逆作法一柱一桩实时监测自动调垂技术的应用.docx

逆作法一柱一桩实时监测自动调垂技术的应用 王 志 坚( 江西省地质工程( 集团) 有限公司，江西 南昌 330000)摘 要: 以上海某工程为例，介绍了逆作法中一柱一桩垂直度控制技术，阐述了其工艺流程，并对激光倾斜仪测垂法和液压全自动 调垂法的特点进行了总结，指出采用激光倾斜仪和自动化调垂仪相结合的新技术，提高了施工效率。关键词: 逆作法，激光倾斜仪，自动化调垂仪，施工工艺中图分类号: TU753 3文献标识码: A本工程地下工程采用逆作法施工工艺，逆作阶段围护竖向支撑采用一柱一桩，立柱桩均为直径 800 mm 钻孔灌注桩( 上部扩孔 至 900 mm) ，钢立柱形式采用 450 450 角钢钢立柱，一柱一桩共470 根，工期 90 d，需确保每天完成一柱一桩不少于 6 根。设计要 求永久性钢立柱一柱一桩垂直度不大于 1 /500，格构柱施工设计 要求钢立柱中心偏差 10 mm，对一柱一桩钢立柱中心位置偏差 和垂直度要求很高。基坑剖面图见图 1。工程概况本项目位于上海市浦东新区洋泾街道 E11-3，E11-4，E11-6， E11-7 地块，南临浦东大道，东至民生路，西至桃林路中欧地块，北 至昌邑路。占地面积约 60 000 m2 ，基坑面积 52 000 m2 ，基坑分为 东区、西区两个基坑，基坑开挖 10 8 m 12 0 m，围护体采用850 mm 600 的三轴搅拌桩止水，850 mm，900 mm 钻孔灌注桩挡 土，竖向支撑采用一柱一桩。1地下一层顶板混凝土圈梁 QL1结构梁板结构板1 200800延伸至圈梁（车库）+2.700预留结构梁钢筋钢立柱钢立柱与西区连接混凝土圈梁 QL3450450450450地下二层结构板-1.600顶板1 200600结构梁板延伸至圈梁止水钢片止水-5.400底板承台-6.500承台-6.500-6.000空隙压密注浆 一柱一桩上部 4 m 一柱一桩上部 4 m准900 钻孔灌注桩准900 钻孔灌注桩准850 SMW 三头搅拌桩1 200，L=17.2 m立柱桩立柱桩 准850 钻孔灌注桩（GZZ1）准800 钻孔灌注桩准800 钻孔灌注桩8501 050，L=19.7 m850逆作区桩端注浆逆作区桩端注浆图 1 基坑剖面图2垂直度实时监测和调垂施工技术方案选择根据本工程一柱一桩垂直度精度要求高、工程量大、工期紧33 1一柱一桩自动化调垂系统技术原理通过实时监测系统，取得钢构柱偏斜状态的实时数据，经过等特点，如采用常规的高精度数字测直仪和导向架法进行测量和调垂，精度及进度均无法保证。拟采用激光倾斜仪测垂法和液压 全自动调垂法进行实时监测和调垂。激光倾斜仪测垂法已在类 似工程实施，施工技术比较成熟，但液压全自动调垂法未在任何 工程进行实施，无类似施工经验借鉴，因此，经决定，正式一柱一 桩施工前，进行试桩施工，经实验合格后，进行液压全自动调垂设 备的加工制作。经试桩施工，格构柱精度达到了 1 /800，高出设计 要求，得到了建设单位、设计单位及监理单位认可，后增加至 3 台 调垂设备。计算机处理后，给液压泵站系统发出指令控制相对应千斤顶的伸缩，以调整钢构柱的偏斜状态，达到设计施工所要求的垂直度精 度要求，同时能对调垂整个过程实时监控。3 2 系统组成一柱一桩液压全自动调垂系统主要由以下系统组成:1) 高精度实时监测系统;2) 液压动力系统;3) 自动控制系统;收稿日期: 2013-02-28作者简介: 王志坚( 1983- ) ，男，助理工程师4 0004 0006003 9004 200承台-6.500400 厚传力带级配砂压钢片20 25板厚 10 mm206) 程序及软件系统等。同步千斤顶设计伸缩同步千斤顶结构图见图 2。板厚 10 mm303 3570A40 40地面地面55606050 A3702014050图 5 调垂架与钢立柱连接顶部节点图2453101 05514560P 向2-M221.5R80准110 准1304-准22 91 250225275图 6 自动化调垂仪工作的一组实际照片2) 先进性。效率高，由于是实时监测，所以其效率是常规测 斜管法无法比拟的。精度高，最高精度可达 1 /2 000，通常能确保1 /1 000 的测量精度。性能高，最高测量长度达 50 m，通常能确保20 m 30 m 的测量长度。