逆作法钢管混凝土柱施工方案比较

吴波

摘要：结合深圳市某工程，对逆作法中关键节点柱桩连接的两种方式做了分析比较，可供其他项目参考。

关键词：逆作法； 柱-桩节点

1. 概述

深圳市某项目按全逆作方案设计。地下室钢管混凝土柱，在施工中承受结构和施工等垂直荷载，在施工阶段结束后，钢管混凝土柱外包混凝土作为正式地下室结构柱的一部分，承受使用阶段荷载。钢管混凝土柱的定位和垂直度显得尤为重要，需满足一下要求[1]：

a） 轴线偏差 ±10mm

b） 标高偏差 ±10mm

c） 垂直度 1/600

本论文对钢管混凝土柱两种不同的设计及施工方案的进行了对比分析，可供其他项目参考。

2. 施工工序

方案A：插柱法

施工顺序：旋挖桩成孔→放钢筋笼→放钢柱→定位，调垂→浇筑混凝土→检测钢柱定位、标高及垂直度并适时调整

方案B 人工挖孔法

施工顺序：旋挖桩成孔→放钢筋笼→第一次浇筑混凝土至桩顶标高以下1.5m左右→回填旋挖孔→人工挖孔至柱底→清除浮浆→放钢柱，定位→施工柱脚→浇筑混凝土至桩顶标高。

需在旋挖桩施工后，人工挖孔至钢柱底，施工钢柱与桩连接节点。扩孔直径及数量如下：

桩型号 桩直径 桩根数 钢柱直径 底板以上人工挖孔直径

ZH14 1400 26 600 2100

ZH20 2000 10 700 2100

BZH10 1000 22 600 2100

BZH14 1400 15 600 2100

注：人工挖孔直径不包含护壁厚度（约350x2=700）

3. 施工可行性分析

方案A

两个施工难点如下

i. 定位、标高、垂直度调整

解决方案有4种

1） 气囊法[2]

调垂效果好，但有一定行程，若钢立柱与孔壁间距离过大，钢立柱就无法调垂至设计要求，因此成孔时孔垂直度控制在1/200内，钢立柱的垂直度才能达到1/300。问题是经常勾破而无法使用，且经常埋入混凝土中难以回收。

2） 校正架调垂[2]

最经济实用，适用于刚度较大的钢立柱，本项目适用。

3）上部校正架、下部气囊法联合调垂

4）导向套筒

把校正钢立柱转化为导向套筒，导向套筒用气囊法活校正架调垂并固定后从套筒中导入钢柱。

ii. 不同标号的混凝土浇筑

本项目桩混凝土为C40，钢管混凝土为C60，在施工至钢管底时即用高标高混凝土浇筑至桩顶标高。其后再浇筑管内混凝土时应在管外回填碎石、黄砂等，阻止管外混凝土回升。

方案B

人工挖孔段地质资料如下：

桩顶标高（图中黑色粗线，约-21.000m），大部分人工挖孔在中风化岩顶面以上，西侧部分桩在中风化岩顶面以下，此区域人工挖孔存在一定难度。

4. 施工质量

a） 方案A需采取特殊措施才能保证施工质量，对施工单位施工水平有较高的要求。

b） 方案B可以定位精确，轴线定位，标高，及垂直度，质量有保证。

5. 造价

a） 方案A相对方案B每根钢管多4米左右，约1.4吨，按1.2万元/吨，共73根钢管计，钢管造价约增加1.4x1.2x73=122.6万元

b） 方案B人工挖孔费用，按2.1m直径，20米深，73孔计，共需人工挖土0.25x3.14x2.12x20x73=5054.3m3，按400元/m3计，共需202.14万元。

6. 工期

方案B 多一道人工挖孔（约20m）的工序，按每天4米速度，需5天时间，方案A在工期上有比较大的优势。

7. 其他

方案A柱长26米左右，可能需分段制作、运输，现场拼裝。

方案B人工挖孔井下作业条件差、环境恶劣、劳动强度大，安全显得尤为重要。

8. 结语

方案A（插柱法）在造价，工期上有优势，方案B（人工挖孔法）在质量控制上更有优势。

参考文献

1. 王允恭.逆作法设计施工与实例.北京：中国建筑工业出版社，2011.

2. 陈新华.逆作法施工中一柱一桩垂直度的有效控制.建筑施工 第34卷 第8期：792-794.