蓋挖逆作法地鐵車站中柱及基樁施工工藝優化

張子真 丁海明 炊鵬飛 金建申

（中建交通建設集團有限公司，100161，北京∥第一作者，助理工程師）

蓋挖逆作法地鐵車站中柱及基樁施工工藝優化

張子真 丁海明 炊鵬飛 金建申

（中建交通建設集團有限公司，100161，北京∥第一作者，助理工程師）

以北京地鐵14號線東湖渠站工程為例，對蓋挖逆作法中柱及中柱基樁施工中鋼套筒、定位器施工工藝進行了優化。與現有施工工藝相比，新工藝具有材料省、施工質量便于控制、操作簡便的優點，具有一定的經濟效益，對類似工程施工具有一定的參考意義。

地鐵車站；蓋挖逆作法；施工工藝；鋼套筒；定位器

First-author'saddressChina Construction Communications Engineering Group Co.，Ltd.，100161，Beijing，China

處于城市中心地帶地鐵車站采用明挖法施工會阻斷地面交通，而蓋挖逆作法能最大限度地減小施工占地面積，不中斷交通，因此近年來得到了廣泛應用。文獻［1］結合天津站交通樞紐工程，研究了蓋挖逆作法中間樁施工工藝和鋼管柱定位方法。文獻［2］結合南京地鐵1號線新街口站研究了地鐵車站逆作法鋼管柱的定位方法。文獻［3］結合北京地鐵4號線動物園站研究了中間樁施工技術和鋼管柱定位方法。各施工方法的原理基本相同，但均有改進的空間，本文結合北京地鐵14號線22合同段東湖渠站工程實踐，對蓋挖逆作法車站中樁柱施工工藝進行優化，取得了良好的經濟效益。

1 工程概況

北京地鐵東湖渠站位于廣順北大街下，沿南北布置。車站等級為3級，車站采用12 m島式站臺，雙柱三跨式混凝土結構，標準段凈寬19.5 m，總凈長255 m，有效站臺長度為138 m，車站中心覆土約4.4 m。車站共設5個出入口通道（4個出入口、1個消防通道）及2組4個風亭。車站中柱基礎采用Φ1 800 mm鉆孔灌注樁（中樁），中柱采用Φ700 mm鋼管混凝土柱。車站橫斷面圖如圖1所示。

圖1 地鐵東湖渠站標準段橫斷面圖

2 中柱及基樁施工工藝流程

地鐵東湖渠站采用蓋挖逆作法施工，中樁柱施工采用鋼套筒護壁，中樁柱施工工藝流程如圖2所示［4］，中柱基樁及中間柱施工工藝如圖3、圖4所示。

3 鋼套筒加工參數優化

文獻［1］介紹的中間樁施工技術中，鋼套筒采用上、中、下3節。上節與中節采用外法蘭連接，中節和下節采用內法蘭連接。待鋼管柱核心混凝土灌注完成后，人工將內法蘭螺栓擰開，然后用千斤頂和吊車將上中節鋼套筒拔出，實現循環利用，鋼套筒布置形式如圖5所示。

圖2 東湖渠站中柱及基樁施工工藝流程圖

圖3 中間樁施工工藝

圖4 鋼管柱的安裝工藝

圖5 “騰瑞振”式三節鋼套筒

因為上、中節鋼套筒用外法蘭連接，所以拔出阻力由鋼套筒自重、鋼套筒與土的動滑動摩擦力和外法蘭盤與土體的咬合力組成，見式（1）。

式中：

Ff——拔出阻力；

G——鋼套筒自重；

μ——鋼板與土的動滑動摩擦系數；

k——土的靜止側壓力系數；

γ——土的重度；

D——鋼套筒外徑；

h——上中節鋼套筒總長；

f——外法蘭盤與土體的咬合阻力。

鋼套筒拔出過程中，外法蘭盤會帶動三角形區域的土體一起向上移動，其作用類似一個土楔體，不斷擠密周邊土體（見圖6），并受到阻力f。顯然，f會非常大，它將增加鋼套筒拔不出來的可能性，這樣就只能做切割處理，影響了重復利用的設計初衷，如圖7所示。

