暗挖地铁车站钢管柱安装施工技术

郑冬冬 史立杰

摘要：本文着重介绍了暗挖逆作法地铁车站主体结构钢管混凝土柱地面施工的方法。包括成孔、护壁、定位器安装、钢管柱安装、钢管柱内混凝土浇筑等环节的施工方法，以及在施工过程中不断摸索总结改进的重点环节施工经验。

关键词：地铁施工 暗挖法 钢管柱安装

Abstract: this paper introduces the main structure underground subway station top down concrete filled steel tube column the construction method of the ground. Including into hole, protecting wall, the locator installation, steel tube column installation, steel tube column concrete casting, etc., the construction method of link, and in construction process continuously grope for summary of improvement part of the construction experience.

Key words: the subway construction type of steel tube column installation method

中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：

1 工程概况

南京地铁南京南站为地下两层岛侧式站台车站，主体结构采用钢筋混凝土箱体框架结构，车站长252.4m，标准段宽度47.2m，车站基坑开挖深度约为14.3m～15.6m。车站采用暗挖逆作法施工，车站共设102根钢管混凝土柱，钢管混凝土柱作为施工过程的中间支撑柱，在车站底板结构尚未封闭时，承受地下各层已施作完毕的框架结构自重和各种施工荷载，顶板封闭后，中间柱作为车站主要竖向承载和传力结构。

钢管混凝土柱基础深度分别为9m和17m，直径为1.5米，采用C35钢筋混凝土。钢管柱长度约16m，直径800mm，壁厚20mm，共102个，锚入桩基础深2m。钢管柱心填充C50补偿收缩混凝土，与顶板、中板和底板相接位置设置钢牛腿。

该区段近地表主要分布可-硬塑的粉质粘土或粘土，底部主要为风化的泥质粉砂岩和粉砂质泥岩，地形较平坦，工程地质性能良好。

2 施工方案

根据现场地质图以及现场实际地质情况，在粉质粘土层较厚范围钢管柱有效部位采用人工挖孔桩+桩基础采用旋挖钻机成孔；粉质粘土层浅，砂岩层厚的范围可以采用机械成孔+长大钢护筒护壁的施工方法。定位器采用人工安装。钢管柱基础混凝土灌注采用导管干灌法灌注工艺，钢管安装完毕后，向挖孔桩护壁与钢管柱之间回填细砂，然后进行钢管内混凝土浇筑。

3 施工步骤

3.1采用人工挖孔+机械成孔施工步骤

在粉质粘土层和杂填土较厚范围采用人工挖孔+机械成孔方案施工，人工挖孔至钢管柱底，然后采用旋挖钻机施作钢管柱基础。

施工方法见下图：

图3.1-1 钢管柱及基础施工流程示意图

3.2采用长大钢护桶配套机械成孔施工步骤

在地质条件好，能够满足机械成孔要求时，可以采用机械成孔。采用旋挖钻成孔至钢管柱基础底，吊安基础桩钢筋笼，浇筑混凝土至钢管柱底部，安装钢护桶，钢护桶采用8mm厚钢板制作，钢护桶安装完毕合格后，人工安装定位器、安装钢管柱、浇筑柱内混凝土等工作。施工方法见图3.2-1（钢管柱及基础施工方法示意图）

4 关键施工技术

4.1 人工挖孔桩施工技术

4.1.1 成孔工艺流程

挖孔桩施工内容主要包括：测量定位，井口防护，挖孔桩成孔，护壁施做等工序施工。人工挖孔桩成孔工艺流程见图4.1-1所示。

4.1.2 成孔工艺流程

人工挖孔桩采用分节挖土，分节支护的施作方法。挖孔前，在孔口处锁口环设置四个桩心控制点，并牢固标定，以便随时检查挖孔垂直度和孔深。护壁支模时必须吊大线锤校定。桩孔人工开挖，挖土次序为先中间后周边，弃土装入吊桶，用多功能提升架提升至地面，倒入手推车运到临时存碴场。

4.1.3 护壁的施做

挖孔桩护壁每节进尺0.5～1.0m。在开挖第一节桩孔前，先破除桩位置地面，开挖第一节桩孔，支第一节护壁模板，灌筑护壁混凝土。第一节护壁混凝土高出地面30～50cm，便于挡水和定位。第一节孔圈护壁应比下面的护壁厚100～150mm，上、下护壁间的搭接长度不得小于50mm。中心线应与桩孔轴线重合，偏移控制在0～50mm，其轴线的垂直度允许偏差不大于0.3%。每两节护壁必须进行桩的中心位置和垂直度检查一次，以保证桩的垂直度。在地质条件较好的土层中，每开挖1m深，即施工混凝土护壁，在容易发生坍塌的粉细砂层中，每开挖0.5m深，即施工混凝土护壁

