成果名称: 基坑逆作法钢管结构柱与工具柱同心同轴对接施工技术
完成单位: 深圳市工勘岩土集团有限公司
主要人员: 李凯,林强有,雷斌,童 心,卢晓杰,张 工,李友林,朱静静
介绍:

    1.课题来源与背景: 当地下结构采用逆作法施工时,基础桩首先施工,其一般采用底部灌注桩插结构柱形式,钢管结构桩为常见的形式之一。钢管结构柱施工时,精度一般要求达到1/500~1/1000。为确保满足高精度要求,须采用全套管全回转钻机定位。由于全套管全回转钻机高度约3.2m,钢管桩顶标高一般处于地面以下位置,为满足钻机孔口定位需求,施工时一般采用工具柱连接钢管结构柱的方式辅助定位。 传统对接平台一般在施工现场用槽钢和工字钢焊接而成,对接平台的支架采用水平支撑的方式,此方式虽然可以确保两柱轴线标高一致即同轴,但钢管柱和工具柱的轴线并未对准即不同心,对接施工时需要来回翻转滚动调整位置、反复衬垫,才能使两柱做到同心同轴对接,以致耗费、耗时,对接施工效率低下。因此,如何确保基坑逆作法超长钢管结构柱与工具柱、钢管结构柱之间精准对接,以及现场对接的施工方法,使其对接达到设计的高精度要求,急需在现行施工方法中进行改进创新,从施工工艺、技术措施等方面寻找突破口,并利用新型工艺的推广,使施工决策更科学有效,进一步推动技术进步。 2019年12月以来,我司承接完成了“深圳市城市轨道交通13号线13101-1标段深圳湾口岸站主体围护结构工程”、“深圳市罗湖区翠竹街道木头龙片区城市更新单元项目”等项目,针对如何有效满足逆作法钢管结构柱的定位时的高精度要求的问题,通过现场摸索探究实践,我司项目课题组经过广泛的资料收集、对比分析,通过设置同心同轴对接平台,精准快速地完成工具柱与钢管结构柱对接。经过一系列现场试验、工艺完善及研究总结、参数优化,最终形成了系统的基坑逆作法钢管结构柱与工具柱同心同轴对接施工技术。

    2.技术原理及性能指标。 2.1 技术原理: 涉及一种钢管结构柱与工具柱对接技术,利用同心同轴原理,根据钢管柱和工具柱半径的不同,预先制作满足完全精准对接要求的操作平台,并采用不同高度位置的弧形金属定位板对柱体进行位置约束,确保钢管柱和工具柱吊放至对接平台后两柱处于既同心亦同轴状态,克服了传统平台需要吊车配合、反复衬垫的操作,操作便捷,精度可可靠。 2.2 性能指标: 一、台座 (1)台座采用C25混凝土制作,主要用于调节对接柱的水平轴线位置。 (2)台座作为对接平台底部的支承受力结构,对钢管结构柱和工具柱起支撑稳定作用。 二、弧形金属定位板 (1)钢管柱弧形金属定位板:钢管柱弧形金属定位板采用10mm厚度钢板制作,其弧边尺寸严格按照钢管柱半径设计,在施工现场使用激光切割机切割。为了增加定位板的承载能力和抗倾覆稳定性,定位板两端焊接U型槽钢,嵌固在台座上并预留混凝土保护层。 (2)工具柱弧形金属定位板:工具柱弧形金属定位板同样采用10mm厚度钢板制作,其弧边尺寸严格按照工具柱半径设计,工具柱定位板制作过程与钢管柱定位板基本相同。由于工具柱半径大于钢管柱半径,因此工具柱定位板的尺寸较钢管柱定位板更为宽矮,以确保两柱的中心轴线处于同心同轴状态。

    3.技术的创造性与先进性: 传统对接平台存在拼接平台稳定性低、水平调节性能差、精度调整耗时长等弊端,有的甚至拼接精度不能满足设计要求,造成质量隐患。本技术利用同心同轴原理,根据钢管柱和工具柱半径的不同,预先制作满足完全精准对接要求的操作平台,并采用不同高度位置的弧形金属定位板对柱体进行位置约束,确保钢管柱和工具柱吊放至对接平台后两柱处于既同心亦同轴状态,克服了传统平台需要吊车配合、反复衬垫的操作。

    4.技术的成熟程度,适用范围和安全性: 该技术制定了标准的工艺流程、操作要点和系统的质量、安全标准控制方法,取得了显著成效,实现了方便快捷、高效经济、质量可靠的目标,达到预期效果。 本技术适用于基坑逆作法中钢管结构柱与工具柱、钢管结构柱之间的对接施工;适用于精度1/500~1/1000钢管结构柱、工具柱之间的对接施工,经过实践检验,安全性良好。

    5. 应用情况及存在的问题: 通过“深圳市城市轨道交通13号线13101-1标段深圳湾口岸站主体围护结构工程”、“深圳市罗湖区翠竹街道木头龙片区城市更新单元项目”、“福州4号线第1标段土建4工区工程省立医院站桩基础工程”等多个工程项目的实践应用,证明其对结构柱的定位时的高精度要求,根据测量仪器测定的结果,可精准快速地完成对接,克服了传统平台需要吊车配合、反复衬垫的操作,可大大减少钢管结构柱对接工期,得到了建单位、设计单位和监理单位的一致好评,取得了显著的社会效益 在保证钢管结构柱和工具柱同心同轴时,需严格确定台座的高度和弧形金属板的尺寸,在设计时可针对不同结构柱和工具柱确定方便操作的尺寸,以减少制作成本和操作难度。

批准登记号:
登记日期: 2022-09-22
研究起止时间: 2019-02-08至2022-03-02
所属行业: 建筑业
所属高新技术类别: 先进制造
评价单位名称: 广东省土木建筑学会
评价日期: 2022-04-01