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钢格构柱偏差控制装置的应用及技术要点

点击量:400     时间:2017/9/22 15:44:27

巩伦敏

(江苏国信工程咨询监理有限公司)

  摘 要:以工程实例从格构式钢立柱偏差控制装置的构造、格构式 钢立柱偏差控制装置的具体实施步骤对格构式钢立柱偏差控制装置的技术要点进行了阐述

  关键词:竖向支撑格构柱;定位转向偏差控制系统;技术要点

  1 工程概况

  1.1工程基本概况

  某地下空间工程北区基坑总面积约2.44万平方米,为地下三层,负一层为地下商业,负二、三层为地下车库。基坑呈长方形,南北最长约312m,东西宽处为84m,窄处为64米,周长约792m。场地平坦开阔略有起伏,标高为85高程基准2.300~4.200m,场地平整标高为2.700m。基坑普遍挖深约17.8m。

  1.2立柱桩设计概况

  基坑内采用∅850的灌注桩作为非栈桥立柱桩的基础,桩长25.25m(桩顶标高-14.85m,桩底标高-40.1m),共计79根;采用∅1000钻孔灌注桩作为栈桥下立柱桩的基础,桩长43.25m(桩顶标高-14.85m,桩底标高-58.1m),共计144根。

  非栈桥立柱桩格构柱采用四根L160×160的Q345角钢及400×300×12的Q235钢板焊接而成,立柱截面尺寸为460×460,钢立柱锚入灌注桩内3.05m,设计顶标高为0.45m,有效长度为18.35m,钢立柱单件最重约为4.266T。栈桥立柱桩格构柱采用四根L200×20的Q345角钢及400×300×12的Q235钢板焊接而成,立柱截面尺寸为560×560,钢立柱锚入灌注桩内3.1m,设计顶标高为0.45m,有效长度为18.40m,钢立柱单件最重约为6.55T。

立柱桩格构柱统计表

类  型 数 量 钢立柱总长(m) 重量(t) 备  注
非栈桥格构柱 79 18.35 4.27 GPS-10钻机施工
栈桥格构柱 144 18.4 6.55 GPS-15钻机施工

  2 格构柱安装的质量要求

  格构柱中心与钢筋笼中心应在同一轴线上,成桩后立柱垂直度应满足不大于1/300,立柱顶标高与设计顶标高偏差小于30MM, 支撑格构柱中心在支撑中心线上,转向应与支撑主要受力方向正交。

  3 格构柱安装的质量控制难点

  基坑围护桩基工程一般在地面施工,而当支撑标高在施工场地地表以下时,相应的格构柱顶亦在地表以下一定深度,若按照常规利用吊筋辅助施工工艺,格构柱的定位、标高与转向施工精度将很难保证。如格构柱定位或转向偏差过大,将造成支撑钢筋无法正常穿过格构柱,给施工带来极大不便,且无论如何处理均带来额外费用的投入,还可能对工期带来影响。另外,有时主体结构设计图纸将结构柱借用格构柱增加配筋形成型钢混凝土劲性柱,这样施工偏差控制将更加重要。

  4 格构式钢立柱偏差控制装置的技术要点

  为克服常规施工工艺的不足,本工程采用了一种格构式钢立柱偏差控制装置。该系统能够精确控制格构柱的标高、中心位置与转向,保证工程质量,为后续工序顺利施工提供有利条件。

  4.1 格构式钢立柱偏差控制装置的构造

  格构式钢立柱偏差控制装置包括:定位平台,所述定位平台为中心矩形留孔,可容钢筋笼和导向柱自由穿过,安置于桩孔口顶部地面;导向柱,所述导向柱自定位平台中间留孔穿过,下端插入格构柱,与格构柱顶部进行咬合,可用于间接调整格构柱的定位与转向;紧固螺杆,所述紧固螺杆是利用导向柱与格构柱端部两侧的牛腿,连接导向柱与格构柱,使两者成为整体.导向柱插入格构柱顶部,格构柱插入钢筋笼利用钢筋焊接牢固,钢筋笼插入桩孔内。有关格构式钢立柱偏差控制装置构造示意图见图1~图3。



图1 格构式钢立柱偏差控制装置示意图



图2 导向柱与格构柱孔口连接并同步进行定位、转向初步调整的节点构造示意图

图3 定位平台、导向柱控制格构柱平面定位、转向的平面构造示意图

  上图中:1—导向柱;2—定位平台;3—紧固螺杆;4—格构柱;5—加长型螺母;6—桩孔;7—钢筋笼;8—支抬牛腿;9—螺杆连接牛腿;10—定位木桩;11—支抬扁担;12-调节撬棍。

