况，尤其适用于三层及三层以上的地下室。逆作法施工全过程中最重要的一道工序是:钢柱逆作法施工。施工工艺的选择很大程度上决定了钢柱施工的质量、进度和成本。逆作法施工区域的基础和地下室结构一般为钢-混凝土组合结构，钢柱嵌入其中，施工时需要将钢柱插入桩内一定深度，因此钢柱的吊装需要与灌注桩的混凝土浇筑同步进行。钢柱安装时，应在桩顶安装定位器，作为钢柱底部的固定点和支撑点；同时在表面设置临时安装支架，作为钢柱上部的固定点和钢柱轴线定位及垂直度的调整设备。但对于钢柱逆作法施工，业内一直缺乏具体周密的工艺操作规程和有效的质量保证措施。
关键词逆向方法；钢柱；工艺流程；质量保证
摘要逆作法是近年来发展起来的一种新型开挖技术，随着国内经济的快速发展，高层建筑如雨后春笋般涌现。大部分地下室的施工，都积极采用传统的做法程序，即:开挖基坑-施工桩-施工底板-施工地下室竖向构件-施工地下室底板。地下室施工耗时占整个建筑的很大比例。近年来，“逆作法”施工新技术正逐步得到应用和成熟。该技术适用于城市建筑密度大、临近地铁线路、建筑物及周边环境沉降敏感、施工场地狭窄、施工工期紧张、软土地基较厚等工程，对三层及以上地下室效果尤为明显。在逆作法整体施工过程中，最重要的一步是:进行钢柱的逆向施工。其施工工艺的选择很大程度上决定了钢柱施工质量的优劣、进度的快慢以及成本投入的多少之类。地下室区域的基础和结构形式一般为逆作钢-混凝土组合结构，其中钢柱为预埋钢柱，钢柱需要插入桩内一定深度施工，因此要求钢柱吊装和桩内混凝土浇筑同步交叉进行。当钢柱要安装时，在桩顶安装定位器，作为钢柱底部的固定点和支撑点；同样应在表面设置临时安装支架，作为钢柱上部的固定点和定位及垂直钢柱的轴线调整装置，而对于逆作法施工的钢柱，业内一直缺乏具体周密的工艺操作流程和有效的质量保证措施。
关键词颠倒；钢柱；过程；质量保证
项目概述
我集团公司承建的岗厦和园片区旧改项目4#地块项目位于深圳市中心区，紧邻地铁，周边道路和建筑较多。本工程属于岗厦和园片区旧改工程的一部分，其中南侧约1/3区域紧邻地铁保护区，需要逆作法施工，而且都是逆作法。本项目位于深圳市中心，受周边地铁的影响。本工程采用逆作法施工。基础为旋挖钻孔灌注桩，地下室竖向结构为钢管混凝土柱，横向结构为钢梁和钢桁架楼板。* * *钢管混凝土柱83根，全部采用倒钢柱。
1.施工技术的特点
(1)钢立柱整体一次性吊装，不分段组装。
(2)定位器应提前预埋，以保证钢柱的准确定位。
(3)该施工工艺如何安装钢柱定位器？分开了？安装，比较传统？积分？该安装大大提高了安装精度。
(4)该施工工艺在钢柱周围砂石回填之前进行钢柱混凝土浇筑，与传统工艺相反，避免了柱底杂质对钢管混凝土的影响。
(5)施工工艺采用自制自动间歇泵送，确保钢柱底部无水。
2.适用范围
该施工工艺适用于所有逆作法钢柱施工，包括人工挖孔桩基础和旋挖钻孔桩基础。
3.过程原理
3.1钢柱整体逆作法施工原则
逆作法钢柱主要用于逆作法施工。钢柱是支撑正在建造的上部结构并连接底部桩基的垂直构件。桩基(人工挖孔桩/钻孔桩)完成后，形成作业孔，钢柱可一次性吊装。钢柱底部通过柱底定位器与桩基连接固定，然后浇筑钢管柱混凝土，并回填钢柱周围的孔洞。然后可以先施工钢柱的顶部和上部结构，底部结构可以按照土方开挖的顺序从上到下倒排。
3.2钢柱反向定位原理
由于钢柱的位置是在整体吊装与桩基固定连接后固定的，然后再固定与上部水平结构的连接位置，所以钢柱与桩基固定位置的准确性非常重要。在施工过程中，需要在桩顶预埋定位器以保证钢柱的位置，施工人员需要下到桩孔定位安装定位器。只有这样才能保证定位器安装的准确性，进而保证插入定位器时钢桩的位置准确性。
3.3钢管混凝土浇筑原则
