地铁车站盖挖法中间桩柱施工技术

2015-12-05赵梦晨

天津建设科技 2015年1期

关键词：格构定位器永久性

□文/赵梦晨

地铁车站盖挖法中间桩柱施工技术

□文/赵梦晨

通过对天津地铁车站盖挖法3种不同形式的中间桩柱施工流程、施工工艺以及关键控制点的介绍，分析了3种中间桩柱的特点和适用条件。

盖挖法；中间桩柱；地铁；车站

1　钢格构柱施工技术

1.1工程概况

天津地铁5号线津塘路站车站主体长176.3 m，宽27.1～7.9m，为地下两层三跨矩形框架结构，侧式站台。车站主体采用盖挖逆作法施工，共设36根中立柱，中立柱为永久、临时结合立柱，在车站底板结构尚未封闭前，承受地下各层已施作完毕的框架结构自重及各种施工荷载，主体结构使用阶段下部灌注桩起抗拔作用，上部钢格构柱和钢筋一起后浇混凝土形成车站永久立柱。

中立柱下部采用直径φ2 000mm混凝土灌注桩，桩长为27(28根)、25.5 m(8根)，采用C35、P10水下混凝土。上部为型钢格构柱，采用4根L200mm×24mm等边角钢加上四周的缀板焊接而成，钢材型号采用Q 345钢，格构柱横断面尺寸为550mm×550mm，长22.31（28根）、23.91 m（8根），锚入桩基5 m。中立柱累计沉降控制值≤20mm，平面位置允许偏差为±5mm，灌注桩垂直度允许偏差为3‰，钢格构柱垂直度允许偏差为1/500。

1.2施工工艺流程

钢格构柱施工流程和普通临时格构柱相比，多出了石屑回填格构柱内空隙和后浇混凝土两个环节并且施工精度要求更高，具体施工流程见图1。

图1　钢格构柱施工工艺流程

1.3钢构筑施工关键控制点

1）钢格构柱与钢筋笼连接。成孔验收合格后，利用吊车将灌注桩钢筋笼抬起，最后吊装入孔，灌注桩钢筋笼顶下放至地面一定距离时（笼头距地面5 m），用插杠横穿钢筋笼担在操作平台上。根据格构柱锚入钢筋笼的尺寸，在格构柱标高位置四周用墨线弹出水准线利用吊车吊装格构柱至钢筋笼内，下放到墨线位置使用穿杠固定。将格构柱的角钢与钢筋笼主筋在加强箍筋部位用φ25mm@1 000mm“井字形”定位钢筋满焊，无强劲箍筋部位用φ25mm短筋与主筋定位连接。

2）钢格构柱定位施工技术。为保证定位准确，防止定位时产生位移偏差，现场使用专用定位器。定位器是由底座和定位盘两部分组成，定位盘的尺寸为2.7 m×2.7 m×0.4 m，用15mm厚和10mm厚钢板焊接制作，在定位盘四方向上有8根直径32mm螺杆用于格构柱角度及位置确定，在四个角处有4个吊孔用来格构柱移动。立柱桩钻孔完成后，将钻孔周边泥浆、土等清理干净。吊装定位器，利用2台成90°全站仪控制定位器的位置并测定定位器标高。在定位器（预留孔）中间位置弹定位十字墨线，定位器在安置过程中利用全站仪进行位置校准并在已稳固的定位器面板上做出标记，调整定位器中心与桩孔中心、定位器四边与格构柱方位对齐；定位偏差＜3mm。

2　普通钢管柱施工技术

2.1工程概况

天津文化中心交通枢纽Z1线文化中心站主体为地下三层三跨现浇钢筋混凝土框架结构，基坑宽度25.7m，深度约26.3m，采用盖挖顺作法施工。结构采用一桩一柱，底板以下支承桩采用φ2 200mm钻孔灌注桩，设计桩长35 m，共71根，底板以上安装φ1 000mm钢管柱，钢管柱内浇注C50微膨胀混凝土，对盖挖法结构顶板起支撑作用。

钢管的焊接件、连接件均采用20mm厚的Q 235B的钢板加工，立柱中心线和基础中心线允许偏差±5mm，柱顶及底板顶计标高偏差0～-20mm，钢管柱垂直度允许偏差1/1000（同时≯15mm）。

