浅谈对立柱桩垂直度偏差过大的处理方法

浅谈对立柱桩垂直度偏差过大的处理方法

俞剑锋,王轩,黄冰,曹竣嘉,李中林

中建八局第四建设有限公司 山东省青岛市 266000

摘要：目前建筑用地紧俏，为最大化空间利用及开发，绝大部分项目设置多层地下室结构，以便效益最大化。在桩基施工过程中，由于地下土体结构复杂多变，土体中含有碎石、块石等建筑垃圾及原建筑物旧桩基、基础，加之桩基施工工期紧、质量把控不严格等问题，极易出现立柱桩倾斜现象，对基坑安全造成极大的威胁。

关键词：钢格构柱；倾斜;槽钢；焊缝；基坑监测

1工程概况

杭州SKP项目65219平方米，总建筑面积约68.5万平方米，由4层地下室，6层商业裙房及四栋塔楼组成。项目一标段包括基坑1-a区一标段范围、1-c区、2-a区、2-b区共计11个基坑分区的土护降及桩基工程施工。

2格构柱倾斜情况

1-a基坑第二第三道支撑之间格构柱高度约为6米，土方开挖至第三道支撑梁底，发现现场有7根格构柱存在倾斜情况，具体偏移量如下表所示。

表2.1构柱偏差概况表

3 对倾斜钢格构柱处理加固措施

采用C28#槽钢与相邻格构柱焊接加固，每根倾斜格构柱槽钢拉结个数为3个。具体拉结方向如下图所示

图3.1偏位格构柱平面位置及加固措施

4 槽钢焊接施工

4.2槽钢的焊接

(1)作业条件：

①审阅施工图纸，拟定焊接工艺。

②准备好所需施焊工具，焊接电流。

③焊工经过考试，并取得合格证后才可上岗，如停焊超过半年以上时，重新考核。施焊前焊工应复查组装质量和焊缝区的处理情况，如不符合要求，应修整合格后方能施焊。

(2)操作要点：

首次采用的钢种和焊接材料，必须进行焊接工艺性能和物理性能试验，符合要求后才采用。要求焊成凹面的贴角焊缝，可采用船位焊接使焊缝金属与母材间平缓过渡。焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，应申报焊接技术负责人查清原因，订出修补措施后才可处理。

5 对倾斜格构柱的计算分析

5.1通过迈达斯有限软件对二榀框架分别建模，计算结构内力。

5.2钢格构柱承载力验算

(1)所有的钢格构柱当作压弯构件进行验算，选择g1柱作为代表验算，其余类似。G1柱验算轴力和弯矩作用平面内的稳定：

角钢为1100×10，根据表查的重心矩z0=28.4mm；惯性矩ix=179.5cm4；imin=1.96cm.截面积a0=19.26cm2。a=4×19.26=77.04cm2

G1柱的内力如下：n=352.9kn;mx=31.5kn-m

ix===22.37

=600/22.37=26.82；=40/1.96=20.4;

===33.7

由此查表的=0.922

==8802.3×103n

=9637.4/25.08=384.26 cm3；=0.65 0.35=0.65-0.35=0.41

=49.68 34.72=84.4n/mm25=205 n/mm2

(2)根据稳定理论，两端受轴压杆件可以采用跨中承受(轴力/250)假想水平力来考虑构件失稳的二阶效应，由此可知，估计支撑受土压力引起的立柱上拔力约为支撑轴力的n/250。其中n为基坑周边土压力对支撑引起的对称轴力，暂估算为5000kn，由此估算得出p约为20kn，远小于支撑自重对立柱引起的向下的轴力，故上浮力对结构影响不大。

5.3槽钢承载力验算

槽钢长细比计算：槽钢长度约为11.7m，设定两端铰接，长度系数p取1.0。本工程采用[28a槽钢，经查表得回转半径ix=10.9cm。由此计算得槽钢长细比入=11700/109=107.3[28a槽钢允许受拉力为820.4kn，实际受拉轴力为35.8kn，满足稳定承载力要求。

5.4钢格构柱倾斜对钻孔灌注桩的影响分析

钢格构柱插入钻孔灌注桩内2000mm，由于钢格构柱倾斜导致桩顶既受压又受弯，钻孔灌注桩受压由混凝土承担、受弯由桩主筋承担完全没问题，目前地下室结构已经全部完成，未出现任何状况。

6 施工要点

6.1 施工流程

格构柱清理一焊接部位放样一格构柱底端钢缀板焊接→槽钢临时支撑及操作平台架设一槽钢与格构柱底端焊接一槽钢与格构柱顶端焊接→验收。

6.2注意事项

(1)焊条、垫板和引弧板焊条必须符合设计要求的规格，焊条的药皮如有剥落、变质、污垢、受潮、生锈等不准使用。

(2)焊工需持证上岗，确保钢缀板、槽钢的预制和焊接质量，所有钢构件焊缝厚度不小于方案要求，保证接触边长度内满焊；焊接过程中焊缝全部要融合、焊头、饱满且均匀，不得存在表面气孔、夹渣、裂纹和电弧擦伤等缺陷[2]。

(3)三面围焊的转角处需连续施焊，焊接时从中心向四周扩展，按照结构对称、节点对称的焊接顺序。

7 施工应急措施

(1)虽然该处支撑经过加固，并经过计算分析已充分满足承载力要求，但是为了确保基坑开挖的安全和本工程地下结构施工的顺利进行，对该处增设监测点，随时掌握支撑变形动态，防患于未然。

(2)基坑过程中，加固处如出现失稳迹象(支撑体系有明显的变形，监测数据达到监测报警值等)立即采取补救措施。具体补救措施为在已增设的槽钢的交叉方向另外再加一根槽钢进行拉结。基坑开挖至基础底板浇筑施工期间，开挖时1次/1天，如遇异常或险情时加密观测，甚至一天24小时连续监测，以确保基坑开挖的安全。

偏移格构柱均与布置沉降观测点的格构柱相连，每日观测沉降数据，若数据异常时，适当增加顶部沉降监测点位，增加监测频率，并采取加固措施。

(3)施工现场准备好一定槽钢(钢管、木桩、钢板桩、编织袋等)，发现位移过大，出现险情时，应立即停止挖土，采取加固措施，以控制变形，进行加固处理后，再继续施工。

(4)施工中每天注意收听天气预报，提早做好预防恶劣天气的准备。

(5)若发现异常现象，应及时通知有关各方，以便及时采取有效应急措施。

图7.1 1-a1区监测点位布置图

结束语

深基坑支护工程是风险性较大的工程，影响安全的因素很多。若水平支撑下钢格构柱出现问题必然导致基坑坍塌等严重后果，经过增加槽钢拉结钢格构柱形成几何不变体系，彻底消除了基坑支护的隐患，同时施工过程中加强基坑监测，顺利完成了整个地下室结构，取得了良好的效果。

参考文献：

[1]GB50017-2003，钢结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2003.

[2]JGJ120-99，建筑基坑支护技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，1999.

[3]江正荣编著建筑施工计算手册.北京：中国建筑工业出版社，2001.