摘要： 本文结合工程实例，介绍了深基坑支护中，作为支撑立柱的钢格构柱的工艺技术以及施工控制措施,总结施工要点，供同行在类似施工工艺中参考。
关键词：深基坑；内支撑；格构柱；施工；基坑安全
1．前言
随着城市建设的快速发展，土地资源变得日益紧张，兴建在地处闹市区的建筑也随之增多，基坑开挖深度也越来越深。新建建筑由于受到空间的制约，特别是某些建筑红线临近原有建筑物的工程，在基础施工阶段难以满足施工空间的需要，甚至无可供施工作业的空间。深基坑支护在均衡成本、工期、安全等因素之后，采取内支撑形式往往是的首选，临时支撑结构施工有水平支撑的钢筋混凝土梁和钢管支撑梁，垂直支撑结构一般有钢筋混凝土结构柱、型钢柱和钢格构柱。 本文结合平南中央商务区CBD-2#、3#楼工程实例，就复杂深基坑内支撑使用钢格构柱作为竖向支撑的施工过程要点进行探讨分析。
2．工程概况及工艺要求
平南中央商务区CBD-2#、3#楼工程位于广西贵港市平南中心地带朝阳路，框剪结构，地下两层，地上31层，总建筑面积45600㎡。由于周边条件限制，本项目深基坑采用异形钢筋混凝土内支撑梁+钢格构立柱的支护形式。
钢格构支撑柱施工工艺即是以传统灌注桩为承载基础，在其上吊装并固定钢格构柱，使钢格构柱下端锚固在桩基上，上端回填砾石、粗黄砂等物料，待强度达标后，将钢格构支撑柱端周边土体进行开挖即可形成临时钢格构支撑柱。
2.1柱端成桩卸荷原理：
钢格构柱临时支撑结构本质是下半截为混凝土灌注桩桩基，上半截为钢格构柱，其实现方法如下：先采用传统冲孔或钻孔灌注桩方式成孔，再将灌注桩钢筋笼和钢格构柱在孔口处焊接连接后，然后继续将钢筋笼和钢格构柱下放到位，并在钢筋笼长度范围内浇筑混凝土，最后在上半截灌填粗砂或砾石材料，以此形成下端为灌注桩承载基础的桩柱式临时支撑结构。
2.2钢格构柱垂直度控制原理：
钢格构柱垂直度控制是确保钢格构柱在临时支撑承载时不发生偏心受压的前提，是整个施工控制的关键环节。
通过在钢格构起吊端设置严格对称的活动插销式U型扣装置，并采用单绳对折起吊，实现钢格构柱在悬空中能依靠自身重力作用自动调整垂直状态，并辅以垂直双向全站仪校核，以此来确保钢格构柱吊装过程中的垂直度。同时，在钢格构柱和灌注桩钢筋笼的连接上，采用斜向焊接4条Φ16钢筋形成的柔性连接方式，使钢筋笼悬挂于钢格构柱上，以便钢格构柱和钢筋笼下放到位后，钢格构柱位置能作相对微量调整功能。
3.2操作要点
3.2.1 钻机就位
1、测量定位
场地平整完成后，根据施工图纸及现场导线控制点，使用全站仪测定桩位，然后在每个桩位中心点打入一条800mm长φ16的钢筋做桩位标记，并做好保护措施。
桩位放线后会同有关人员对桩位轴线进行复核，经复核无误后方可进行后续施工。
2、孔口钢护筒设置
钢护筒直径比设计孔径大20cm，高度不小于1.8m，宜高于地面30cm，防止地表水流入，钢护筒、校验垂直度后采用粘性土夯填实固定。
3、钻机调整就位
1）冲孔机就位时应摆放平稳，底座用枕木、钢管支垫，对土质特别软弱处枕木下还须用毛石垫厚300～500mm，防止机械下沉。
2）冲孔机摆放就位后对其稳固性、位置准确性、水平度等等进行全面检查。钻机定位时应安装稳固，确保在施工中不发生倾斜、移动。并且冲锤中心与桩孔中心偏差不大于20mm，确保钻孔的垂直度与桩位偏差满足设计与规范要求。
3.2.2 冲击成孔
1、冲击钻进成孔要根据地层情况，合理选择钻进技术参数，开孔阶段应低锤密击，如表土为软弱土层，可加粘土块夹小片石反复冲击固壁。