研究生教育過程是導師與研究生的雙向活動，師生心理和情感交流貫穿始終，師生關系直接影響著研究生培養的最終質量。應將心理交流和情感教育作為研究生教育過程的紐帶，在導師營造濃郁的學術氛圍及和諧的生活情境時，本著師生平等的思想，建立和諧的師生心理關系，實現師生共情;通過師生優勢互補、教學相長，實現師生共贏。

圖6 外法蘭盤上的土楔體

圖7 鋼套筒的切割處理

東湖渠站采用4節鋼套筒連接的形式解決，既可方便地分節安裝鋼套筒，又可避免外法蘭盤所帶來強大阻力的問題。具體做法是：第1節與第2節用內法蘭連接（如果加工成整體，因過長而無法在城市內運輸），第2節和第3節用內法蘭連接；第3節和第4節用外法蘭連接，如圖8所示。吊裝時將把第4節與鋼筋籠焊接成整體吊放并在孔口臨時固定，然后將第1～3節鋼套整體吊放并與第4節鋼套筒在孔口外法蘭連接，最后整體吊放到設計標高，并對上口進行固定。待定位器安裝完成后，人工將第2～3節鋼套筒間內法蘭螺栓擰開，然后用千斤頂和吊車將第1～2節鋼套筒拔出，實現循環利用。拔出鋼套筒所受阻力只有鋼套筒自重和鋼套筒與土的動滑動摩擦力，拔出操作更容易實現。鋼套筒拔出影像如圖9所示。

第3節鋼套筒設計長度為1 m，其主要作用有三點：

（1）起到內外法蘭的過渡作用，操作人員在地面進行兩次吊裝構件的外法蘭連接，增加施工安全性。

圖8 四節鋼套筒形式

圖9 鋼套筒的拔出

（2）鋼套筒及基樁鋼筋籠吊裝分2次完成，增加吊裝安全性，同時，施工中避免使用更大型吊車，減少了施工成本。

（3）第3節鋼套筒的長度可根據地面標高和樁頂標高的不同而適當調整，方便鋼套筒的循環利用。

4 定位器形式優化

文獻［3］所介紹的鋼管柱定位技術中，定位器底板輪廓為圓形，導向板呈十字布置，相互分開，如圖10所示。這種定位器的優點是造型美觀，缺點是不容易加工，材料浪費嚴重，導向板相互分離穩定性不足，錨固力不足，錨固混凝土不易飽滿。為了彌補這種缺陷，東湖渠站采用十字板定位器，不僅節約鋼材，而且安裝方便，穩定性好，如圖11所示。

十字板定位器底板采用3塊長方形鋼板焊成，因為導向板可以起到肋板的作用，所以十字底板的剛度和強度都可以滿足要求，這種底板比開孔圓形底板更節省鋼材，重量更輕，安裝也更容易。相同的鋼管柱采用兩種定位器安裝，十字板定位器可以比圓形定位器節省46.67%的鋼材。圓形定位器導向板是采用4塊完全相同的梯形鋼板對稱焊接在底板

圖10 圓形定位器示意圖

圖11 十字板定位器示意圖

5 定位器安裝措施優化

文獻［2］介紹了南京新街口站鋼管柱十字板定位器的安裝方法（如圖12）。首先，在地面將定位器的預埋安裝腳焊接在下節鋼套筒壁的設計位置上，在鋼套筒吊放過程中嚴格控制其筒頂標高，從而精確控制安裝腳標高。然后，由井口將標高控制點投測于鋼套筒壁上，將柱心投測于樁頂基表面，根據實測的柱心位置在地面修整十字板四肢長度，用吊車將定位器及其配件吊入樁孔，施工人員在定位器預埋安裝腳上焊接定位器連接板，將定位器安裝就位。通過調節螺栓調節定位器標高，推移定位器調節其柱心位置。精確校核其平面位置、標高、垂直度后，緊固定位器調節螺栓。

