深基坑工程中“一柱一桩”施工检测管理

孙步芹

（上海同济检测技术有限公司，上海市200092）

0 引言

所谓“一柱一桩”，即支护结构的竖向支撑系统与主体结构的桩、柱相结合，竖向支撑系统一般采用钢立柱插入底板以下的立柱桩的形式。在施工结束后，竖向支撑柱一般外包混凝土后作为正式地下室结构柱的一部分，永久承受上部荷载。因此，钢管柱施工质量必须严格满足设计要求。

本文以某工程“一柱一桩”施工检测为例，较为系统地叙述了从钢管柱出厂前到下孔完成整个施工过程中的检测管理工作，详细介绍了“一柱一桩”的几种必要检测手段，可为后面类似工程提供一定程度参考。

2 工程概况

该工程基础采用钻孔灌注桩，桩直径为0.8m、1.0 m，有效桩长16～24m，桩端持力层为⑧11、⑧12层，桩底后注浆。工程桩总数5 181根，其中ø800mm桩、φ1000mm桩分别为2 860根、2 321根，混凝土强度等级为水下C30。部分ø1000mm桩采用”一柱一桩”形式，数量为1 681根，支撑立柱采用钢管柱形式，长约20m，采用Φ500×16钢管，钢材牌号为Q345B，内填设计强度为C35的无收缩混凝土，钢管垂直度允许偏差≤1/500。

在国内建筑施工领域，规模如此之大，技术要求如此之高的“一柱一桩”施工尚不多见，尤其是如何保证钢管柱下入桩孔后的垂直度满足设计要求尚无成熟经验可以借鉴。因此，为了精确保证“一柱一桩”的施工质量，我们结合成熟的常规项目检测方法并创新研发应用了一种用于“一柱一桩”垂直度测量的方法，经过专家论证及现场实践，检测效果良好，保证了“一柱一桩”的施工质量。

3 主要检测内容

为保证“一柱一桩”的施工质量，该项目按照相关规范及要求做了大量的检测工作。总体来说，主要分为以下几类：材料检测，地基基础检测，钢结构检测及钢管柱垂直度测量。其中钢管柱吊装阶段的垂直度控制为该项目重点、难点。

3.1 材料检测

该工程材料检测主要进行了混凝土检测、砂浆检测、石（粗集料）、砂（细集料）、钢筋及钢筋焊接检测、水泥检测、钢管检测等等。

以上材料检测项目相对常规，本文不再赘述。总之，在材料检测工作中，应要求施工单位严格自检，检测单位做好第三方检测工作，监理单位做好监理平行检测工作，严禁使用未经检验的材料或不合格的材料。相关单位按规定做好取样、收样工作，检测完成后及时出具检测结论，保证工程施工质量和进度。

3.2 地基基础检测

对于“一柱一桩”，其下部钻孔灌注桩主要做了成孔质量检测与超声波透视检测。

钻孔灌注桩的成孔质量检测主要检测孔径、孔深、垂直度和沉渣厚度；超声波透视检测通过超声检测判定钻孔灌注桩的混凝土质量，检测比例均为100%。

地基基础检测管理中，主要是施工单位、监理单位与检测单位之间的沟通问题，要做到及时沟通、及时检测，及时出具检测结论。

3.3 钢管焊缝质量检测

该项目根据设计要求，为保证钢管柱之间连接质量，对钢板纵向拼接焊缝采用超声波（横波）检测，探伤主要设备为C T S-2020超声波探伤仪。

检测原理如下：把高频声波（通常为1～5M H z）即超声脉冲从探头射入被探物，如果其内部有缺陷则一部分入射的超声波在缺陷处反射，利用探头能接受信号的性能，可以不必损伤被探物而测出缺陷部位的大小。可根据被测物体的情况采用纵波、横波或表面波方法进行探伤。

依据《焊缝无损检测超声检测技术》（GB/T 11345—2013）标准B级检测技术、《焊缝无损检测超声检测验收等级》（GB/T 29712—2013）标准3级要求进行验收，检测过程中未发现超标缺陷，此检测项目合格。

3.4 钢管内混凝土密实度检测

如图1和图2所示，钢管内混凝土密实度主要采用超声脉冲方法进行检测。

硬化的钢管混凝土中如果存在缺陷，超声波脉冲通过混凝土传播的声速比相同材质的无缺陷混凝土传播的声速小，能量衰减大，接收信号的频率下降，波形平缓甚至发生畸变，综合超声仪接收信号的超声声时或声速、初至波幅度、接收信号的波形和频率的变化这些声学参量作比较分析，可判定钢管混凝土的各类质量问题。

图1 超声测点布置俯视图

图2 超声测点布置侧视图

篇幅所限，摘取部分检测结果，见表1。

表1 部分钢管内混凝土密实度统计表

为了解钢管内混凝土的浇筑质量，采用超声法对钢管混凝土柱混凝土密实性进行检测，抽检比例为10%，共171根。在被检测的钢管混凝土柱中，有5根部分标高区间被切割，无法检测，20根标高区间超声检测信号较差，328根标高区间超声检测声速偏低，其余标高区间检测数据为良好。

