地鐵車站蓋挖法中間樁柱施工技術(shù)

□文/趙夢(mèng)晨

地鐵車站蓋挖法中間樁柱施工技術(shù)

□文/趙夢(mèng)晨

通過對(duì)天津地鐵車站蓋挖法3種不同形式的中間樁柱施工流程、施工工藝以及關(guān)鍵控制點(diǎn)的介紹，分析了3種中間樁柱的特點(diǎn)和適用條件。

蓋挖法；中間樁柱；地鐵；車站

1　鋼格構(gòu)柱施工技術(shù)

1.1工程概況

天津地鐵5號(hào)線津塘路站車站主體長176.3 m，寬27.1～7.9m，為地下兩層三跨矩形框架結(jié)構(gòu)，側(cè)式站臺(tái)。車站主體采用蓋挖逆作法施工，共設(shè)36根中立柱，中立柱為永久、臨時(shí)結(jié)合立柱，在車站底板結(jié)構(gòu)尚未封閉前，承受地下各層已施作完畢的框架結(jié)構(gòu)自重及各種施工荷載，主體結(jié)構(gòu)使用階段下部灌注樁起抗拔作用，上部鋼格構(gòu)柱和鋼筋一起后澆混凝土形成車站永久立柱。

中立柱下部采用直徑φ2 000mm混凝土灌注樁，樁長為27(28根)、25.5 m(8根)，采用C35、P10水下混凝土。上部為型鋼格構(gòu)柱，采用4根L200mm×24mm等邊角鋼加上四周的綴板焊接而成，鋼材型號(hào)采用Q 345鋼，格構(gòu)柱橫斷面尺寸為550mm×550mm，長22.31（28根）、23.91 m（8根），錨入樁基5 m。中立柱累計(jì)沉降控制值≤20mm，平面位置允許偏差為±5mm，灌注樁垂直度允許偏差為3‰，鋼格構(gòu)柱垂直度允許偏差為1/500。

1.2施工工藝流程

鋼格構(gòu)柱施工流程和普通臨時(shí)格構(gòu)柱相比，多出了石屑回填格構(gòu)柱內(nèi)空隙和后澆混凝土兩個(gè)環(huán)節(jié)并且施工精度要求更高，具體施工流程見圖1。

圖1　鋼格構(gòu)柱施工工藝流程

1.3鋼構(gòu)筑施工關(guān)鍵控制點(diǎn)

1）鋼格構(gòu)柱與鋼筋籠連接。成孔驗(yàn)收合格后，利用吊車將灌注樁鋼筋籠抬起，最后吊裝入孔，灌注樁鋼筋籠頂下放至地面一定距離時(shí)（籠頭距地面5 m），用插杠橫穿鋼筋籠擔(dān)在操作平臺(tái)上。根據(jù)格構(gòu)柱錨入鋼筋籠的尺寸，在格構(gòu)柱標(biāo)高位置四周用墨線彈出水準(zhǔn)線利用吊車吊裝格構(gòu)柱至鋼筋籠內(nèi)，下放到墨線位置使用穿杠固定。將格構(gòu)柱的角鋼與鋼筋籠主筋在加強(qiáng)箍筋部位用φ25mm@1 000mm“井字形”定位鋼筋滿焊，無強(qiáng)勁箍筋部位用φ25mm短筋與主筋定位連接。

2）鋼格構(gòu)柱定位施工技術(shù)。為保證定位準(zhǔn)確，防止定位時(shí)產(chǎn)生位移偏差，現(xiàn)場使用專用定位器。定位器是由底座和定位盤兩部分組成，定位盤的尺寸為2.7 m×2.7 m×0.4 m，用15mm厚和10mm厚鋼板焊接制作，在定位盤四方向上有8根直徑32mm螺桿用于格構(gòu)柱角度及位置確定，在四個(gè)角處有4個(gè)吊孔用來格構(gòu)柱移動(dòng)。立柱樁鉆孔完成后，將鉆孔周邊泥漿、土等清理干凈。吊裝定位器，利用2臺(tái)成90°全站儀控制定位器的位置并測(cè)定定位器標(biāo)高。在定位器（預(yù)留孔）中間位置彈定位十字墨線，定位器在安置過程中利用全站儀進(jìn)行位置校準(zhǔn)并在已穩(wěn)固的定位器面板上做出標(biāo)記，調(diào)整定位器中心與樁孔中心、定位器四邊與格構(gòu)柱方位對(duì)齊；定位偏差＜3mm。

2　普通鋼管柱施工技術(shù)