安装简单、使用方便、成本低、效益高等。3) 实用性。本实时监测系统具有重量轻、体积小、便于携带、 安装简单、成本低、测量效率高、精度高、使用寿命长等优点，所以 非常经济、实用。4) 可实施性。本一柱一桩实时监测系统可实施性强，已经在 陆家嘴塘东总部基地、外滩公共服务中心、月星广场等多个工程中得到成功应用，解决了逆作法一柱一桩钢格构柱垂直度的实时监测难题，确保了工程的施工质量，并大大提高了工程施工效率。4 2 液压全自动调垂系统的特点1) 自动化程度高、操作非常简便。全自动化电脑操作，只需 按照控制器屏幕操作，液压设备将自动调动格构柱垂直度。2) 效率高。常规导向架法，每套设备 2 d 才能完成 1 根桩，使 用液压全自动调垂设备，根据试桩施工经验，正常情况 1 d 可以完 成 2 根桩。3) 精度高。全电脑操作，无需人工操作，精度有保证。4) 操作方便、安全可靠。使用液压全自动调垂设备较常规导 向架法，设备高度降低 2 5 m，操作非常方便、安全，并且可以采用 混凝土自卸方式灌注。335AA图 2伸缩同步千斤顶结构图3 4 调垂及定位机构图 3 图 5 为调垂及定位机构图。1调垂千斤顶200 钻孔桩壁 导向钢管 钢格构柱图 3调垂及定位机构图（一）3 210施工流程及工艺55 1 一柱一桩工艺工艺流程图见图 7。5 2 钻机成孔及钢筋笼下放用 9 000 mm 钻头成孔至开挖面标高以下 4 m 后，提钻换800 mm 钻头成孔至设计深度，并进行一次清孔。清孔验收合格 后，下钢筋笼，钢筋笼下放至孔口时，用吊环搁置在孔口，用 25 t 吊车将桩机移离孔口。图 4调垂及定位机构图（二）图 6 为自动化调垂仪工作的一组实际照片。激光倾斜仪测垂法和液压全自动调垂法施工工艺的4特点4 1激光倾斜仪测垂法的特点5 31) 创新性。将激光技术、传感器技术及计算机技术三者有机的结合起来，形成了一套完整的激光定位垂直度实时监测系统， 解决了一般倾斜仪在钢格构柱上的安装定位难题，实现了钢格构 柱垂直度真正意义上的实时监测和钢格构柱垂直度 X 和 Y 四个自动调垂架就位再次测量柱孔中心及轴线位置，偏差大于 5 mm 需校正。预先在地面上用电钻钻孔( 钻孔位置需与校正架上的四个洞口位置一致，由测量员放样) ，并预埋好膨胀螺丝。将自动调垂架安放在225准100200225170准1302 0003050775410050准13080准638005903020165 4020 3060080调垂千斤顶 调垂锁定杆 平衡钢架钢架固定杆钢格构柱140定位调节杆2平衡钢架P调垂架型垂架型钢800880180338钢立柱固定之后，利用吊车开始下放导管，并进行第二次清孔。二清验收合格后开始灌注水下混凝土。混凝土灌注过程中 灌 3 m3 混凝土测量一次混凝土面标高，直至超出设计标高 2 m 4 m。在混凝土灌注过程中，导管埋深严格控制在 3 m 6 m。5 7 二次校正钢立柱垂直度混凝土灌注后对钢立柱进行实时监测，如偏差未达到设计要 求，立刻启动调垂设备进行调垂及校正。5 8 调垂架的拆除调垂架的拆除必须待混凝土浇筑完并使混凝土完全终凝之 后方能拆除，并循环使用。实施效果及结论通过激光倾斜仪实时监测系统和液压全自动调垂系统的应 用，解决了逆作法一柱一桩钢格构柱垂直度的实时监测难题，实 现了全自动化电脑操作。施工过程中实现了对一柱一桩钢立柱 实时监测及全自动化调垂，经开挖复测后，本工程中 470 根一柱 一桩钢立柱垂直度及中心位置偏差均在设计规定范围内，同时， 因为使用液压全自动调垂设备，对比常规导向架法，设备高度降 低 2 5 m，操作非常方便、安全，并且可以采用混凝土自卸方式灌 注，大大的方便了现场施工，提高了生产效率，降低了施工成本。 参考文献:6图 7 一柱一桩施工流程图5 4 钢立柱起吊及安放采用 25 t 吊车起吊。起吊时先进行试吊，如钢立柱稳定后无 明显变形可直接起吊空中回直。如发现变形较大，应马上放回地 面，根据变形情况重新设置吊点位置，重新起吊。一柱一桩的钢 立柱与钢筋笼顶部须分离，钢立柱垂直插入校正架后缓慢下放至 桩孔口的钢筋笼内，当预先焊在钢立柱上的吊筋与孔口钢筋笼吊 筋交错对接 200 mm 时，在孔口进行吊筋对接并割除孔口吊环，对 接完成 5 min 后，钢立柱与钢筋笼一起缓慢下放。当下放至钢立 柱上标定的位置后，钢筋笼吊筋与钢立柱割离，并将钢筋笼吊筋 固定在孔口。