逆作法一柱一桩施工控制要点分析

[摘要]逆作法施工过程中，通常利用支撑立柱和竖向永久结构结合而形成的劲性结构来进行竖向荷载的传递。这些劲性结构在施工过程中存在垂直度控制、异标号混凝土界面控制、外包混凝土顺做控制等多个难点，本文通过结合武汉协和医院、武汉和记黄埔项目逆作法施工过程中一柱一桩的劲性结构施工，阐述该部位施工控制要点。

[关键词]逆作法；一柱一桩；垂直度；新老混凝土；

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

1.施工技术概述

逆作法施工过程中的竖向荷载包括主体结构荷载、施工荷载，这些荷载通常采用一柱一桩（One Column Supported by One Pile）的形式进行传递（图1）。一柱一桩的模式一方面可以可靠的传递竖向荷载，另一方面将临时结构和永久结构相结合而形成劲性结构，大大降低了工程成本。采用一柱一桩时，钢立柱设置在地下室结构柱的位置，待下层楼板逆作完成后，再浇筑钢立柱混凝土。通常钢立柱采用格构式或钢管式，其下部插在灌注桩内。

鉴于一柱一桩的以上特征，在施工过程中存在如下施工难点：钢立柱下放过程中垂直度的控制、浇筑灌注桩混凝土时候不同标号混凝土界面的控制、外包混凝土新老混凝土界面处理控制等。

下文结合实际逆作法工程的施工经验对上述施工难点进行探讨。

2.垂直度控制

由于一柱一桩中钢立柱最终会成为永久结构中的一部分，故对钢立柱的垂直度偏差要求一般控制在1/400~1/600内。施工差异沉降、立柱安放垂直度偏差过大等因素会影响一柱一桩垂直度，其中前者可通过桩端注浆增加单桩承载力来解决，后者必须在钢立柱插入灌注桩的施工过程中予以控制，同时后者也是影响一柱一桩垂直度的主要因素。灌注桩施工过程中应注意提高精度，必要时可适当扩大桩径。钢立柱下放施工必须采取专门的定位调垂设备进行定位和调垂。目前调垂的方法有气囊法、导向套筒法、机械调垂架法。

气囊法调垂（图2）是通过在立柱上端X和Y方向上分别安装传感器，下端四边方向设置气囊。气囊和传感器终端分别连接电脑，从而形成智能化监控体系。

导向套筒法是通过固定牢靠的已调垂的导向套筒完成立柱的垂直度控制。导向套筒在地面以上，其垂直度较地下部分是易于调节的。施工过程中，立柱穿过已调垂的导向套筒，送至相应标高。

机械调垂架法（图3）是一种定型化制作的刚性架体，可用于格构式和钢管式立柱的调垂，尤其适用于钢管立柱的调垂和混凝土浇筑。此方法也是目前较常用和可靠的一种调垂方法。定型化的机械调垂架由5部分组成：外架、内架、调节杆（8个）、超灌节、吊装节。外架主要用于固定整个架体；内架用于水平标高调节；调节杆用于双向垂直度控制；超灌节为对扣可拆卸式，用于钢管混凝土超灌后拆卸；吊装节用于整个立柱的吊装。

机械调垂架法施工流程如下：调垂架安放调垂架固定钢管立柱组装（图4）立柱吊装垂直度粗调钢立柱临时固定钢立柱脱钩垂直度微调浇筑混凝土待混凝土到达一定强度拆除超灌节（图5）

3.异标号混凝土界面控制

竖向支承采用钢管混凝土立柱的形式时，一般钢管内混凝土标号高于工程桩的混凝土，但二者混凝土浇筑必须在同一阶段完成，故施工过程中必须严格控制异标号混凝土界面位置，避免钢管混凝土内掺入低标号混凝土。通常水下混凝土浇筑至设计要求的异标号混凝土界面下1m位置时更换高标号，在高标号混凝土浇筑的同时，钢管立柱外侧回填碎石料。碎石料的回填必须沿着桩孔周围均匀进行，一方面可以防止钢管下部偏位，另一方面碎石料的回填阻止管外混凝土液面上升。

碎石料回填速度和管内混凝土浇筑速度必须进行严格控制（图6），通常碎石料的面需低于钢管内混凝土面下100mm，防止管外混凝土涌入管内部。

4.外包混凝土施工控制

一柱一桩的混凝土施工时分两阶段，逆作阶段及竖向结构回筑阶段。逆作阶段主要是同水平结构同时逆作施工的柱节点部位。剩余柱身混凝土待下层楼板逆作完成后，再进行浇筑。剩余柱身混凝土施工通常采用楼板浇捣孔法（图8）。

楼板浇捣孔法的浇捣孔一般在柱四角楼板处各设置一个浇捣孔（图7）。楼板浇捣孔留设和混凝土浇筑注意下列事项：

浇筑孔应避开主梁。预留孔大小为120 mm～220mm。回筑混凝土浇注面应高于接缝至少300mm。，设置喇叭口的方式浇捣。首层结构楼板预留的浇捣孔有防水要求，宜采用螺纹管成孔；当立柱采取H 型钢时，在每个腹板分割的区域内，应有一个预留的混凝土浇筑孔。

同时由于施工时间效应，一柱一桩的水平接缝部位存在新老混凝土粘结位置的问题。

以下原因可导致新老混凝土粘结位置容易产生质量问题：

1）、先浇注混凝土的阻隔，容易产生气体不能排出。

2）、后浇混凝土收缩产生的缝隙，以及表面产生离析水和气泡的处理较难。

3）、混凝土侧压力及浇捣速度过快造成模板变形而产生的混凝土面下沉。

实际施工一柱一桩的过程中为避免新老混凝土粘结部位出现质量问题可采用的接缝处理方式有超灌法、填充法与注浆法三种，宜结合工程情况选用合适的接缝处理方式。超灌法指浇筑时直接利用结构混凝土流动压力，直接由浇捣孔浇捣的施工方法；填充法指在接缝下方50~100mm停止浇捣，处理下部混凝土浮浆及清扫上部混凝土底面后，湿润基面后，继续由浇捣孔浇捣无收缩混凝土或无收缩填充料的施工方法；注浆法指在接缝部位设置注浆管，待后浇混凝土初凝后进行注浆填缝的施工方法。

5.结语

逆作法作为一种新型的地下结构施工技术，其发展也是较为迅速的。结合逆作法项目施工，上述一柱一桩施工控制的要点，在实际施工中是有效和可靠的。

参考文献：

[1]《逆作法的施工计划与施工》 内藤龙夫，中岛正秀，佐贯久

[2]《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002），中国建筑工业出版社

[3] 姚志雄.逆作法机械挖土方法在软弱土层地下室工程施工中的应用.建筑技术开发，2003年7月，96-98

[4] 将曙杰.逆作法施工在城市地下空间开发中的应用及发展前景评述.建筑施工，2004年第4期，280-283

[5]《地下建筑工程逆作法技术规范》JGJ165-2010