超深基坑立柱桩施工技术探讨

孙聪聪 杨晨 白文化

上海宝冶集团有限公司 上海 200941

1 工程概况

濮阳市中医院公共停车场工程主体位于中医院北部广场地下，拟建项目为地下立体停车库，采用井筒式结构，采用机械式停车。车库平面为长方形，长边约30m，短边约18m，基坑周长约96m，总建筑面积约560m2。

根据地质勘查报告，土层自上而下分别为粉质黏土、粉土、粉质黏土、粉土、粉质黏土、粉砂、粉质黏土、粉砂、粉质黏土、细砂，共10个地层，且在地下21m位置处存在地下水，砂层塑性低且含水量大。现场采用旋挖钻进行湿成孔作业。

本工程基坑开挖深度为35.09m。采用60根直径1200mm的钻孔灌注桩及1根桩径1000mm的立柱桩配合七道钢筋混凝土水平内支撑作为支护体系。立柱桩桩长57.95m，立柱采用钢格构，截面尺寸为480mm*480mm，型钢型号：4 L180mm*18mm，钢缀板中心间距为700mm，立柱插入立柱桩的长度不小于2m。

2 施工准备

根据现场条件及施工进度要求，在具备的节段进行立柱桩施工。考虑地质条件和造价等因素，先进行格构柱制作施工，再进行钢筋笼安装制作，最后进行水下混凝土的浇筑[1]。

根据地质条件及设计要求，本工程灌注桩成孔作业采用旋挖钻机，型号：SR250。场地地形狭小，仅够1台桩机施工。

本工程工期紧，劳动力相对集中，根据各阶段的需要，对劳动力实行动态管理和合理配置，确保工程质量、安全和施工进度。

3 施工技术要点

3.1 施工流程

场地平整 → 桩位放线 → 开挖泥浆池 → 钻机就位 →成孔 → 安装钢筋笼 → 格构柱校正、安装 → 下放导管 →二次清孔 → 水下灌注混凝土。

3.2 施工要点及技术要求

（1）原材及加工：由于本工程采用4600×300×14缀板, 如在现场采用氧割成片会造成缀板边角翘曲、凹凸不平，影响缀板与角钢的焊接质量。因此钢板进场前按照图纸设计尺寸及数量要求钢板厂家用机械冲切成片，保证缀板边角顺直[2]。

为确保格构柱尺寸准确，焊缝饱满，角钢与缀板的定位要准确。首先根据格构柱的加工长度，在首尾和中间铺设垫木，垫木表面水平偏差不超过2mm，然后把2根角钢放置在垫木上，按设计要求尺寸调整摆放好，用100*100方形混凝土垫块及铁楔子初步控制平整度，并用水平尺和卷尺微调后固定好。

采用电弧焊将中间部位一块缀板点焊在角钢上，起初始固定作用，然后采用手动调紧器控制格构柱两端角钢的连接尺寸及方正度（偏差在±1°内），这样通过“首”、“中”、“尾”三块缀板的电焊确保 “半边”格构柱尺寸的准确。

通过三片缀板点焊固定后，开始进行“半边”格构柱剩余缀板的点焊，为避免焊接过程中钢结构受热产生的变形，需对固定后的格构柱仍需要使用卡具及手动调紧器固定。边焊边用钢直尺及扳手校正调整平整度及尺寸，确保缀板与角钢连接紧密、无缝隙，连接位置准确，防止出现偏移或翘曲。

重复以上要求制作好另一半格构件后，将两边格构柱侧向拼装，利用卡具、调紧器、钢直尺、扳手按前述要求控制好格构柱整体平整度（偏差±2mm内）、整体顺直度（偏差±5mm内）、整体设计尺寸（偏差±5mm）以及断面方正度（偏差±1°内）。

待两半格构柱位置调整准确后，同样采用点焊将剩余两面的缀板与角钢采用CO2气体焊接固定。固定过程中应随时对柱身尺寸进行测量调整，确保格构柱尺寸准确。

满焊：为确保满焊过程中钢材受热产生应力造成缀板偏移影响焊接质量，满焊时严禁有一端往另一端施焊，应焊缝厚度为10mm，焊缝饱满，且表面无夹渣、咬边、气孔等，焊缝厚度达到设计要求。

图3 -1格构柱加工示意图

图3 -2立柱桩加工制作

格构柱制作好后应整齐堆放在平整干净场地内，且格构柱端头位置焊接4根直径28mm吊筋（带吊耳），吊筋长度应根据场地标高计算确定；分别与4根角钢端头双面焊接15cm，焊缝质量必须满足要求。

（2）格构柱制作：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质量合格证明文件并对材料的外观进行检查验收，合格后准予制作。对制作完成的格构柱依据《钢结构工程施工验收规范》GB50205-2001及设计要求进行验收，验收合格后方允许进场进行安装。