由于钢管柱一次性整体吊装，钢管柱长度较长，只能从钢管柱顶部浇筑，因此需要使用高抛免振混凝土进行浇筑。但在浇筑钢管混凝土前，应确保钢管柱底部没有水和杂质，否则会严重影响钢管混凝土柱的整体质量。因此，有必要采取相应的针对性措施来保证钢管柱底部的清洁度。该技术采用在钢管柱底部外侧设置不间断泵送装置，在浇筑钢管柱混凝土后回填钢管柱周围空洞的方法，避免泥渣进入钢管柱内部。
4.施工流程及操作要点
4.1施工流程
4.2操作要点
4.2.1人工挖孔桩提供作业空间。
根据设计要求，如果设计为人工挖孔桩，可一次性形成钢柱定位器的安装作业空间；如果设计为旋挖钻孔桩基础，应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，再进行人工挖孔施工。挖好的桩直径要比原钻孔桩大，由于钻孔桩顶部钢筋的影响，根部要扩孔。挖孔施工应严格按照人工挖孔桩进行，并注意孔内通风。护栏的钢筋和混凝土应严格按照设计施工，成孔后应及时做好安全保护。如下图所示:
4.2.2清除桩头混凝土的浮浆。
自上而下区域工程桩施工已完成，空桩已全部开挖。空孔直径比直桩直径大600毫米。护壁施工为桩顶标准以下1.7m(设计要求第一次浇筑桩顶标高)。钻孔灌注桩施工完成后，顶部有一个500mm高的浮浆，需要人工凿除。由于桩基混凝土强度高，需要用风镐破碎。下部破碎时会产生较大的粉尘，造成工人
4.2.3桩头钢筋绑扎
桩头混凝土浮浆破碎后，抽水清理孔内渣土，然后在桩头绑扎十层钢筋网。此处钢筋网的绑扎应配合定位地脚螺栓的安装进行。钢筋网应充分绑扎，间距应符合设计要求。
4.2.4安装定位器的地脚螺栓，固定环板。
桩头钢筋绑扎完成后，增加25根固定支撑钢筋，用于辅助安装地脚螺栓和固定环板。安装时，将定位十字轴引至底部桩挡墙，顶部环板安装完毕后，将定位十字轴引至环板表面，并弹好防水墨线。用水平仪检查顶环板，以确保安装水平。环面标高的测设采用水平仪、30cm钢尺和7.5kg锤球相结合的方式进行。用钢尺直接传递标高时，先换三次钢尺，直到正确为止，然后在桩护壁横轴方向做四个点(环板上1m)，作为安装定位器的标高控制点。如下图所示:4.2.5向定位器顶部固定环板底部浇注混凝土。
地脚螺栓和固定环板安装完毕后，清理桩孔内的渣土，排出积水，以保证桩头混凝土振捣密实后定位器顶环板顶面平整，并在桩基钢筋外侧预埋直径300的塑料桶，待混凝土初凝后作为抽水孔。混凝土终凝后，应及时清理高出顶圈板表面的混凝土和浮浆，并测量复测板的标高和定位精度，以便在定位板上弹出定位轴线。
4.2.6安装并焊接固定定位卡(定位器导板)。
焊接定位卡前，应排干工作孔内的水，并再次清理定位板表面的浮浆。定位卡应在用铅垂仪结合7.5kg锤球对环板面上的定位十字轴进行复核后焊接。从这一步开始，直到钢柱吊起后砂浆止水带强度达到要求，水泵一直在工作。(专用干泵:在泵的出水口安装止水阀，防止水管中的水回流到工作孔中，并配有水位传感器，自动抽水)。如下图所示:
钢柱吊装
钢柱吊装前，孔口处应加2mm厚的钢盖板，并与钢柱点焊固定，防止安装后异物掉入柱内。在工作孔侧壁至孔口500mm范围内放出控制标高，并用红油漆在柱身上画出同样的标高标记，以便安装后对钢柱标高进行复核；此外，应在孔口放出定位十字线，以准确控制钢柱的安装和定位，安装后应复核钢柱的定位。吊装钢柱前，确保工作孔内的水已抽干。安装时，钢柱的垂直度应控制在设计要求之内。孔口采用槽钢与钢筋焊接固定，槽钢端部用混凝土墩包裹固定，确保钢柱固定牢固。如下图所示:
4.2.8砂浆止水带应贴在柱脚处。
钢柱吊装后，应排干工作孔内的水，立即在柱脚周围涂抹150 mm * 200 mm 1: 2砂浆(掺金汤，遇水不漏)止水带。施工时，抽水不得中断，砂浆抹完后3小时内禁止水面高于环板表面，以保证赃物不能进入柱芯。
4.2.9浇注下导管混凝土
