逆作法鋼管柱採用感測測直儀調控垂直度施工工法

《逆作法鋼管柱採用感測測直儀調控垂直度施工工法》是上海市第一建築有限公司、上海市第五建築有限公司完成的建築類施工工法；作者分別是龔劍、陶雲海、周虹、顧華、楊旭；該工法的適用範圍是逆作法鋼管柱的垂直度調控。

《逆作法鋼管柱採用感測測直儀調控垂直度施工工法》主要的特點是：通過一種鋼管柱垂直度調控裝置，來對鋼管柱進行定位、安裝，並通過裝置上的垂直度監控和調整系統對鋼管柱垂直度進行調節；有效增加了鋼管柱的受限高度，使鋼管柱安裝和施工操作簡便，垂直度控制精確；提高了鋼管柱安裝施工的自動化程度和精度。

2009年10月19日，《逆作法鋼管柱採用感測測直儀調控垂直度施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2007-2008年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：逆作法鋼管柱採用感測測直儀調控垂直度施工工法
• 工法編號：GJEJGF041-2008
• 完成單位：上海市第一建築有限公司、上海市第五建築有限公司
• 主要完成人：龔劍、陶雲海、周虹、顧華、楊旭
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 主要榮譽：國家二級工法（2007-2008年度）

形成原因

截至2007年，中國國內逆作法施工技術日益被套用，作為逆作法施工綜合技術中的重要一項，鋼管柱垂直度調控技術的研究顯得重要。2007年前僅僅利用鋼管柱的有效自由端但無法快速準確地控制大型鋼管柱的垂直度，而在上海世茂濱江花園一期地下車庫逆作法施工中，通過對鋼管柱施工的研究和實踐，總結出了一套鋼管柱垂直度調控施工技術，並逐漸形成了《逆作法鋼管柱採用感測測直儀調控垂直度施工工法》。

工法特點

《逆作法鋼管柱採用感測測直儀調控垂直度施工工法》的工法特點是：

1.通過一種鋼管柱垂直度調控裝置，來對鋼管柱進行定位、安裝，並通過裝置上的垂直度監控和調整系統對鋼管柱垂直度進行調節。

2.該裝置設定於地面以上，全部垂直度調控均可以在地面以上完成，有效增加了鋼管柱的受限高度，使鋼管柱安裝和施工操作簡便，垂直度控制精確。

3.通過一系列的感測、測直、數據傳遞、反饋和垂直度自動調節，提高了鋼管柱安裝施工的自動化程度和精度。

操作原理

適用範圍

《逆作法鋼管柱採用感測測直儀調控垂直度施工工法》適用於逆作法鋼管柱的垂直度調控。

工藝原理

《逆作法鋼管柱採用感測測直儀調控垂直度施工工法》的工藝原理敘述如下：

1.該鋼管柱垂直度調控系統由垂直度監控系統和垂直度調整系統組成。

2.該系統通過在鋼管柱上部採用四向自動調節裝置，利用鋼管柱自重使其達到基本垂直度要求，然後通過在其下部設定的輔助調節裝置增加鋼管柱的受限高度，再通過感測器把測量得到的垂直度數據傳給測直儀，由測直儀根據數據調整輔助調節桿，使鋼管柱垂直度達到設計值。

施工工藝

• 工藝流程

《逆作法鋼管柱採用感測測直儀調控垂直度施工工法》的工藝流程見圖1。

圖1 鋼管柱垂直度調整和監控流程圖

裝置構造

《逆作法鋼管柱採用感測測直儀調控垂直度施工工法》的裝置構造如下：

1.垂直度監控系統：由測直管、感測器、連線電纜、數據採集儀、套用軟體及筆記本電腦組成。

（1）採用與鋼管柱同規格同材質的鋼管制作模具，長度1.5米，模具上設加強環防止變形，下端按照十字方向焊接四個牛腿以使鋼管擱置於基架上並固定。使用槽鋼連線模具接長鋼管柱，使接長部位露出地面。