這種方法的缺點是配件過多，安裝過程復雜，安裝腳標高控制方法過于理想化。實際操作中，因為鋼套筒長度制作誤差、地面渣土堆積、工人熟練程度變動等影響，鋼套筒頂不可能嚴格處于設計標高，致使安裝腳標高也會受嚴重影響。定位器需要在十字板末端沖切出4個馬蹄形孔洞，這增加了制作的難度。東湖渠站采用了更簡單的安裝方法，不僅過程簡單，成本低廉，還能保證安裝精度，其過程是：

（1）在鋼套筒頂測放鋼管柱十字軸線，同時在孔底測放定位器標高控制點，標記于鋼套筒內壁上，然后施工人員將定位器、4根長1 120 mm的HRB 400Φ25鋼筋吊入孔底，并做好通風、電氣焊的準備工作。

（2）用4根長1 120 mm的HRB 400Φ25鋼筋在孔底焊一個框架，其鋼筋頂面標高要等于定位器底板頂標高減去20 mm（鋼底板厚），如圖13a）。

（3）從鋼套筒頂用激光投點儀將鋼管柱中心點投至孔底，工人將定位器抬放至鋼框架上，依據激光投射點調整定位器中心，采用放墊片的方法依據四個方向的標高控制點調整定位器底板頂標高，如圖13b），定位器位置確定后焊接在鋼框架上。

圖12 新街口站鋼管柱定位器安裝示意圖（未畫錨筋）

圖13 定位器安裝示意圖

在現場焊接鋼框架能更好地適應鋼套筒標高變動，且操作簡單，材料充裕而價格低廉，不必經過特殊加工。定位器在鋼框架平面內滑動尋找坐標，比南京新街口所用方法更簡單，而激光投射亮點可以保證坐標的精度。定位器的標高可以用卷尺來確定，需要事先通過測量確定鋼套筒的準確標高，以保證定位器標高正確。

6 結語

本文以北京地鐵14號線工程東湖渠站為工程依托，通過借鑒以往施工經驗，對蓋挖逆作地鐵車站中柱及基樁采用鋼套筒護壁施工工藝進行總結和優化得出以下結論：

（1）蓋挖逆作法地鐵車站中柱及基樁施工采用鋼套筒護壁施工工藝時，鋼套筒可分為4節。1-2節、2-3節間內法蘭連接，3-4節間外法蘭連接，將1-2節拔出重復利用。采用該分節方式，可增大鋼套筒重復利用的幾率，同時可增加施工的安全性和經濟型。

（2）鋼管柱定位器可采用十字板式定位器。相比圓形定位器，更加節省材料、定位器混凝土澆筑質量易控制，錨固強度更高。

（3）十字板定位器安裝采用鋼筋框架定位法，使用鋼卷尺、紅外投點儀等配合定位。在保證安裝精度的同時，操作更簡便。

［1］ 滕瑞振.蓋挖逆作法作業中間樁柱施工技術［D］.上海：上海交通大學，2009.

［2］ 楊開武，徐桂珍，蘇藝.富水條件下蓋挖逆作地鐵車站中間柱施工技術［J］.都市快軌交通，2007，20（1）：64.

［3］ 鄭騏.蓋挖逆作法地鐵車站的中間樁施工技術［J］.市政技術，2009，27（5）：498.

［4］ 炊鵬飛，梁俊峰，王守龍，等.蓋挖逆作法地鐵車站中柱及基樁施工技術［J］.鐵道建筑，2013（5）：84.

Improvement of Top-down Inverse Method in Construction of Middle Pile and Column at Subway Station

Zhang Zizhen，Ding Haiming，Chui Pengfei，Jin Jianshen

Based on the project of Donghuqu Station on Beijing metro Line 14，the construction of middle pile and column in top-down inverse method，including the steel sleeve，the shape and the fixing of locator，is improved.Compared with the current cionstruction technology，this new one could save more materialand simplify the operating procedure for control，thus has more economic benefits.It could be taken as a reference for similar enginerring projects.

subway station；top-down inverse method；construction way；steel sleeve；locator

TU 94+1∶U 231.3

2012-11-26）