格构柱施工工艺工法
QB/ZTYJGYGF-DT-0109-2011
第二工程有限公司马宏伟
1 前言
1.1工艺工法概况
格构柱是一种压弯性能较好的构件，作为梁或支撑构件的支点。地铁深基坑工程施工中当基坑跨度较大时，内支撑挠度较大，影响基坑安全。为了减小跨度，降低支撑挠度的影响，常在支撑中部附近增加格构柱作为立柱，将基坑内支撑横担于立柱之间的钢梁（连梁或系梁）上。格构柱示意图见图1所示。
图1 格构柱示意图
1.2工艺原理
基坑开挖之前，在基坑内设置钢格构柱，通过钻机钻孔下放钢筋笼浇筑混凝土，钻孔灌注桩就是格构柱的基础，抗击偏心受力及其他侧向力，随着基坑开挖的进行露出格构柱，焊接纵连梁，通过U型筋等固定措施将支撑固定于纵连梁上，
从而减小支撑的挠度变形，达到稳定支撑的目的。
2工艺工法特点
该工法能够有效降低大跨度深基坑内支撑挠度变形，保证了基坑的稳定，并具有施工简单、施工速度快的特点。
3适用范围
适用于围护结构跨度较大（一般超过20m）的深基坑内支撑工程，以减少支撑跨度，降低支撑挠度的影响，确保支撑稳定性。
4主要引用标准
4.1《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299）
4.2《钢结构设计规范》(GB50017)
4.3《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205)
4.4《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81）
4.5《建筑结构荷载规范》(GB50009)(2006年版)
4.6《建筑地基基础设计规范》（GB50007）
4.7《建筑桩基技术规范》(JGJ94)
4.8《建筑地基基础施工质量验收规范》（GB50202）
4.9《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18）
4.10《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33）
5施工方法
格构柱立柱采用槽钢或角钢与钢板等焊接而成，格构柱基础为钻孔灌注桩，桩顶面与基坑底同高，格构柱立柱插入钻孔桩钢筋笼内并与钢筋笼焊接，通过吊车吊放一并下放到孔内，浇筑混凝土，格构柱立柱锚固于钻孔灌注桩内。基坑开挖过程中根据支撑位置，在格构柱立柱上焊接三角形钢板（牛腿）及钢梁（连梁或系梁），然后架设支撑，并通过2根U型螺栓（φ20钢筋）及三角形钢板将基坑内支撑固定于钢梁上。
6工艺流程及操作要点
6.1施工工艺流程
格构柱施工工艺流程图如下图所示。
图2 格构柱施工工艺流程图
6.2操作要点
6.2.1格构柱立柱加工
1 格构柱立柱型式
深基坑工程格构柱立柱常采用2肢槽钢或工字钢或4肢角钢组成，肢件之间
焊接缀板或缀条（缀板一般为钢板，缀条一般为角钢）而成，肢件和缀板、缀条的具体规格型号及尺寸根据设计计算确定。格构柱立柱截面型式如图3所示。
图3 格构柱截面型式
2 格构柱立柱加工
根据格构柱设计长度、截面型式购置肢件及缀板或缀条，并按照设计尺寸进行下料，单根角钢或槽钢长度不足需要接长时，角钢或槽钢对接处采取剖口焊进行对接焊接，并在对接位置肢件的内外两侧采用钢板帮焊连接。缀板或缀条与肢件之间满焊。采用E43型以上系列的焊条进行焊接，要求焊缝饱满，无夹渣，钢板和型材不变形、不翘曲，焊缝高度、长度满足设计要求。
6.2.2钻孔灌注桩钢筋笼加工
按照设计图纸在钢筋加工平台制作，根据设计图纸先进行下料。为保证钢筋笼的几何尺寸及相对位置正确，钢筋加工在加工棚平台上放样成型，主筋接头采用接焊或直螺纹连接，接头相互错开，满足设计要求。钢筋笼在加工平台组装，先将主筋与加强筋焊接固定成型，再将螺旋筋同主筋点焊成一体。
6.2.3钻孔施工 1定桩位
施工前用全站仪定出每个桩位，并进行编号，自检无误后报监理审批。
2埋设护筒
钻孔前需预先埋设护筒，护筒采用5mm厚钢板制成，内径比桩径大20cm，长度为1.5m～2.0m，上部留有40cm宽、20cm高的出浆口，同时布置好泥浆池、排浆槽等。护筒埋设完成后周边采用粘土回填密实。护筒管埋设位置允许偏差:顶面位置±50mm。倾斜度≤1％。
3泥浆制备
采用优良的膨润土、纯碱、高纯度的CMC和生活用水作原料，通过清浆冲拌和混合搅拌二次拌合而成。性能指标可参照以下数据：泥浆比重1.08～1.2g/cm3，粘度18～22s，含砂率小于4%。
4钻孔施工
采用反循环钻机或旋挖钻成孔，在钻进过程中，根据地质情况的变化，控制钻进速度，随时调整钻头压力和泥浆比重，防止塌孔和偏斜。成孔允许误差为:孔位偏差±50mm、垂直度≤5‰、沉渣厚度小于100mm。
5清孔
当钻孔达到设计标高后，进行第一次清孔。钢筋笼安放好后，再进行二次清孔，保证孔底沉渣厚度不大于10cm，泥浆性能指标满足要求。清孔时，注意保持孔内泥浆液面高度（高出地下水位50cm），以防坍孔。
6.2.4下放钢筋笼、格构柱立柱
钢筋笼及格构柱立柱采用汽车吊吊放。按照施工设计吊装，一般采用两吊点起吊，选择好吊点位置，第一点设在上端，第二点设在中点至三分之一点之间。同时起吊两个吊点，当整体离开地面2m左右，第二吊点停吊，继续吊起第一吊点，使其垂直，解除第二吊点，将其缓缓放入孔内。
当钢筋笼入孔后外露还剩1m时将其固定于孔口，然后吊起格构柱立柱，人工配合缓慢将其插入钻孔桩钢筋笼内，格构柱立柱起吊之前将其锚入钻孔桩钢筋笼内的位置提前做好标记，当格构柱立柱插入钢筋笼内的深度达到设计要求后，将钢筋笼的4根对称位置的主筋焊接至格构柱立柱上连成一体。焊接时保证格构柱立柱和钢筋笼均处于垂直状态，焊接后，去除钢筋笼的固定措施，将钢筋笼与格构柱立柱一起缓慢下放至孔内的设计位置，通过吊环将其固定于孔口。
钢筋笼及格构柱立柱吊放时应保证垂直状态，并使格构柱的平面位置对准桩孔轴线，在吊放时应缓慢进行，人工控制防止偏移。桩顶标高允许误