  4.2 格构式钢立柱偏差控制装置的具体实施步骤

  4.2.1 格构式钢立柱偏差控制装置的制作

  (1)定位、转向控制平台

  利用20#槽钢加工成与φ1000、φ850立柱桩配套尺寸的平台,如图4所示。为方便平台安置,要求中间留孔尺寸大于桩孔护筒直径10cm,施工时,与护筒一起埋设于桩孔地面,周边应压实。

图4 定位、转向控制平台

  (2)定位、转向控制导向柱

  根据格构柱分布区域和柱顶标高,与格构柱同规格同工艺分别加工560×560×7000、560×560×2000、460×460×7000三种规格的导向柱,导向柱对应两端分别焊接小牛腿, 居中位置穿φ22的螺栓孔,底部插入格构柱部分采用角钢焊接成小于格构柱内轮廓尺寸(约小5~10mm)的插头且端部坡口倒角以方便导向柱顺利插入格构柱,插头长度不小于70cm。如图5所示。

 



图5 定位、转向控制导向柱插头

  (3)格构柱准备工作

  格构柱顶端对应两面分别焊接小牛腿, 居中位置加工φ22的螺栓孔,如图6所示。

  (4)格构柱与导向柱的连接

  a 根据导向柱与格构柱各牛腿之间的净距,采用1根φ20光圆钢筋两端车丝制作成特殊加长的螺杆。

  b 螺杆顶部2个螺母,1个自由螺母,1个与螺杆焊牢,底部1个螺母为自由螺母,如图7所示。

图6 格构柱端部牛腿

图7导向柱与格构柱连接

  4.2.2 格构柱偏差控制装置的使用

  (1)测量放线

  测量放线时,桩位中心与护筒中心、导向平台中心重合,导向平台的四边与设计图纸格构柱的转向一致,这样在成孔与格构柱吊放过程中都能准确定位和转向控制。如图8所示。

图8定位、转向控控制平台的测设

  (2)格构柱的吊放

  立柱桩成孔后,将钢筋笼下放入孔,剩余4m左右时,用横杠将钢筋笼临时支架于孔口,将格构柱吊放穿插入钢筋笼,按照图纸做法将格构柱与钢筋笼焊接牢固如图9所示。然后撤掉横杠继续下放格构柱。

图9 格构柱底段与钢筋笼顶端连接

  (3)格构柱与导向柱的连接

  下放格构柱至顶部剩余1m左右时,用横杠支架在导向平台上。起吊导向柱,预先将螺杆安装于导向柱上。将导向柱插头顺利插入格构柱内,同时将螺杆对准格构柱牛腿中间孔洞内,之后旋紧螺母,将导向柱与格构柱联为整体。注意在螺母旋紧后,螺杆露丝1~2扣即可,并将螺母与格构柱牛腿点焊牢固,如图10所示,这样方便从导向柱顶将螺杆退丝拆解螺杆和导向柱。注意本项工作是螺杆与导向柱周转使用的关键。

图10 导向柱与格构柱连接

  (4)格构柱定位与转向纠偏

  格构柱在下放过程中,应实时调整格构柱的中心和转向,尽量保持格构柱四边与导向平台之间的距离近似相等。待格构柱接近设计标高时,参照导向平台的中心和转向,精确调整导向柱的定位和转向,如图11所示。在到达设计柱顶标高后,焊接吊筋并用横杠固定于导向平台,完成格构柱的吊放安置工作。

 




图11 导向柱定位与转向纠偏

  5 格构柱施工效果

  本项目在格构柱施工中,经现场试验和反复调整与优化,顺利使用本定位转向纠偏装置。基坑完成土方开挖后,现场实测结果显示,每根支撑钢立柱均满足设计图纸中心偏差小于50mm、转向与主撑方向一致、标高与设计标高偏差小于30mm的要求,如图12所示。采用本定位转向纠偏装置充分保障了格构柱不会因偏心受压、不平衡受力对安装偏差与安全带来影响。




图12 格构柱施工效果

  6 结 语

  6.1 本装置将完全解决基坑内支撑下的格构柱施工定位与转向控制问题。特别是在格构柱顶标高在施工场地地面以下较大距离时,其应用效果较好,不需要对施工场地进行硬化,在整平后场地即可使用,避免了额外费用的投入。

  6.2 该装置在测量放线时利用矩形导向平台将格构柱中心位置及转向进行预设并埋置于地表以下一定深度,下放格构柱时将导向柱与格构柱利用螺杆相连成为整体,这样,格构柱长度就临时延伸到地面,能够利用高程控制测量对格构柱顶标高进行精确控制。

  6.3 随着深基坑工程的大量出现,尤其逆作法施工中格构式钢立柱的使用越来越频繁,如何有效控制其定位与转向,进行高精度的施工将越来越重要。本纠偏装置的应用实践,表明该装置具有较好的应用效果和推广价值,可为类似工程的施工提供借鉴。

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