1顾国明 上海建工( 集团) 公司技术中心一柱一桩监测报告R韩庆祝 对改进一柱一桩垂直度的探讨J 资源环境与工程，2006( 5) : 28-29廖秋林，张玉东，曾志献 逆作法钢管混凝土立柱垂直度控制系统设计和应用J 岩土工程界，2009( 5) : 78-120康 忠，张 斌，谢 飞，等 导向法固定架在一桩一柱施工 中的应用J 江苏建筑，2012( S1) : 80-81235 5第一次校正固定钢立柱垂直度、位置、标高、方向通过实时监测数据，对钢立柱垂直进行自动调垂，使钢立柱的4Application of one-pile-one-column timelymonitoring automatic aligner technology with inverted construction methodWANG Zhi-jian( Jiangxi Geological Engineering ( Group) Co ，Ltd，Nanchang 330000，China)Abstract: Taking the Shanghai engineering as an example，the paper introduces one-pile-one-column aligner control technology with inverted construction technology，describes its technological procedure，and summarizes the features of laser clinometer aligner and hydraulic automatic tuning method，and finally points out that the combination technology of laser clinometer and automatic aligner can improve construction efficiency Key words: inverted construction method，laser clinometer，automatic aligner，construction technology 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅( 上接第 49 页)1 Schodek，D L 建筑结构分析方法方法及其设计应用M 罗福午，杨 军，等，译 北京: 清华大学出版社，20053李忠献 高层建筑结构及其设计理论M 北京: 科学出版社，2006王 磊 浅议建筑结构设计的要点分析J 黑龙江科技信 息，2009( 16) : 302-30342GB 50017-2003，钢结构设计规范SOn analysis methods of architectural structuresWANG Pei-dong1SHI Lei2( 1 Hefei College，Hefei 230031，China;2 Anhui Agricultural Reclamation Management Bureau，Hefei 230061，China)Abstract: The paper indicates the general steps for the analysis of architectural structures，illustrates their reasons，explores and analyzes the an- alyzing methods for the architectural structure，including the statically indeterminate structure，the approximation method，and calculation and a- nalysis，and points out the standard procedure of the analysis is the consideration of the linear elastic reaction of buildings，and the non-linear dy- namic reacti