逆作钢管柱桩心快速定位装置的研制与应用

刘 坚

上海建工一建集团有限公司 上海 200120

1 工程背景

某超高层酒店式公寓地下4层，采用逆作法施工，逆作施工的钢管柱由桩基单位施工完成，钢管柱为圆环形钢管混凝土柱，圆环柱直径为700 mm×25 mm，共计75根；地下室1—3层与钢立柱连接的结构梁全部为钢梁，钢梁端部需切成与钢管柱同直径的圆形弧口，并与钢管柱侧壁焊接，钢梁为厂内加工，钢梁下料长度为2根钢立柱净间距，故现场钢管柱桩心定位精度将直接影响钢梁下料尺寸。

图1为相邻钢管柱测量桩心间距及桩身净距换算的正视图和俯视图。

图1 相邻钢管柱测量桩心间距及桩身净距换算正视和俯视示意

土方开挖露出钢管柱顶时，即开始进行钢管柱的桩心定位，通过精确定位相邻钢管柱的桩心距离可计算出相邻钢管柱的净距。

2 桩心定位装置研制技术路线

通过对已施工钢管柱实体形状、尺寸、变形情况等现场摸排，对以往已施工钢立柱桩心定位方案进行分析，研制一套实用性强、效率高的钢管柱桩心快速定位装置：

1）统计分析现场已施工完成的钢立柱的具体变形情况以及变形后的尺寸等。

2）通过施工模拟研制一套实用的桩心快速定位装置。

3）通过现场试验，不断优化该装置的配置，确保该装置的实用性、高效性。

4）通过分析桩心定位装置技术原理、操作方式，形成一套系统的桩心快速定位技术，可为类似项目提供借鉴[1-2]。

3 桩心定位装置的构造

1）桩心定位装置由刻度盘、可调底座、水准气泡、线锤、把手构成（图2）。

图2 桩心定位装置

2）刻度盘为柱状、有较强刚度的透明材料件，可采用5～10 mm透明的高强度亚克力板制成，刻度盘制成圆形，尺寸较理论的钢立柱直径大（如直径700 mm的钢立柱可制成直径750 mm的刻度圆盘，通过多出的50 mm刻度读数可反映出钢管柱实际成形后的变形情况）。

3）在刻度盘上X、Y方向设刻度尺，共4个，分别沿刻度盘径向延伸，中心孔处为零点，终点为刻度盘圆柱外边线，刻度尺相互垂直将刻度盘分成4等分，刻度尺形成毫米刻度尺，以精确控制刻度盘与钢管柱的相对位置。

4）刻度盘上设2个水准气泡，气泡隔开布置在刻度盘X、Y向上，监测刻度盘是否水平。

5）刻度盘下部设置可调底座支撑，可调底座支撑形成多个支撑脚，间隔布置在刻度盘的底部，每个支撑脚在竖直方向上的高度可调。每个支撑脚分别包括支撑部和调节部。支撑部为柱状，与刻度盘相连，设有沿其轴向延伸的调节孔，调节孔内设有内螺纹；调节部的上端设有外螺纹，在调节孔内以螺纹连接，刻度盘的水平度由可调底座控制，可调底座支撑上下端点不发生移动，通过扭动调节盘可使底座上下伸缩。

6）刻度盘的中心设有直径1 mm的中心孔，线锤穿过刻度盘中心孔处竖直向下延伸至钢立柱中心。

7）线锤由吊线和倒三角的锥形锤组成，吊线一端与锥形锤相连，锥形锤设置于刻度盘下部，另一端通过刻度盘的中心孔，下放吊线时锥形锤沿中心孔竖直向下延伸。

8）刻度盘上设2个把手；把手与刻度盘粘接固定，粘接点能够承受整个桩心定位装置的自重。

4 桩心定位装置的操作流程

1）清理桩顶，露出圆环钢柱，同时清理多余泥土。

2）利用卷尺寻找到桩心大致范围后将周边清理干净。

3）在桩心及其周边范围贴橡皮泥，橡皮泥顶部平整。

4）将桩心定位装置的可调底座端布置于钢立柱的圆环钢板上方，用钢尺靠紧钢管柱边，钢尺顶部紧贴刻度盘底部刻度进行校准，并使得X向两侧钢尺与刻度盘相交点的读数一致，Y向两侧钢尺与刻度盘相交点的读数一致；同时通过可调底座和水准气泡调平圆环刻度盘。

5）刻度盘调平及校准完成后，下放刻度盘中心线锤，通过线锤自重下落在橡皮泥上压出圆点，橡皮泥圆点即为钢立柱桩心。图3为桩心定位装置操作示意。

图3 桩心定位装置操作示意

6）通过X、Y向钢尺相交点读数可判断圆管径向的变形情况。

5 桩心定位装置的设计要点及操作要点

1）构成桩心定位装置的圆环刻度盘为透明材料，且需具备一定的强度与刚度，确保不发生扭曲、变形。

2）构成桩心定位装置的可调底座应为内螺纹设计，确保在上下调节时与钢柱触碰的尖端不发生自旋转及滑移。

3）X、Y向水准气泡的水平值需正确反映圆环刻度盘的真实水平度。

4）X向两侧的钢尺与刻度盘相交点读数相同，且Y向两侧的钢尺与刻度盘相交点读数相同。

5）线锤下放前水准气泡水平校准完成，X、Y向读数校准同步完成。

6）线锤在下放过程中，不得出现水平摆动现象，需在水平方向保证静止下放。

6 结语

与传统的桩心定位工艺相比，该桩心定位装置的测量方法不仅可以快速找出桩心，更能辅助测量钢管柱施工后的尺寸偏差情况，且制作该桩心定位装置的成本低，测量方法简单，定位精度高，应用前景广阔。