（2）測直管採用Φ53優質PVC管（內帶十字槽），安裝於鋼管外壁，長度根據鋼管柱長度，距離柱底50厘米，高於自然地坪50厘米。

（3）測直儀採用進口專用測直儀，使用時由探頭沿測直管十字槽滑入，不斷採集數據至地面電腦。

（4）編制專用軟體處理、指揮調整方向和數值直至鋼管柱垂直度達到設計要求。

2.垂直度調整系統：由基座、支架、自動對中螺桿、斜拉桿等組成。

（1）基座由型鋼製成，並配置可調螺栓，用於調節支架標高。

（2）支架採用16號槽鋼製作，支架上標有中心控制線，用於平面定位，另配有雙向支頭螺栓，用於調節鋼管柱平面位置，支架標高由基座上可調螺栓調節。

（3）斜拉桿由Φ48鋼管制成，十字方向共四根，可伸縮調節，一端與模具相連，一端與支架連線。

3.鋼管柱垂直度調控裝置見圖2。

圖2 鋼管柱垂直度調控裝置圖

施工方法

《逆作法鋼管柱採用感測測直儀調控垂直度施工工法》的施工方法如下：

1.製作基座、支架、模具、調節螺桿，將模具與鋼管柱用槽鋼連線，在鋼管柱上安裝測直管，使測直管與鋼管柱及模具中心線在十字方向上完全平行。

2.在地坪上彈十字線找出鑽孔圓心，使支架中心與設計鑽孔中心重合，支架的八個基座與八塊地坪預埋鐵件焊接牢固，調整八個基座的可調螺栓，使八個基座標高在同一水平面上，達到設計標高要求，然後固定八個垂直調整螺栓。

3.調整支架四個方向的水平調節螺栓，使調整模具中心坐標與設計鑽孔中心坐標儘可能重合，然後擰動四個方向水平調節螺栓，使之與鋼管柱外壁剛好接觸為止。

4.孔口對中並初步固定好水平調節螺栓後，測量孔口對中偏差，使之均≤3毫米為合格，並做好記錄。

5.調整好支架和模具後，進行垂直度監控測試，探頭通過電纜沿PVC管內十字槽滑入管內，每0.5米測一點，測試結束後，數據經通信電纜傳入電腦，進行預處理、處理、分析及輸出。

6.通過第一次垂直度監控測試，經套用軟體處理，指示鋼管柱調整方位、調整量，在地面通過調節四個方向上Φ48調節斜桿的伸縮，使鋼管柱的管底按照電腦指示的結果進行移動，調整時還可將探頭放入測直管的管底，一邊對系統進行監視，一邊調整，在調整某一方向時，同時調整同一方向的兩根斜桿，使其保持緊固狀態，當一個方向調整完畢，再調整另一方向。

7.兩個方向調整完畢後，對測直管完整測試一次，當電腦指示偏差小於1/600後，檢查四根斜拉桿是否緊固，當斜拉桿緊固完成後，再對中擰緊四根水平調節螺栓，注意：在擰水平螺栓時，同一方向上的兩個螺栓要同時向對中方向擰，目的是減小對中誤差和防止斜拉桿變松。

8.調整好鋼管柱垂直度後，還要進行二次清孔、混凝土灌注、起拔導管等施工工序，在施工過程中對鋼管柱垂直度進行監視，一方面檢驗調整系統的穩定性，另一方面尋找施工過程對垂直度可能產生影響的因素和環節，以便對設備和施工工藝進行改進。施工過程中，始終將探頭放入測直管管底不動，監視並記錄兩個方向上的位移變化，發現偏差較大，在混凝土未進人管內之前進行調整。

9.在混凝土凝固後，對成柱以後的鋼管柱垂直度進行檢測，待鋼管柱管內混凝土初凝6小時後，拆除支架和底座，進行鋼管柱的最終垂直度檢測。

材料設備

施工單位採用《逆作法鋼管柱採用感測測直儀調控垂直度施工工法》所需材料與設備見表1。

表1 所需材料與設備表

序號	材料設備名稱	型號	規格	數量
1	鑽孔灌注樁機	GPS-10	╱	1台
2	泥漿製作及循環設備	╱	╱	1套
3	吊車	汽車吊	25噸	1台
4	預埋鐵件	╱	200X200	8塊
5	槽鋼	╱	16號	25米
6	基座固定螺栓	╱	╱	8個
7	對中、水平調節螺栓	╱	╱	8個
8	鋼管	╱	Φ48	6.8米
9	模具鋼管（帶牛腿）	同鋼管柱	同鋼管柱	1.5米
10	PVC管	╱	Φ53帶十字槽	根據立柱長度
11	感測器	╱	力平衡伺服加速度計	1隻
12	連線電纜	╱	專用	根據管長度
13	數據採集儀	Sinco	50302510	1台
14	測直系統軟體	╱	自行編制	1套
15	筆記本電腦	根據品牌	根據品牌	1台

