型钢套架在陡坡部位安装超长\超重格构柱的应用

摘要:近年来，随着城市老商业区改造，越来越多的深基坑工程出现在周边环境复杂的繁华地段。导致基坑施工常常受到外界因素影响，如周边高层基础、地铁等，为保证施工过程中周边建筑物、构造物的稳定，以及受场地的限制，逆做法被广泛应用于工程支护形式当中，常用的立柱：格构柱、钢管柱等也越来越多应用于逆做施工中。本文结合长沙国金中心项目逆做区，大部分超长、超重格构柱，位于陡坡上没有型钢套架在格构柱安装中的应用实例，对型钢套架在陡坡部位安装超长、超重格构柱的应用进行分析探讨。

关键词：逆做法施工；格构柱；套架；分析探讨

中图分类号：TU511文献标识码： A

1.方案运用背景

1)工程名称：长沙国金中心二期支护工程

2)工程概况

长沙国金中心基坑开挖及支护工程为超深大基坑，工程占地9.4万m2，开挖面积7.5万m2，基坑非塔楼区开挖深度为34.5m，塔楼电梯处开挖最深为42.75m。基坑周边有三栋既有高层建筑均以“凸”字形嵌入基坑。为保证基坑周边3栋高层结构安全，在基坑1期施工时，在既有高层周边利用岩土体自稳坡比，坡面采用土钉喷砼保护3栋既有高层。

经后期施工方案论证，留置土台位置的地下室结构采用逆做法施工。利用正式结构满足基坑支护与土方开挖的要求，采用格构式立柱作为临时支撑柱，以L1层为界面，地上、地下部分双向施工。

3)格构柱选型

受地下室深度及竖向荷载的影响，格构柱的选型采用L200*20角钢，通过缀板拼装而成，尺寸560mm*560mm，整条格构柱总长为37m，总重约为12T。

4)已有垂直运输条件

现场塔楼结构施工使用的4台动臂塔吊，能够满足整条格构柱吊装要求，但是能覆盖的范围很少。裙房施工使用的中联塔机TC6517,最大起重量为5T，且大臂端部最大起重量为2.0T，不能满足整条格构柱安装使用要求。

2.方案实施的难点

根据格构柱的特点，结合现场施工条件，格构柱施工主要体现出以下难点：

1)整条格构柱重量达12T，现场塔吊不具备吊运安装，及调整定位要求。

2)整条格构柱长度达37m，基坑深度为34.5m，基坑两侧受陡坡操作面的影响，不具备吊装条件，基坑中间，正在施工的主体部位，没有足够的空间安放重型吊装设备。

3)受原材长度及长途运输的影响，格构柱出厂长度不得大于12m，分节后的格构柱必须采取有效的连接方式，确保柱子的完整性。格构柱埋置在人工挖孔桩内，桩径较小，桩内不具备连接条件。

4)利用塔吊吊运的最大重量为2.0T，那么单节格构柱的长度不得大于6.0m。

3.施工技术处理方案的选定

选用一种装置，吊装重量大于12T，吊装长度大于37m，且可以调整不同定位。该装置能固定6.0m长格构柱，确保分节之间的焊接。

一种型钢套架，在塔吊辅助的条件下，能满足使用要求。利用该套架将分节后的格构柱，进行固定、拼接、施焊、安装、定位。

套架立柱、横梁由型钢加工，钢梁与钢柱之间采用固定连接。套架横梁上部设置两层手拉葫芦，每层手拉葫芦两个，每个吊重10T，呈对面设定，可承载整条格构柱的重量12T。

套架几何尺寸1.6m（宽）*2.0m（长）*5.5m（高），该高度范围能固定分节后6.0m长格构柱。

每条立柱下部设置一块钢板，并开设四个预埋螺栓孔，套架安装好以后，拧紧地脚螺栓，并用缆风绳拉结于周边埋件上，确保套架整体稳定。

套架安放在桩口，通过双层手拉葫芦受力转换，将分段连接好的格构柱依次塞入桩孔内，确保定位调整。

4.方案的实施

1)首节格构柱吊装

套架安装完成后，利用塔吊将首节格构柱吊装至套架内，由下层手拉葫芦吊住，缓慢下放至桩孔内，确保外露1.5m，便于焊接。

2)第二节格构柱吊装、焊接

由塔吊将第二节柱吊入套架内，接近首节柱顶时，将上层手拉葫芦吊钩连接到柱子，固定好柱子，取下塔吊吊钩。通过上层手拉葫芦，慢慢将柱下放，调整好上下格构柱位置，确保对接准确后立即施焊。

3)整体下放

焊接完成后，拉动上层葫芦，使整条格构柱上升至下层葫芦不再受力，松开下层手拉葫芦吊钩，及临时固定装置，由上层吊钩将柱缓慢下放。

4)上下层葫芦受力转换

当上层葫芦吊钩缓慢下放至接近井口边时，暂停下放，将下层葫芦吊钩拉接格构柱，向上提升格构柱，使上层葫芦不再受力，取下上层葫芦吊钩，利用下层葫芦缓慢下放格构柱至外露井口1.5m，调整柱子位置、垂直度，临时固定柱子。

5)重复吊装、焊接、下放

首节、二节格构柱整体下放，临时固定后，重复吊装、焊接、下放剩余分段好的格构柱（方法同上），直至整条格构柱安装完成。

6)格构柱固定、套架拆除

利用套架上部的四个方向的手拉葫芦，调整柱子的位置、垂直度等，在井口采取措施固定格构柱，拉动葫芦，使葫芦不再受力，取下吊钩，拆除套架。

5.施工重点

根据套架的作用，可以知道，套架施工过程中的重点：

1)如何通过套架固定格构柱

套架通过手拉葫芦，固定分段的格构柱，手拉葫芦对称分布，确保格构柱双侧受力，不至于偏移。

受套架尺寸的影响，为确保受力后的套架稳定，采用缆风绳将套架拉结于周边埋件上。

2)如何通过套架上提、下放格构柱

整条格构柱的重量约为12T，上提、下放格构柱时为单层手拉葫芦受力，格构柱通过手拉葫芦，呈现不同拉结角度，将荷载传至套架横梁、立柱。

手拉葫芦的取值，应根据不同的拉结角度，进行分析拉结最大荷载。横梁、立柱的承载能力，连接方式，确保套架的整体吊装能力。

立柱通过垫板将压力传至基础，垫板的尺寸，基础的厚度，地基承载能力，是确保套架能否实施整体上提、下放格构柱的必要条件。

3)如何通过套架调节格构柱位置、垂直度等

由于格构柱均设置于桩井内，格构柱以后将被包裹在框架柱内部、作为结构柱的骨架，所以格构柱定位、垂直度是施工的重点。

分布在四个侧面的手拉葫芦，通过吊点的缓慢调节，可以确保构柱位置、垂直度等。

6.套架的作用总结

因陡坡部位，无法实施大型机械设备施工，受塔吊吊重影响，将格构柱分段长不大于6.0m，采用塔吊辅助分段吊装，型钢套架临时固定，实施焊接、下放、调整等工序。

套架在陡坡部位，分段连接、安装超长、超重格构柱的施工过程中，主要体现了以下三个方面的作用：

1)固定格构柱，确保分段连接时柱子处于稳定状态；

2)整体下降格构柱，能承载整条格构柱的重量，且通过手拉葫芦上提、下放格构柱；

3)调节格构柱位置、垂直度等，通过上下层，分布在四个侧面的手拉葫芦，可任意调整格构柱所在桩孔内位置，通过四周吊点的高度，可调节格构柱垂直度等。