液壓垂直插入鋼管在逆作法施工深基坑的應用

韓崢

摘 要：隨著軌道交通的大力發展和城市地下空間的開發利用，逆作法施工深基坑中間支撐樁廣泛用于高層建筑多層地下室和軌道交通地下車站等多層地下結構的施工，特別是近年來我國客運專線與城市軌道交通共用的交通樞紐工程和地鐵換乘車站的地下空間多為負3至4層，深度一般為-25 m至-32 m，基本都采用逆作法施工。該文結合某地鐵換乘車站工程-20m以下樁基工程逆作法“一樁一柱”實例，介紹了樁基混凝土澆筑后采用液壓垂直插入機安裝鋼管柱施工技術，可供同類工程參考。

關鍵詞：液壓垂直插入 鋼管柱 定位 應用

中圖分類號：TU753 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（c）-0133-02

1 工程概況

某市地鐵換乘車站，主體結構地下四層多跨框架結構，采用蓋挖逆作法施工，在沖孔樁頂混凝土中插入永久性鋼管柱作為施工階段的豎向支撐結構，鉆孔灌注樁兼做使用階段的抗拔樁。本項目一期工程中的共計有89根沖孔灌注樁，每根樁均插入鋼管柱作為永久結構柱施工，鋼管柱作為施工階段的豎向支撐結構，鉆孔灌注樁兼作使用階段的抗拔樁，因此本工程具有以下特點：單樁承載力大，樁直徑大，深度深，永久性鋼管柱垂直度偏差小于l/500（l為鋼管柱的長度）。鋼管柱直徑分別為1.5 m及0.9 m兩種，其下部沖孔樁樁徑分別為2.5 m及1.8 m兩種（其中28根鋼管柱直徑1.5 m的樁頂標高從地面至沖孔樁混凝土面深度為19.2 m；16根鋼管柱直徑0.9 m的樁頂標高從地面至沖孔樁混凝土面深度為15.6 m。

