（汕头市建安（集团）公司）
摘要：文章结合具体工程实例，对房建工程采用旋挖钢管柱桩施工要点及技术措施进行分析，供同行参考。
关键词：旋挖钢管柱桩；施工；
一工程概况
汕头华润中心一期幸福里住宅工程消防车道基础工程，位于汕头华润中心项目一三期交界位置，该区域原设计为三期施工范围，为满足一期住宅竣工交付需求，鉴于现场工程进度实际情况，对该区域车道顶板采用逆作工艺进行施工，其下负一层、负二层、底板层以及地下室侧壁、人防墙仍采用顺作方式予以完成。
该区域基础工程桩为旋挖成孔桩，其中37根为嵌岩钢管柱桩，共设计φ600mm*20mm、φ750mm*25mm二种钢管柱。钢管柱强度等级为Q345B，内填混凝土设计强度为C50水下混凝土，桩顶标高为-2.185m，桩底标高为-15.05m，钢管柱底端锚入工程桩中，锚入长度为3m。
钢管柱桩为嵌岩桩，设计桩径1400mm，桩身混凝土为C35水下混凝土,持力层为中风化4.5m。
设计要求钢管柱及工程桩垂直度如下：
钢管柱：
本工程采用泥浆护壁旋挖钻进成孔，吊车吊放钢筋笼和钢管柱，导管灌注混凝土成桩。
二、地质情况
根据勘查报告，工程场内地质情况由上到下分布如下：
1. 人工填土（石）层：主要由粘性土及碎石组成，含硬杂质大于30%，层厚0.8～2.1m；
2. 淤泥质粘土层: 灰色、黑色，局部混砂及大量腐木。饱和，软塑～可塑,层厚0.4～10.6m；
3.含粉砂粉质粘土：软塑，含少量粉砂，层厚0.00~4.50m
4. 砾砂层：以中细砂、中粗砂为主浅黄色、浅灰色，饱和，呈松散～稍密状，层厚为0.5～15m；
5①. 全风化层：极软岩、极破碎, 岩芯呈较坚硬土状, 层厚为0.4～9.7m；
5②. 强风化层：软岩、极破碎, 岩芯呈坚硬土状或块状, 风化不均匀,下段常夹中风化块，层厚为0.8～22.3m；
5③. 中风化层：较硬岩，较破碎，岩体基本质量等级为Ⅳ级，裂隙较发育,裂面具铁染,合金钻头可钻进,岩芯主要呈碎块状,少量短柱状,岩芯锤击可碎。层厚为0.4～9.0m；
5④. 中风化层：较硬岩、较完整,岩体基本质量等级为Ⅲ级。合金钻头钻进困难，岩芯呈碎块状～短柱状，层厚为0.9～5.1m。
三、施工要点及相应技术措施
本工程钢管柱桩精度要求高，除了旋挖桩成孔必须满足规范及设计要求外，如何保证钢管柱的准确定位安装、满足垂直度及偏位要求，从而保证逆作法结构施工顺利进行，是本次钢管柱桩的施工重点难点。
1、钢管柱桩定位控制措施
为满足结构柱的定位，要求钢管柱必须精确定位，根据设计图纸中心偏差要求，钢管柱的中心偏差远远小于工程桩的中心偏差。而钢管柱位于工程桩的中心，按常规工程桩成孔为振动锤施打护筒定位，偏差无法满足钢管柱的定位需求。因此，如何确保工程桩的精确定位，是本次施工需克服难点之一。
施工时，采用同桩径的（内径1400mm，外径1500mm）11m套筒取代原2m护筒，施工方式由原振动锤打拔护筒修改为旋挖钻机打拔。
11m套筒长度的设计是考虑汕头地区淤泥层深度较厚，经勘查在8-11m处有一处粉砂层，为避免成孔过程因土质不稳定发生塌孔，同时保护钢管柱安装环境的稳定，不因孔壁不稳定导致泥浆塌落从而影响钢管柱垂直度的控制。
施工时，套筒通过驱动器及连接盘连接桩杆，随旋挖钻机取土时同时埋入地面，套筒根据钻杆提升高度设计3m一节，每次取土预留30cm在原地面，通过套筒的公母接口进行连接。
2、钻孔偏斜及处理方案
由于钢管柱的垂直度要求较严格，在施工带钢管柱的工程桩应比普通工程桩更加谨慎，开工前充分了解场地地质条件，通过试桩制定合理的钻进参数和工艺，并对机械操作工进行交底培训，使其掌握操作工艺。
钻机就位时需进行场地平整并铺设钢板，减少因机械作业时地基的沉降造成桩机倾斜。在成孔过程中，应定时观察钻机水平和垂直度，发现钻机底部不平或垂直度不满足要求时应及时进行调整。由于是在同桩径护筒中进行成孔，为防止钻头提起时挂住护筒接头，采用外型为锥形形状的钻头，确保成孔顺利进行。钻头进入到持力层时最容易出现偏斜，应注意观察钻机作业情况，并减低钻进速度，必要时需更换筒钻，利用筒钻环状切割钻进一定深度后，再换回双层底斗齿钻头继续钻进，从而保证桩垂直度。
3、钢管柱垂直度控制和吊装
按设计要求，钢管柱吊装后需进行混凝土浇筑，钢管柱的柱身在地下部分（桩顶标高为-2.185），如何控制查看浇筑混凝土过程中钢管柱不产生偏位，是本次施工的重点工序。
1）钢管柱垂直度控制
为了保证钢管柱的垂直度要求，必须满足在可操作的空间内对钢管进行固定及矫正。通过于多方论证后采用多平台操作架方式对钢管柱进行固定及导向：将钢管柱顶部露出原地面1m，并在地面设置两个操作架，如图1。