2、在各种不同的土层岩层中钻进时，其冲程按其参数进行。在松软的土层中冲孔提锤不宜太高，太高冲程易陷入土中造成提锤困难。冲锤遇到坚硬地层时，应低锤密击，如发现偏孔应立即停止冲进，待向孔内抛投坚硬的块石及黏土至偏孔部位上方300～5OOmm后再冲进。若遇到孤石时，用高低冲程交替冲击，将其击碎或挤入孔壁。
3、冲击成孔过程应注意根据不同的地层情况，进行造浆供浆护壁，确保孔壁稳定，护壁泥浆比重根据工程地质特点决定，一般为1.2～1.4。
3.2.3 清孔
采用正循环方式分二次进行清孔，第一次清孔在成孔完毕后立即进行，将钻头提离孔底80～100mm，向孔内输入新泥浆，把桩孔内悬浮有大量钻渣的泥浆置换出来。
第二次清孔在钢筋笼下放混凝土浇筑前进行，采用导管压入新浆的方式进行，利用向孔内输入新泥浆，维持正循环30min左右，当桩端沉渣厚度不大于10cm时结束清孔，第二次清孔后半小时内应进行混凝土浇筑。
3.2.4钢筋笼制作及吊装
1、钢筋笼制作：在冲击成孔的同时，在现场进行钢筋笼的加工制作，钢筋笼制作所用的钢筋规格、数量及焊接制作的质量要求严格按照设计图纸和有关规范要求进行，钢筋笼制作偏差应严格控制在允许偏差范围内。钢筋笼制作成形后，应会同监理人员进行验收。
为确保钢筋保护层的厚度，在钢筋笼主筋上每隔3m设置一道定位垫块，定位垫块在每道断面对称设置3个，钢筋笼经验收合格后，方能吊装入孔。
2、钢筋笼吊装：当钢筋笼过长不便吊装时，可分段制作、分段吊装，在孔口处采用搭接焊连接。当钢筋笼长度满足设计要求时，将其固定的孔口处，露出孔口约2m高度，用于和钢格构柱焊接连接。
3.2.5钢格构柱的制作及吊装
1、格构柱制作
由于施工现场场地有限，钢格构柱采用在场外钢构加工厂加工制作，原材料进场首先审查厂家质保证明材料，并按规定对原材料进行取样试验，合格后方可制作。对制作完成的格构柱依据《钢结构工程施工验收规范》和设计要求进行验收，合格后方允许进场进行安装。
2、钢格构柱吊装
1）起吊环设置：钢格构柱垂直度控制是确保钢格构柱在临时支撑承载时不发生偏心受压的前提，是整个施工控制的关键环节。
采用气焊在钢格构柱起吊端对称的角钢上对称设置两个起吊孔眼，孔眼直径为3.5~4cm，再使用国标M32/直径24mm的U型扣安装在吊装孔眼上。由于钢格构柱与U型环为活动式铰接，可以采用单根Φ20钢丝绳穿过安装在孔眼上的U型扣进行吊装，在钢丝绳上涂抹润滑剂使钢丝绳与U型扣的摩擦力减小，该方法可以促使钢格构柱在起吊悬空过程中能依靠自身重力作用向左右和前后方向转动，实现垂直状态的自动调整平衡。
2） 钢格构柱吊装采用25T吊车徐徐起吊，待钢格构柱离开硬地面1m后，再转向已清孔的孔桩上空，吊车司机在地面指挥人员的指引下，缓慢下放，钢格构柱接近钢筋笼上口时，需辅以双向人工拉索控制并对准钢筋笼孔口继续缓慢下放，下放到与钢筋笼焊接相应标高后，吊车停止下放并保持悬吊状态，施工人员双向使用全站仪复核钢格构柱垂直度，并把格构柱微调至居中钢筋笼内后做临时固定。
3.2.6钢格构柱与钢筋笼连接
先在钢格构柱四个角对应的钢筋笼主筋上各焊接1根Φ16的钢筋，钢筋长度为1000mm，另一端斜向焊接在钢格构柱上，焊接长度为100mm，使钢筋笼柔性连接悬挂于钢格构柱上，以便钢格构柱和钢筋笼下放到位后，钢格构柱的位置能作相对微量调整。
3.2.7 钢格构柱吊放到位并固定
1、由于钢格构柱下放到位后，其顶部没入孔口钢护筒内500mm-800mm。需在距离钢格构柱顶端200mm处的四向焊接定位钢筋头，其伸出长度根据钢格构柱外边缘与钢护筒内壁距离计算确定，使其钢格构柱下放后，定位钢筋头能在四个方向顶住钢护筒内壁，保证钢格构柱顶部定位准确。