格构柱加工允许偏差如下表所示：

表3 -1 格构柱加工允许偏差表

为便于立柱顶端与钢导架定位导向需要，故钢立柱制作必须顶端平整并柱顶面应垂直立柱中心线。合格后，方可进行下道工序操作，对不符合设计要求的格构柱进行退场处理。格构柱堆放必须整齐，且不能超过二层，所垫道木须在同一直线上。

图3 -3 制作完成后的成品立柱桩

（3）钢立柱吊装：由于本工程中钢立柱长达37.04m，重量达到10.06T，考虑到格构柱较长，整体吊装时难度较大，我司拟分段加工格构柱并分段进行焊接和吊装。

格构柱在场外加工时分别制作成3段9m和1段10.4m长的成品，起吊时将格构柱抬离地面约50cm，先进行试吊，稳定后再进行旋转上升入孔吊装。

格构柱安放前，先进行钢筋笼的安放。钢筋笼吊放入孔时，必须垂直确保桩孔和钢筋笼的同心度，并保证搁置平稳。钢筋笼下放到与护筒齐平位置，暂时固定[3]。

图3 -4 格构柱吊装

格构柱施工在立柱桩最后一节钢筋笼下放之前与钢立柱焊接，然后整体吊入孔内。格构柱固定采用钢筋笼部分主筋上部弯起，与格构柱缀板及角钢焊接固定，固定时格构柱必须居于钢筋笼正中心，且在插入钢筋笼内的格构柱上焊接3道间距600mm的井字筋作为定位、定向控制筋，从而有效控制钢格构柱安装方向精度，如上图3-4。

当格构柱下降到焊接点附近的时，用2根直径90m圆钢棒作为临时卡销穿过钢缀板临时支承于孔口，其下为2根40b工字钢做成的定位框架及承重平台，做法同围护桩吊放支架。此时可吊来第二段格构柱，使上下两节骨架位于同一竖直线上，进行焊接。最后一个接头焊好后，可下沉骨架，如此循环，使全部骨架降至设计标高为止。

格构柱间对接焊接时接头应错开，保证同一截面的角钢接头不超过50%，相邻角钢错开位置不小于50cm，角钢接头在焊缝位置角钢内侧采用同材料短角钢进行补强。

格构柱及钢筋笼采用一台50T吊机进行吊放，吊点位于格构柱上部，焊接过程中，吊车始终吊住格构柱，避免其受力。

吊点设在格构柱顶端缀板，对称设置开孔为50mm，孔中心距缀板边60mm，吊段采用单点吊，钢丝绳Ф26，6股37丝，长度2.0m，开孔示意图见下图：

图3 -5 开孔示意图

（4）格构柱的垂直度和位移控制：在格构柱吊装过程中，由于格构柱顶部在自然地坪以下，而校正必须在地面进行，所以格构柱上部必须接长一定高度，才能满足对格构柱进行校正。

具体方法如下：

先进行钢筋笼的安放，确定吊筋长度，钢筋笼吊放入孔时，必须垂直确保桩孔和钢筋笼的同心度，并保证搁置平稳。

然后将格构柱由吊车起吊入孔，然后用二台经纬仪双向观测控制，使安装后的格构柱上口居于中心，由于格构柱与钢筋笼是悬空的有一定自由度，因此完全能保证格构柱居中垂直。确保钢立柱垂直度控制在1/300，中心偏差±5mm。型钢中桩中心线与桩位中心线误差≤±5mm。

图3 -6 桩孔回填示意图

格构柱标高控制，采用预先用水准仪测定桩孔处硬地坪标高，然后根据插入孔底深度，在钢立柱上用红油漆标出，当钢立柱下放到位时，在钢立柱顶部用4L180×18角铁焊接，并用膨胀螺栓固定在地面上，钢立柱标高控制为0～+10mm。

（5）空孔回填：立柱桩砼浇注完后，需要及时进行桩孔回填，回填之前桩孔周围作好安全措施，回填材料采用粗沙，回填时在格构柱周边均匀回填，避免回填不平衡对格构柱造成挤偏，回填一定要密实。

4 结束语

通过上述施工技术的处理，本工程立柱桩施工圆满成功，各项技术指标均达到了设计要求，同时我司施工的濮阳市中医院公共停车场超深基坑立柱桩也取得了良好的施工效果，为我司在超深基坑钢格构柱桩施工领域奠定了坚实的基础。

[1]刘国斌,王卫东.基础工程施工手册(第二版)[M]北京:中国计划出版社,2002:49.

[2]李彦林.钢格构柱的制作与安装 [J].铁道建筑,2006,(11):102-103.

[3]JGJ94-2008.建筑桩基技术规范[S].北京:中国标准出版社,2008.