最顶端为混凝土料斗支撑架，中间为钢管支撑架，用丝杠对钢管柱进行固定；下部为松紧螺栓架。露出部分长度用两头固定的方式对钢管柱的垂直进行大方向控制，露出部分的垂直度为可观测的垂直度偏差，根据露出部分的长度与总长做固定比例后，测算露出部分的偏差值即可得出总长的偏差值。如发生偏差，则用下部半固定的松紧螺栓架进行调整。如此可确保操作架待混凝土初凝后，即可撤走。
图2操作架平面图
2）钢管柱吊装
由于钢管柱是厂家加工制作完成后运至现场安装，按设计要求钢管柱全长20m，现场通过反复论证后决定采用1台150T汽车吊。
出厂前在柱顶对称焊接设置一对吊耳，同时在吊耳侧加焊肋板，以确保柱体处于最不利位置时，吊耳不发生侧翻破坏。吊车吊装时，地面应铺设钢板，防止吊装时机械倾斜导致钢管柱垂直度受到影响。钢管柱底部可直接嵌入定位器，通过标高测定柱底与定位器的吻合程度。
工程桩清孔后，先置放桩身钢筋笼，然后再进行钢管柱的吊装，由于钢管柱表面布满抗剪钉，在钢管柱起吊前，对钢管柱进行彩条布缠绕，保护钢管柱表面不被锈蚀和损坏。起吊的构件应绑扎牢固，吊车将构件吊起离地面50cm时必须监测检查钢管垂直度，如发现倾斜，应及时采取措施纠偏。
3）优化钢筋笼钢筋布置保证钢管柱安装空间
本工程钢管柱桩桩径1.4m，在吊装φ750mm*25mm钢管柱时，钢管柱底部与桩身重叠的位置，由于钢管柱底部焊接环板，最大直径达到1050mm，而桩孔因为钢筋保护层及钢筋本身厚度，以及孔内布置的声测管，剩余空隙不足1100mm，如此一来造成在钢管柱底部吊装时困难，甚至容易因吊装时底部碰撞导致垂直度受到影响。
在取得设计同意的情况下，将保护层厚度外扩20mm，将原设计纵筋内的加劲箍移至纵筋外围。从而使到底部空间增大，保证了钢管柱能够平稳安放。
4、工程桩及钢管柱混凝土的浇灌
根据设计图纸要求，钢管柱需埋入工程桩内3m，钢管柱内混凝土为水下C50，工程桩内混凝土为水下C35。管内混凝土浇筑高度高于工程桩，如何控制管内混凝土不随管底涌出空桩部分以及管内混凝土不与工程桩混凝土及其浮浆混合导致钢管柱内混凝土强度无法达到设计要求。也是本次施工的重点难点。（见图3）
1）工程桩及钢管柱不同标号混凝土之间的置换
施工时工程桩成孔及安放钢筋笼、固定好钢管柱后，导管由钢管柱内穿入工程桩顶标高下4m位置（即钢管柱底标高下1m处）浇灌工程桩混凝土水下C35至导管口，开始置换C50混凝土，浇筑至高于桩顶标高2m（即超灌两米）。由于钢管柱底部环板较长，为保证混凝土的流动性，应使用长混凝土振捣器对管外混凝土进行振捣，确保该部位混凝土浇灌质量；然后导管提升继续浇筑C50混凝土至钢管柱面。（见图4）
图4（施工置换示意图）
桩顶标高下4m开始置换C50混凝土主要是保证钢管柱内的混凝土不至于因超灌及浮浆反灌至管内导致管内混凝土强度不足使钢管与工程桩连接处因浮浆原因产生断裂；空桩部分回填碎石是保证浇筑管内混凝土时不会溢出管外空桩处造成混凝土的浪费及开挖时的桩头凿除；超灌2m考虑碎石回填时压缩混凝土及浮浆的浇灌高度保证超灌满足规范。
2）钢管柱混凝土灌注与回填碎石的控制
为保证钢管柱内混凝土正常灌注不产生倒灌，在桩身混凝土灌注至设计标高后，在空孔位置均匀回填碎石，通过碎石自重使管外混凝土不再上升，然后继续灌注钢管柱内混凝土至要求标高，但是由于空桩深度较大，在回填碎石的过程中将耗费大量时间，容易导致混凝土流动性变差或达到初凝状态，容易形成断桩；若回填后由于钢管柱本身抗剪钉的阻碍回填部分不均匀导致局部压力不足以抵抗钢管柱内混凝土外溢的压力，则在灌注过程中空孔位置混凝土同时上升导致材料浪费。
因此，首先应严格控制灌注间歇时间控制，从开始回填碎石至重新灌注钢管柱内混凝土间歇时间不超过2个小时。
在选料方面，碎石应采用10-20mm粒径的碎石，回填时应采用钢筋或细长型设备对空桩位置的碎石进行压实，确保振捣密实，若有空隙较大的情况，同时采用细沙等细骨料辅助回填夯实。
四结束语
本项目通过结合施工现场的实际情况，采取有效的技术措施，对施工过程中的关键工序进行有效的控制，特别是采用同桩径护筒确保桩位偏差最小，以及在混凝土导管及钢管柱顶部设置组合式操作平台，有效地解决了钢管柱安放及混凝土浇筑过程中有可能产生的钢管柱位置偏差，从而使工程顺利实施。施工完毕经复测，钢管柱偏差值为3~5mm，为设计允许范围，满足设计要求。
论文作者:林志强
论文发表刊物:《防护工程》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/17
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