3.5 钢管柱垂直度跟踪测量

该工程“一柱一桩”施工总体流程为：定位-钻孔-下入钢筋笼-钢管柱吊装-钢管柱调垂-浇筑混凝土。钢管柱在工厂预加工成型，整体运输至现场，采用履带吊自由落体式下放。钢管柱吊装前首先在钢管柱顶部对称气割2个吊孔，吊孔形状、大小要保证尽量一致，以保证钢管柱被吊机吊起后自然状态（无风）下的初始垂直精度，如图3所示。然后将钢管柱徐徐吊入桩孔内，桩孔顶部安置有机械螺杆夹具，用于根据测量结果调节插入桩孔内的钢管柱的垂直度，如图4所示；调垂完成后，浇筑混凝土。

图3 钢管柱吊装

图4 机械螺杆夹具

3.5.1 钢管柱垂直度跟踪测量技术

（1）跟踪测量装置

垂直度跟踪测量装置主要由3部分组成，即固定装置、测量装置和读数装置。固定装置即用于将双轴倾角仪安装固定在钢管柱上，可拆卸；测量装置主要是由双轴倾角仪组成；读数装置为笔记本电脑，预装有配套垂直度测量软件。整体来说，该测量设备安装简便，占用空间小，测量精度高，测量快速、方便，可对钢管柱进行全过程垂直度跟踪监测。测量设备及计算软件示意图如图5和图6所示。

图5 测量设备示意图

图6 垂直度测量软件操作界面

（2）钢管柱垂直度跟踪测量方法

根据“一柱一桩”施工工艺，该工程将钢管柱调垂分为三个阶段进行，即钢管柱吊起稳定阶段、钢管柱下入桩孔内阶段、混凝土浇筑完成阶段。钢管柱吊起之前首先在钢管柱顶部安装好测量装置。

钢管柱吊起后稳定阶段即指将钢管柱用起吊机吊至桩孔正上方后，在无风状态下静置5～10min，测定初值。后面两个阶段的垂直度变化均以此为基准。

钢管柱下入桩孔内阶段，通过孔口安置的可调节夹具不断调整，当垂直度与桩心偏差均满足设计要求后浇筑混凝土。

混凝土浇筑完成阶段，当混凝土浇筑完成后2～3 h，在混凝土初凝状态时再测量一下钢管柱的垂直度，若发现超出设计限差，则再次进行调垂，若没有超出限差则保持不变，直至混凝土强度达到设计要求后拆卸测量设备。

3.5.2 测量结果

篇幅所限，本文仅筛取部分垂直度不合格的钢管柱，见表2。

该工程“一柱一桩”每一根钢管柱均进行了调垂工作，最后统计共有50根桩超出限差，不合格率接约3%。如上表2所示，经现场调查和分析总结出以下几条原因：（1）测量设备在工人施工时被碰到；（2）钢管柱变形；（3）钢筋笼上浮；（4）夹具脱落或未夹紧；（5）夹具承台下沉。可见钢管柱的垂直度受影响原因多且复杂。

表2 部分垂直度不合格钢管柱统计表

4 工程检测工作总结

该工程“一柱一桩”施工规模大、工期紧、精度要求高，良好的检测管理工作是工程施工进度和质量的重要保障。

通过该工程“一柱一桩”钢管柱检测管理工作，本文总结出如下几条经验及需要改进的地方以供参考。

（1）材料检测：应要求施工各相关单位按规定做好取样、收样工作，检测完成后及时出具检测结论，保证工程施工质量和进度。

（2）地基基础检测：地基基础检测管理中，主要是施工单位与检测单位的沟通问题，要做到及时沟通、及时检测。

（3）钢结构检测：在钢结构检测管理中，除了应按规定进行常规检测外，还应因地制宜，根据工程实际情况和特点采用合适的检测方法。

（4）垂直度检测：该工程钢管柱垂直度检测方法为结合现场实际情况自主研发，通过应用总结出以下几条经验以供参考和改进。

a.垂直度初始值测量，钢管柱顶部吊孔一定要规整、对称，且规格统一，最好在相互垂直两个方向架设经纬仪辅助调整，以保证钢管柱吊起后自然状态下初始垂直度的精度。

b.测量设备安装，一定要避开管口夹具的夹片位置，防止设备安装后被碰到。

c.钢管柱调垂阶段，应选取好测量节点，双轴倾角仪坐标轴线尽量平行于夹具的调节螺旋，便于调垂工作。

d.夹具承台的安置，承台放置面一定要保持平整、稳固，防止后面地表塌陷引起承台下沉，从而引起钢管柱发生倾斜。

5 结 语

通过对该工程的“一柱一桩”施工检测管理的总结，对类似工程的检测管理工作提出了如下建议以供参考。

（1）作为管理工作者，应充分了解工程的施工中重点与难点，这样才能合理地安排管理工作。

（2）跟各相关单位建立联络机制，保证遇到突发问题时可以进行及时有效的沟通。

（3）因地制宜，根据工程自身特点，采用合理的检测管理办法，以提高效率。

（4）严格管理，对于不符合规范的检测行为做到及时处理，使管理工作能切实为工程服务。

检测管理是施工管理中重要的环节，是工程施工质量和安全的重要保障。本文内容希望能为类似工程提供经验和参考。