2、由于钢格构柱重量大，且与钢筋笼为柔性连接，钢筋笼无法支撑钢格构柱的重量，需在钢格构柱顶部对称部位焊接两根Φ20倒U型钢筋，钢筋长度根据格构柱顶与型钢钢梁顶标高计算确定，当钢格构柱下放到位时，在两个倒U型环上部穿入型钢钢梁，钢梁架托底部设置150*150木方垫，使钢格构柱的重量由钢梁卸载。
3.2.8混凝土浇筑
钢格构柱固定就位后，灌注前应会同监理人员对孔端沉渣层进行检测，如超厚应进行二次清孔，清空后半小时内要灌注混凝土，混凝土灌注应注意以下事项：
1、水下混凝土浇筑过程中，泵管应随混凝土浇筑缓慢上提，但应确保泵管一直保持埋设在混凝土面以下2m-6m位置。
2、严格控制混凝土浇筑高度，混凝土浇筑标高的控制应以覆盖钢筋笼段以上500mm左右为宜，在浇筑前应做好混凝土方量计算，避免超灌或少灌。
3、由于钢筋笼和钢格构柱交接处空间较小，泵管从钢格构柱内插入进行混凝土浇筑，浇筑时应尽量避免泵管和钢格构柱发生碰撞，同时应减少泵管晃动，预防导致泵管卡箍卡在钢格构柱的缝隙内和避免导致钢格构柱发生较大位移。
3.2.9回填填砾料
孔桩混凝土达到1.2N/mm2以上，应及时进行桩孔回填，回填之前桩孔周围做好安全措施。砾料一般采用粗黄砂或细砾石，回填时应从格构柱孔桩四周均匀回填，避免回填不平衡对格构柱造成挤偏，砾料密实填满至孔口。
4．施工要点
4.1 钢格构支撑柱下半截以传统冲孔灌注桩成桩方式，上半截以现场开挖的砾石或粘土为填充，既可有效解决钢格构支撑柱的基础承载问题，又可节约成本。
4.2 通过在钢格构柱起吊端设置严格对称的活动插销式U型扣装置，使钢格构柱在起吊悬空中能依靠自身重力作用自动调整垂直状态，并辅以垂直双向全站仪复核，确保钢格构柱的安装垂直度。
4.3 在钢格构柱和灌注桩钢筋笼的连接上，采用斜向焊接4条Φ16的钢筋，形成柔性连接方式，使钢筋笼悬挂于钢格构柱上，以便钢格构柱和钢筋笼下放到位后，钢格构柱位置能实现作相对微量调整功能。
4.4 在钢格构柱进入桩孔前，在钢格构柱四周焊接支撑钢筋杆件，利用灌注桩钢护筒内壁限位控制其居中。
4.5 在施工完成后，及时布设监测点，严密按方案监测格构柱的水平和竖向位移情况，确保基坑支护体系的稳定。
5．结语
经过工程实践，平南中央商务区CBD-2#、3#楼工程顺利完成全部格构柱的施工，整个基坑施工周期中，基坑支护体系安全稳定，各项监测值均符合规范及设计要求，圆满的完成了复杂地形深基坑支护工作，目前项目已经竣工移交。
复杂深基坑内支撑采用的以下端为灌注桩承载基础、上端为钢格构柱形成的桩柱式临时支撑结构机械化程度高，施工速度快。经验总结得出，施工过程中，控制好定位和吊装垂直度是关键，保证孔口格构柱和钢筋笼的焊接质量是难点和重点。
参考文献:
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[4] 《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120—2012）[S]；中国建筑工业出版社
论文作者:徐柱家
论文发表刊物:《防护工程》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/7
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