地下鋼管柱逆作定位安裝澆筑施工工藝

□文/張 軍 李錦春 宋紅智

□李錦春、宋紅智/天津三建建筑工程有限公司。

地下鋼管柱逆作定位安裝澆筑施工工藝

□文/張 軍 李錦春 宋紅智

天津站地下交通樞紐采用蓋挖擬作法施工。文章主要介紹了其中地下鋼管柱的定位安裝和鋼管混凝土澆筑的施工工藝。

蓋挖逆作法；鋼管柱；定位；安裝

1 工程概況

天津站地下交通樞紐一標段長264m，寬73～105 m，地下3層，采用逆作法施工。地下各層均有地鐵通過的動荷載，地下1層頂板上覆土2m厚，南端地上有京津城際站房的局部基礎，采用φ1000mm的鋼管混凝土柱作為地下3層各層板、梁的結構柱。

鋼管柱下端埋入鋼筋混凝土灌注樁2.5m，鋼管柱底定位偏差要求＜5mm。灌注樁澆灌混凝土后需將鋼柱吊入樁孔定位安裝，在地下27m深處準確定位安裝鋼管柱難度很大。通過技術攻關，確定使用楔形引導式定位器的方法，保證鋼管柱柱底精確定位。

2 工藝特點

1）從地面到27m深度內直徑2.2m的樁孔采用了鋼護筒護壁，鋼護筒埋入灌注樁頭2.5m，解決了高水位軟土地基條件下大直徑樁孔塌方，有水無法進人操作的困難。

2）由人工進入鋼護筒內，在樁頭上測定鋼管柱中點位置，安裝定位器，定位器下半部如埋件，找準位置后可用灌漿料固定在樁頭上，定位器上半部是楔形十字鋼板，上小下大，定位器固定后吊入鋼管柱套在定位器的楔形引導板上，自動滑落到準確位置，實現鋼管柱的準確定位安裝。

3）該工藝與傳統盲插法相比定位準確、直觀、可測量，可確保鋼管柱的定位安裝質量，達到設計要求的垂直度和鋼管柱底定位精度。

3 施工方法

3.1 鋼護筒設計、制作和吊裝

1）鋼護筒的設計。鋼護筒上端高出地面0.7m，下端與鋼筋混凝土灌注樁搭接2.5m，以保證不滲水，鋼護筒的直徑小于灌注樁樁徑0.06m。壁厚10mm，內加22 mm厚40mm寬的環形肋板。

2）鋼護筒的制作。鋼護筒長28m，分為底節和上節兩節制作，底節與鋼筋籠焊接一起吊裝，一般長7～7.5 m，待鋼筋籠和底節護筒吊裝入孔內臨時固定后再焊上節護筒。

3）吊裝。先吊裝底節鋼護筒和灌注樁鋼筋籠入孔。吊裝入孔后臨時固定、摘取吊鉤，吊裝上節護筒與底節護筒對接，對接后將上下節護筒焊接牢固且不得透水。當焊接完成后，用相應噸位的起重機吊裝護筒和鋼筋籠。先起吊撤除空口底節護筒臨時固定件，緩緩入孔至設計標高固定。

3.2 護筒內泥漿、沉渣的清除及剔樁頭

1）護筒內泥漿、沉渣的清除。灌注樁混凝土澆灌完成后，及時采用大功率泥漿泵抽排10～15m深以上的泥漿及半固化的泥漿。筒內沉淀固化的泥漿先用旋挖鉆機挖出一部分，其余部分由人工使用短把鐵掀挖除。

2）剔樁頭。樁頭的超灌量控制在3～5m之間，鑿除樁頭混凝土分粗鑿和細鑿兩步施工。先用風鎬、大錘和鋼釬剔鑿至設計標高以上50mm；用小錘、鋒利扁鑿精細剔鑿到設計標高。

3）護筒內土方及碎混凝土的清除。人工挖土（泥）和剔除樁頭的碎混凝土塊需運出護筒。最初使用8t汽車吊垂直運出清除物，由于各樁孔多臺吊作業時互相影響且吊車荷載對大直徑樁孔護壁有不利影響，租賃費用高，專門研制了孔內雜物垂直吊運裝置。該裝置制作使用成本低，可制作多臺裝置同時施工，加快了施工進度。護筒內作業配有筒內上下人的爬梯、筒內安全防護罩和提物筒。

3.3 鋼管柱制作定位安裝

設計采用φ1000mm鋼管混凝土柱做為地下3層梁、板及其上部全部荷載的豎向支撐。

卷制鋼管時，卷管的方向應與鋼板壓延的方向一致。卷制鋼管前，應根據要求將板端開好坡口。為適應鋼管拼接軸線的要求，鋼管坡口應與鋼管軸線嚴格垂直。鋼管內不得有油漬等污垢，以保證鋼管內壁與混凝土緊密粘接。

3.4 定位器的安裝

穩定位器前，清除剔鑿的混凝土碎塊和粉末，用清水反復清刷樁頭面層和護筒內壁，護筒內壁清洗高度2.5～2.6m。

定位器頂有鋼管中心標識點，護筒內壁有標高控制線。按工程控制網用全站儀放出鋼管柱中心，在護筒頂端做出四點標記，掛十字線，從十字線交點掛線墜，用全站儀復測，中心點誤差≯2mm，見圖1。