2.2施工工艺流程

普通钢管柱施工工艺流程见图2。

图2　普通钢管柱施工工艺流程

2.3普通钢管柱施工关键控制点

1）普通钢管柱与桩基的连接方法。基础灌注桩钢筋笼放入后下放钢套筒，钢套筒侵入桩基1 m，然后开始第一次浇筑混凝土至设计标高（超灌1.5 m），待桩基混凝土达到强度要求后，人工下到钢套管内钻除超灌混凝土，在清理后的混凝土面上安装定位器并第二次浇筑混凝土固定，最后吊放钢管柱固定并浇筑钢管柱内混凝土，见图3。

图3　钢管柱与桩基连接

2）自动定位器安装。通过车站基准控制点，利用全站仪确定钢管柱中心的平面位置和高程，然后使用垂准仪从上部将钢管柱中心点转投至孔底，根据上部转投的中心点确定自动定位器的位置与高程。自动定位器在安装时应仔细调整其水平度，通过反复测量达到规定的精度要求。

3）普通钢管柱定位与固定。钢管柱采用上下两端同时定位的方法。钢管柱下端依靠自动定位器，钢管柱吊起后下方直接嵌入自动定位器。上端则利用可调式螺杆进行调节，对钢管柱的平面位置进行微调。钢管柱上端位置确定后即可认为钢管柱已精确定位。

3　HPE液压垂直插入钢管柱施工技术

3.1工程概况

天津地铁成林道站为5号线与地铁4号线换乘车站。车站5号线部分为侧式站台、地下三层三跨矩形框架结构，长241m，宽26.35m，采用盖挖逆做法施工。中间桩、柱体系底板上部为φ1100mm和φ1200mm钢管混凝土永久柱，永久柱下部部分为φ2200～φ3500mm扩孔灌注桩、部分为φ2200mm直桩，有效桩长约为35、38m。钻孔桩采用旋挖钻机常规施工方法，上部钢管柱安装采用H PE工法，扩孔桩采用AM工法施工。

钻孔灌注桩使用为C35、P10水下灌注混凝土，桩顶累计沉降≤20mm，桩位偏差≤20mm，桩身垂直度允许偏差≤3‰。永久中间立柱采用钢管混凝土，规格为φ1 100mm和φ1 200mm钢管、Q 345B钢，混凝土为C50自密实混凝土。永久钢管柱柱顶累计沉降量≤20mm，定位偏差≤5mm，垂直度偏差≤1/500。

3.2施工工艺流程

HPE液压垂直插入钢管柱施工工艺流程见图4。

图4　HPE垂直插入钢管柱施工工艺流程

3.3HPE液压垂直插入钢管柱施工关键控制点

1）钢管柱制作技术要求。钢管柱由大型制管设备制造，其主要制作流程为提供钢管柱制作详图→原材料进场→分料→下料→刨边→卷筒→焊立缝→校圆→超声波探伤→焊接环缝→超声波探伤→缀件组装→超声波探伤→汇总保证资料→分批出厂。钢管柱加工过程中，定期对钢管柱的材质，物理力学性能指标、直径、构件长度、管口圆度、垂直度、弯曲矢高等项目进行检查。钢管柱的加工质量应符合设计及规范要求。

2）HPE液压垂直插入钢管柱定位技术。混凝土灌注完成后，重新放出桩位中心并将十字线标记在护筒上。复核桩位后，将HPE液压插入机械的定位器中心与基础桩桩位中心在同一垂直线上，然后吊装HPE垂直插入机就位，HPE液压插入机根据定位器就位对中。就位对中后，HPE液压插入机械可手动、自动调整水平度，并重新复核中心位置，满足要求后即可吊装永久性钢管柱入孔。

3）HPE垂直插入机液压插入永久性钢管柱。永久性钢管柱吊放至HPE垂直插入机内，下入孔内至第二道法兰后，由HPE垂直插入机抱紧钢管柱并复测永久性钢管柱垂直度，满足要求后垂直插入孔内，刚开始下放永久性钢管柱时，由于永久性钢管柱的自重，钢管柱能自由下入孔内一定深度，当浮力大于永久性钢管柱重量后，由HPE垂直插入机将永久性钢管柱抱紧，用液压插入装置的液压下压力将永久性钢管柱下压插入孔内，永久性钢管柱顶标高都在地面以下一定的深度，因此在永久性钢管柱顶部连接一根同直径的工具柱，利用工具柱将永久性钢管柱插入至设计标高；当永久性钢管柱插至混凝土顶面后，重新复测永久性钢管柱的垂直度，此时由垂直仪检测永久性钢管柱的垂直度，测定数据可根据电脑分析确定永久性钢管柱的垂直度，满足垂直度要求后继续下压插入至混凝土中；如不满足要求可调整HPE垂直插入机的水平度，直至永久性钢管柱垂直度满足要求。