柱脚止水完成后，将在柱芯下铺设直径200mm、长12m的PVC导管。柱芯混凝土浇筑完成9m后，拔出导管，将日泵出口泵管放入柱芯进行浇筑。这样可以保证导管底部的喷嘴到混凝土表面的高度为3 ~ 9m(混凝土的下落高度范围根据高抛免震混凝土的配比和下落试验确定)。浇筑前，需要在钢管柱顶部搭建操作平台。钢管可以用来搭建一个独立的移动操作平台，可以用来循环使用。浇注时，导管需要用塔吊吊起，根据浇注高度随时吊起。
混凝土浇筑完成后钢柱的检查
柱芯混凝土浇筑完成后，应再次核实钢柱的定位、垂直度和标高。
4.2.11回填砂石，并在工作孔内浇注钢柱护环。
当钢管柱混凝土浇筑完成，混凝土强度达到75%以上时，钢桩周围的空洞可用石粉回填。另外，塔柱必须在每层梁下500处浇筑300厚C20微膨胀混凝土固定环。回填石粉时，用小型挖掘机在柱边周围均匀回填。严禁因一侧回填压力不均造成钢柱偏移。回填期间，测量员应进行监控。
5.质量管理
5.1关键工序质量要求
(1)钢柱定位精度要求:钢柱垂直偏差小于？3mm，柱底水平偏差小于？50毫米.
(2)钢管混凝土质量要求:钢管内浇筑混凝土前，钢管柱底部积水高度是多少？50mm，柱底部严禁存在泥浆、杂物等。(接第236页)
(上接223页)5.2施工中应注意的质量问题
(1)当原设计为钻孔灌注桩，需要回填重新进行人工挖孔施工时，需要注意的是，严禁在回填及周边软土上进行人工挖孔护壁施工，挖孔护壁施工应在原状坚实土上进行，以保证后期作业空间的安全稳定。
(2)焊接定位器导向板和定位器底板时，由于作业环境潮湿，应保证焊缝质量，以保证吊装施工时钢柱底部有足够的抗剪能力，保证钢柱的整体稳定性。
(3)在定位器底板下部浇筑混凝土时，必须保证混凝土的密实度，即混凝土的完成面与钢板顶面平齐，不能有空隙，以保证钢柱竖向传力均匀。
(4)浇筑钢管免振混凝土时，混凝土的下落高度应严格按照混凝土生产厂家和试验的要求，避免因下落高度过大或过小而造成不连续或不密实。
6.安全措施
(1)施工前应编制施工组织设计或施工方案，明确安全技术要点和确保安全的技术措施。每道工序施工前，应进行安全技术教育和安全技术交底。
(2)所有施工人员必须佩戴安全帽，高空作业人员必须佩戴安全带、防滑鞋和工具袋。
(3)人工挖孔桩常见的安全隐患主要有窒息中毒、触电、瞎炮、坍塌、坠落。在施工过程中，应针对上述情况进行安全检查。
(4)吊装工作开始前，应仔细检查或测试吊装设备和所用索具、卡环、夹具和固定装置的规格和技术性能。如果发现任何损坏或松动，应立即更换或修理。
(5)所有电力线路和电气设备必须由持证电工安装，混凝土浇筑时安排专人，确保正常供电和电气设备安全；其他人员不准私自接拉电线。
7.结论
该施工技术应用于深圳岗厦河源片区城中村改造项目中区4号地块工程。通过采用钢柱逆作法，有效保证了钢柱的施工质量，进而保证了逆作法结构体系的整体质量，大大缩短了工期，节约了施工成本。钢柱的施工质量得到了建设单位、设计单位和监理单位的一致好评，值得在类似施工中借鉴和推广。目前在社会上越来越多的逆作法施工起到了很好的推广和普及作用，使得逆作法施工更容易操作，被更多的建设者和设计者所采用，对于高密度城市群的建设具有非常积极的意义。
参考
[1]地下建筑工程逆作法施工技术规范(JGJ165-2010)。
[2]《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204-2011)。
[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和尺寸(GB 985.6438+0-2008)。
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