圖1 埋設定位器對中

定位器按護筒壁標高線確定標高，定位器中心點與線墜尖點對準，用連接鋼板將定位器與護筒焊接固定。定位器底用楔形鋼板墊找平至符合標高要求，每處墊板不宜超過兩層，然后焊接固定。檢查標高及位置符合要求后，用灌漿料灌滿定位器底預埋部分與樁頭間的空隙。

3.5 鋼管柱吊裝定位

吊放鋼管柱前，拆出鋼護筒內爬梯、護罩、照明及清出所有工具和物品。鋼管柱底接近定位器時要慢慢下放至底。測定鋼管柱上標口高，確認鋼管柱底圓環已落實在定位器上，如果沒落實略起吊鋼管柱再次下放至落實。

在不脫鉤的情況下，用兩個微調校準器呈90°置于鋼管柱頂部加強環上，對照十字定位線調整鋼管柱頂位置，待位置調準后，用短鋼筋將鋼管柱頂與護筒焊接連牢，摘去吊具。最后澆筑部分混凝土將鋼管柱下端固定，見圖2。

圖2 鋼管柱定位安裝

3.6 鋼管柱混凝土澆筑

1）用導管半高拋法澆灌管內混凝土。用8t汽車吊將導管架吊到鋼護筒上口調正穩固，居中放置，然后接導管。導管直徑200mm，每節2或3m，導管接至距樁頂2.5～3.0m處，通過漏斗及導管灌注鋼管內混凝土。在澆灌混凝土時，隨時提升、拆管，避免導管埋在混凝土中，以保證半高拋混凝土的密實度。

2）樁孔直徑2～2.2m，鋼管柱直徑1m，設計要求鋼管柱與鋼護筒之間、樁頂向上返2.5m范圍內先澆筑強度等級C50混凝土進行埋深固定，從而保證鋼管柱不會左右搖擺，在樁頂上生根。

3）為使混凝土順利澆筑進鋼管柱與鋼護筒之間，吊裝鋼管柱之前在距鋼管柱底部2m位置處切割100 mm×200mm的洞口3個，每個間距1m，控制混凝土坍落度≮200mm，這樣就可以保證外返混凝土順利達到2.5m的埋深高度。

4）鋼管柱混凝土分兩步澆筑。第1步澆筑9m3混凝土，直接澆筑到鋼管柱在灌注樁內埋深標高處，C50混凝土按初凝時間10～12h配制；澆筑第2步混凝土的間隔時間控制在8h左右，在底層混凝土無流動性且初凝前澆筑。導管距離混凝土澆筑液面間距保持＜1.5 m，混凝土塌落度控制在180mm，澆筑混凝土過程中隨時使用測繩對鋼管柱外側超灌混凝土標高進行測量。鋼管柱混凝土澆筑完成后，在鋼管柱和護筒之間回填石屑，石屑邊回填邊搗實，回填到略高于地面。

管內混凝土質量用超聲波檢驗，逆作開挖后普驗用小錘輕敲檢驗，檢驗不密實時在缺陷處鉆孔注漿進行補強，補強后將鉆孔補焊封閉、磨平。

4 安全措施

1）在樁孔口設置不低于1.2m的護欄，孔內有安全爬梯、安全防護罩。孔內操作面有攝像頭連接地面監視器，實時監控孔內施工人員的狀況。孔內作業人員備有防毒面具、氧氣枕、防噪聲耳塞、戴安全帽、安全帶、穿防滑鞋。安全帶系有安全繩，安全繩系牢在孔口，施工人員上、下爬梯時，由安全監護人隨時調整安全繩的懸掛長度。在孔內施工時不得摘下安全帶，以備發生意外時急救使用。

2）孔內照明使用安全燈變壓器、專用防爆燈、12V電壓供電。孔內供電電纜架空與鋼護筒絕緣固定。孔內用電設備要求一機一閘一漏一箱并做好保護接零。作業時孔上有專用車隨時待命，有專業醫護保健人員，配備各種援救和急救設備、材料，發現異常情況隨時組織救援。

作業前使用空氣檢測儀檢測孔內空氣質量，用裝有小鳥的鳥籠放到孔底5min以上時間，當小鳥無異常反應時再下孔作業。作業時，用風機不斷地向孔內送入新鮮空氣，置換孔內的空氣。

3）在孔下嚴禁吸煙和動用明火。電焊施工前，進行孔內空氣檢驗，符合大氣空氣質量并加強送風方可電焊施工。

5 結語

采用上述工法定位安裝澆筑鋼管柱混凝土，質量達到了規范和設計要求。該工法工藝合理、技術先進，關鍵技術經過鑒定達到國內領先水平，經濟效益和社會效益顯著，在軟土地區地下工程逆作工程中很有推廣價值。

TU94

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1008-3197（2011）04-15-03

2011-04-01

張 軍/男，1959年出生，高級工程師，天津三建建筑工程有限公司，從事施工技術工作。

□李錦春、宋紅智/天津三建建筑工程有限公司。