質量控制

施工單位採用《逆作法鋼管柱採用感測測直儀調控垂直度施工工法》的質量控制要求如下：

1.材料進場必須有材料質量保證書、試驗報告，感測器必須經有國家法定計量檢定機構的單位檢定後方能使用。

2.對基座、支架焊接質量進行驗收，不得有明顯焊疤、脫焊、假焊等情況，焊渣處理乾淨，構件不得翹曲。

3.連線模具時，注意模具鋼管和鋼管柱的圓心位置精確相合。

4.感測器、連線電纜、數據採集儀、軟體和電腦必須確保運行狀態良好，可以採取試運轉的方法檢測其狀態，軟體的數學模型必須經過驗證方能套用。

5.測直管水下端頭用蓋子封堵，防止漿水侵入。

6.硬地坪預埋件位置應儘量準確，減少安裝基座和支架時的位置偏差；基座、支架安裝時注意對標高和支架平面的嚴格控制，確保鋼管柱調校有準確的參照。

7.在灌注樁清孔過程中，繼續進行垂直度監控和調整，直至開始澆築混凝土。

8.正式大批量施工前，進行試成樁施工，成樁後進行鋼柱樁垂直度的檢測，以確認施工質量及影響質量的環節，並加以糾正。

安全措施

施工單位採用《逆作法鋼管柱採用感測測直儀調控垂直度施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1.吊裝連線有模具的鋼柱時應注意保證模具與鋼柱的連線驗收合格，並設定合適的吊環位置，起吊機械額定載重和臂展須能滿足施工安全需要。

2.現場加工支架、模具等作業時注意防火和用電安全，焊工施工時應按規定穿戴防護服、絕緣鞋和護目鏡等，避免裸露灼傷；電焊機必須按規定接零接地，設定兩次空載降壓保護裝置。

3.安裝鋼管柱時，在模具沒有擱置在基準位置前，不得鬆開吊鉤。

環保措施

施工單位採用《逆作法鋼管柱採用感測測直儀調控垂直度施工工法》的環保措施如下：

1.採用硬地法施工，確保泥漿不外流，場地內硬地坪保持清潔，以便施工。

2.在大門口設定車輛沖洗裝置，確保泥漿不外帶。

效益分析

施工單位採用《逆作法鋼管柱採用感測測直儀調控垂直度施工工法》的效益分析如下：

在施工過程中，在混凝土澆灌後，從實測結果看，垂直度略有變化，這是由於導管起拔過程中與鋼管壁碰撞，鋼管柱會產生一定的彈性變形。但這種變形較小，為了防止混凝土澆灌後鋼管柱垂直度超過1/600，在實際調整垂直度時應控制在1/800~1/900。

世茂濱江花園一期地下車庫164根鋼管柱實際調整結果為：最大的47號樁垂直度為1/613，最小的40號樁垂直度為1/5911。調整結果表明：該套調整系統能夠滿足逆作法施工中對預埋鋼管柱垂直度小於1/600的精度要求，並且調整工效高、成本低。

套用實例

施工單位採用《逆作法鋼管柱採用感測測直儀調控垂直度施工工法》的套用實例見表2。

表2 套用實例表

序號	工程名稱	地點	開竣工日期	套用量
1	世茂濱江花園一期地下車庫	浦城路、濰坊西路	2001年9月~2002年11月	164根
2	上海仲盛商業中心	閔行莘莊地區	2004年~2005年	340根
3	M8線人民廣場車站	西藏中路	2002年7月~2007年12月	200根

榮譽表彰

2009年10月19日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2009]162號”檔案發布《關於公布2007-2008年度國家級工法的通知》，《逆作法鋼管柱採用感測測直儀調控垂直度施工工法》被評定為2007-2008年度國家二級工法。