随着开挖的完成，清理桩孔壁淤泥，复核桩孔垂直度和直径，按设计图纸插入竖向钢筋并保证向下预留长度为35d，再布设环向箍筋并绑扎成形，及时安设模板。护壁模板采用组合式异形钢模板，模板由四块拼装组成，模板间用U型卡连接，同时以利拆除每节护壁适当设置L形调节缝板。本护壁混凝土上部厚150mm，下部厚100mm，上节护壁的下部应嵌在下一节护壁的上部混凝土中，上下搭接50mm，桩孔开挖后应尽快灌注护壁混凝土并振捣密实。待护壁砼达到一定强度时进行拆模工作。护壁砼浇筑见图4.1-2。

4.2 机械成孔垂直度控制技术

成孔时，要确保钻机定位准确、水平、稳固。钻机定位后，用钢丝绳将护筒上口挂带在钻架底盘上，成孔过程中，钻机塔架头部滑轮组、回转器与钻头始终保持在同一铅垂线上，保证钻头在吊紧的状态下钻进。成孔直径须达到设计桩径。

当挖孔至设计深度时，对成桩孔径、桩底标高、桩位中线、垂直度、虚土厚度、嵌入深度进行全面测定，做好施工记录。

4.3 定位器安装、定位施工技术

定位器是钢管柱施工精度控制的关键工序，施工控制坚持做到安装前放线，安装后重新复核安装位置。

4.3.1 自动定位器的原理及作用

钢管柱采用上下两端同时定位法固定。钢管柱下端定位主要依赖于自动定位器，上端用花篮螺栓调节定位。自动定位器是一种预先加工的装置，精确校正其平面位置、高程和垂直度后，上端固定于挖孔桩护壁预埋钢板上，浇筑桩基混凝土后其下端锚固于桩基混凝土中。其构造特点决定了可实现对钢管柱的引渡、限定、精确定位的功能。

4.3.2 自动定位器的安装

自动定位器的安装首先在地面加工好预埋钢板和定位器支撑钢板，第一步：待基础桩混凝土达到强度后，在井口将标高控制点投测于挖孔桩护壁上，采用悬挂钢尺精确定出定位器支撑钢板顶面标高（既定位器底板底面标高），第二步：安装好支撑钢板并浇筑钢管柱基础桩剩余60cm高范围混凝土。第三步：在支撑钢板上焊接安装定位器，采用激光垂准仪以和吊线锤相结合的方法确定定位器中心。

4.4 钢管柱安装垂直度控制

4.4.1 定位器定位测量

定位器的中心点确定先从地面用锤球将桩心引至钢管柱基础顶面上，精确定出定位器的中心位置，以之为依据指导定位器的初定位安装。其后将1/20万的投点仪复核定位器中心位置，将桩心直接投测于定位器中心指挥定位器精确定位，直至安装完毕。为避免投点仪投点视镜不铅垂误差，每次投点时按90度变化四个方向，如点位均落于同一点时，即是桩心。否则会产生四个方向点A、B、C、D并行成一个四边形，此时，取四边形的中心点O，即是桩心。

4.4.2 钢管柱体吊装就位测量控制

根据孔口轴线点位，用线绳拉出孔中心点，钢管由履带吊车吊装，在管底靠近孔口位置处停止，调整吊车大臂确保钢管中心与孔中心重合，吊车大臂不动，垂直下降。

管柱一次整体吊放入孔，中间不接驳。出厂前，在上节法兰盘底加肋板上对称焊接设置一对吊耳，同时在吊耳侧加焊肋板，以确保柱体处于最不利位置时，吊耳不发生侧翻破坏现象。准备工作完成后，采用两台25吨履带吊相互配合作业。一台主吊，另一台吊车辅助吊装，以防止钢管柱底部戳地变形。操作时一台吊车在钢管柱上端两点起吊钢管柱，同时另一台吊车起吊钢管柱底部，使钢管柱上端起吊过程中，其底部脱离地面。辅助吊车缓慢放绳，待钢管柱完全垂直吊离地面，且相对稳定后，将其与辅助吊车分离。对准桩位，下放钢管柱，慢插入孔，钢管柱底部可直接嵌入定位器，其管端稳固座落于定位器环行定位板上，通过复核钢管柱顶标高确定柱底与定位器的吻合程度。然后对柱上端精确定位，柱上端采用轴线重合的方法确定，既在钢管柱下吊前确定好钢管柱的轴线，根据护壁（钢护筒或人工护壁）上定位的轴线吊线锤确定钢管柱柱顶的位置。由于钢管柱下端平面位置、标高、垂直度已由定位器确定，钢管柱上端空间位置校定后，即可认为柱顶与柱底在垂直方向投影重合，钢管柱位置已精确定位。柱顶钢筋待柱芯混凝土浇筑完毕后插入固定。

5 结束语

在本工程中，对定位器安装环节分解为两步骤，既多增加了安装支撑垫板工序，大大的降低了施工测量控制难度，加快了施工进度。目前，此基坑开挖工作已经完成，通过验收检查，该工程施工的钢管柱垂直度在允许的偏差范围内，柱芯混凝土完整性好，说明此施工方法切合实际，最大限度的缩短了施工工期，对于同类施工具有指导作用。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。