2 液壓垂直插入鋼管施工

液壓垂直插入鋼管施工是一種使工作中底部基礎樁與上部結構柱（鋼管柱）連接的施工方法。施工中采用液壓插入機，在基坑內施工支撐樁（沖孔樁）澆筑至基坑底標高后，在砼初凝前，將底端封閉的永久性鋼管柱插入支撐柱（沖孔樁）中，直到插入至設計標高的施工方法。（1）鋼管柱安裝前的基本要求。鋼管柱所有材料均為q345b，鋼管柱的焊縫為全熔透ⅰ級，外表面不得出現凹凸不平的現象，必須平整、光潔。對于φ900 mm的鋼管柱底部法蘭最大直徑不宜超過1.1 m，對于φ1500 mm的鋼管柱底部法蘭最大直徑最好在1.80 m之內。鋼管柱底部需加工成錐臺形，錐形中心與鋼管柱中心吻合。鋼管柱在地面以下有一定的深度，為確保插入機能將鋼管柱送至設計標高，在安裝鋼管柱時需加接一根工具柱，工具長度不小于插入機的高度+鋼管柱頂在地面以下的深度0.5 m，并且工具柱加工時表面平整，豎向焊縫為同一側直縫，工具柱直徑及壁厚與鋼管柱相同。（2）鋼管柱焊接。為保證鋼管柱與工具柱連接整體順直，特設置鋼管柱加工平臺。該平臺底部設置鋼筋砼臺墩，尺寸為2 m×3 m，平臺與臺墩采用鋼筋焊接固定，加工平臺設置四個，其標高相同、中線一致。鋼管柱與工具柱放置在平臺后，工具柱對入內襯管后，在工具柱與鋼管柱頂面和側面各設置一條控制線，以保證鋼管柱與工具柱整體順直，調直后采用電焊四面對稱固定。本工程施工的鋼管柱在地面以上，考慮液壓垂直插入機施工要求，鋼管柱垂直插入時必須采用工具柱將鋼管柱送入至設計標高，鋼管柱與工具柱采用電焊連接，工具柱可以回收再次利用，這樣可以節約施工成本。在焊接工具柱時，為防止焊接變形特采用兩臺交流兩電焊機同時對稱作業，并且每焊接50 cm就要檢查鋼管柱與工具柱的整體順直度，如發現偏位及時予以糾偏。（3）場地要求。為滿足100 t、50 t履帶吊機、砼攪拌車現等大型設備進場作業需要，對履帶吊行走路線進行路基處理，本工程采用石碴和廢磚碴鋪設，樁周邊場地采用砼硬化地面，采用c25砼，內鋪直徑12@0.2 m雙向單層鋼筋。在沖孔灌注樁澆灌完成后，馬上撤走沖孔樁機，進行清理、整平，以確保液壓插入機械就位、定位的穩固、準確。（4）灌注樁砼要求。樁的砼緩凝時間不小于15 h，其中砼運輸時間按1 h計算，砼灌注時間按3～4 h計算，垂直插入機就位按2 h計算，插入鋼管柱時間按5～7 h計算，合計時間約13 h，考慮其他原因砼15 h后二次攪拌坍落度不小于100 mm，不分層離析有較好的和易性。（5）施工工藝流程。樁砼澆筑完成→插入機就位對中→調整插入機水平度→吊裝鋼管柱→插入鋼管柱→四周回填砂碎石→拆除工具柱和移機→鋼管柱內澆筑砼。（6）施工方法。①垂直插入機就位對中。在灌注樁砼前做好砼留樣工作，砼澆筑完畢后，對樁孔周邊進行清理和鋪設路基箱（路基箱尺寸為8 m×2.2 m×0.37 m）。路基箱鋪設完畢再進行樁位二次放樣，重新放出樁中心，并將十字線標記在護筒上，然后吊裝垂直插入機就位，液壓插入機根據定位器就位對中，將液壓插入機械的定位器中心與灌注樁樁位中心在同一垂直線上。②調整垂直插入機水平度。就位對中后，液壓插入機械可手動和自動調整水平度，并重新復核中心位置，滿足要求后即可吊裝性鋼管柱入孔。③吊裝鋼管柱。采用兩臺吊車多點抬吊，其中1臺100 t履帶吊機直接起吊下放，另1臺50 t履帶吊機輔助。雙機抬吊鋼管柱在空中翻轉垂直后，由100 t履帶吊單獨將鋼管柱垂直緩慢放入垂直插入機上。④垂直插入機液壓插入鋼管柱。鋼管柱吊放至插入機內，下入孔內至第二道法蘭后，另一臺吊車安裝插入機機械的內襯，內襯安裝完畢后，由插入機抱緊鋼管柱，并復測鋼管柱垂直度，同時在底部第一道法蘭處安裝高精度垂直度傳感儀，此時吊鋼管柱的吊機脫鉤，鋼管柱調直后垂直插入孔內，剛開始下放鋼管柱時，由于鋼管柱的自重，鋼管柱能自由下入孔內一定深度，由于鋼管柱底端封閉，當浮力大于鋼管柱重量后，由插入機將鋼管柱抱緊，用液壓插入裝置的液壓下壓力將鋼管柱下壓插入孔內，利用工具柱將鋼管柱插入至設計標高，當鋼管柱插至砼頂面后，將配重放入鋼管柱內減小浮力，并重新復測鋼管柱的垂直度，此時可根據插入機自身垂直儀、經緯儀及鋼管柱上安裝的垂直傳感器反應到電腦的信號來確定鋼管柱的垂直度，滿足垂直度要求后繼續下壓插入至砼中，如不滿足要求可調整插入機的水平度，直至鋼管柱垂直度滿足要求。⑤鋼管柱四周回填碎石。插入鋼管柱后10 h后，對鋼管柱四周進行砂或碎石回填，回填時在鋼管柱四周均勻填入，邊填邊將泥漿排，碎石回填高度與鋼管頂標高以下500 mm左右。⑥拆除送柱標準節垂直插入機移位。當鋼管柱四周回填碎石已固定鋼管柱中心位置，等留樣砼凝固后，即可割除鋼管柱與送柱工具柱連接部位，拆除動力站，由吊車將垂直插入機移位。⑦灌注鋼管柱內砼。下放導管進行鋼管柱內的砼灌注，鋼管柱內砼為干作業灌注，當灌注到法蘭部位時，需上下抽動導管使砼充分填筑法蘭底部的空隙，灌注到鋼管柱頂標高350～500 mm后停止灌注。（7）鋼管柱安裝施工要求和主要技術措施。插入鋼管柱施工要求：柱中心和基礎中心允許偏差±5 mm；柱頂面標高和設計標高允許偏差0～-20 mm；柱垂直度允許偏差

3 結語

（1）液壓垂直插入鋼管柱工法定位準確、單樁安裝施工周期短，大大節約了施工工期；垂直精度高，垂直度

參考文獻

[1] 張敏，陸宜川.蓋挖順作法一柱一樁高精度定位控制施工[J].建筑施工，2011（3）.

[2] 廖秋林，江紹忠，許寧，等.超深逆作鋼管柱垂直度控制施工技術[J].工程質量，2010（1）.

[3] 李建旺.HPE工法在天津地下交通樞紐工程施工中的應用[J].市政技術，201（4）.