2.1工程概況

天津文化中心交通樞紐Z1線文化中心站主體為地下三層三跨現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，基坑寬度25.7m，深度約26.3m，采用蓋挖順作法施工。結(jié)構(gòu)采用一樁一柱，底板以下支承樁采用φ2 200mm鉆孔灌注樁，設(shè)計(jì)樁長35 m，共71根，底板以上安裝φ1 000mm鋼管柱，鋼管柱內(nèi)澆注C50微膨脹混凝土，對(duì)蓋挖法結(jié)構(gòu)頂板起支撐作用。

鋼管的焊接件、連接件均采用20mm厚的Q 235B的鋼板加工，立柱中心線和基礎(chǔ)中心線允許偏差±5mm，柱頂及底板頂計(jì)標(biāo)高偏差0～-20mm，鋼管柱垂直度允許偏差1/1000（同時(shí)≯15mm）。

2.2施工工藝流程

普通鋼管柱施工工藝流程見圖2。

圖2　普通鋼管柱施工工藝流程

2.3普通鋼管柱施工關(guān)鍵控制點(diǎn)

1）普通鋼管柱與樁基的連接方法。基礎(chǔ)灌注樁鋼筋籠放入后下放鋼套筒，鋼套筒侵入樁基1 m，然后開始第一次澆筑混凝土至設(shè)計(jì)標(biāo)高（超灌1.5 m），待樁基混凝土達(dá)到強(qiáng)度要求后，人工下到鋼套管內(nèi)鉆除超灌混凝土，在清理后的混凝土面上安裝定位器并第二次澆筑混凝土固定，最后吊放鋼管柱固定并澆筑鋼管柱內(nèi)混凝土，見圖3。

圖3　鋼管柱與樁基連接

2）自動(dòng)定位器安裝。通過車站基準(zhǔn)控制點(diǎn)，利用全站儀確定鋼管柱中心的平面位置和高程，然后使用垂準(zhǔn)儀從上部將鋼管柱中心點(diǎn)轉(zhuǎn)投至孔底，根據(jù)上部轉(zhuǎn)投的中心點(diǎn)確定自動(dòng)定位器的位置與高程。自動(dòng)定位器在安裝時(shí)應(yīng)仔細(xì)調(diào)整其水平度，通過反復(fù)測(cè)量達(dá)到規(guī)定的精度要求。

3）普通鋼管柱定位與固定。鋼管柱采用上下兩端同時(shí)定位的方法。鋼管柱下端依靠自動(dòng)定位器，鋼管柱吊起后下方直接嵌入自動(dòng)定位器。上端則利用可調(diào)式螺桿進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)鋼管柱的平面位置進(jìn)行微調(diào)。鋼管柱上端位置確定后即可認(rèn)為鋼管柱已精確定位。

3　HPE液壓垂直插入鋼管柱施工技術(shù)

3.1工程概況

天津地鐵成林道站為5號(hào)線與地鐵4號(hào)線換乘車站。車站5號(hào)線部分為側(cè)式站臺(tái)、地下三層三跨矩形框架結(jié)構(gòu)，長241m，寬26.35m，采用蓋挖逆做法施工。中間樁、柱體系底板上部為φ1100mm和φ1200mm鋼管混凝土永久柱，永久柱下部部分為φ2200～φ3500mm擴(kuò)孔灌注樁、部分為φ2200mm直樁，有效樁長約為35、38m。鉆孔樁采用旋挖鉆機(jī)常規(guī)施工方法，上部鋼管柱安裝采用H PE工法，擴(kuò)孔樁采用AM工法施工。

鉆孔灌注樁使用為C35、P10水下灌注混凝土，樁頂累計(jì)沉降≤20mm，樁位偏差≤20mm，樁身垂直度允許偏差≤3‰。永久中間立柱采用鋼管混凝土，規(guī)格為φ1 100mm和φ1 200mm鋼管、Q 345B鋼，混凝土為C50自密實(shí)混凝土。永久鋼管柱柱頂累計(jì)沉降量≤20mm，定位偏差≤5mm，垂直度偏差≤1/500。

3.2施工工藝流程

HPE液壓垂直插入鋼管柱施工工藝流程見圖4。

圖4　HPE垂直插入鋼管柱施工工藝流程

3.3HPE液壓垂直插入鋼管柱施工關(guān)鍵控制點(diǎn)

1）鋼管柱制作技術(shù)要求。鋼管柱由大型制管設(shè)備制造，其主要制作流程為提供鋼管柱制作詳圖→原材料進(jìn)場→分料→下料→刨邊→卷筒→焊立縫→校圓→超聲波探傷→焊接環(huán)縫→超聲波探傷→綴件組裝→超聲波探傷→匯總保證資料→分批出廠。鋼管柱加工過程中，定期對(duì)鋼管柱的材質(zhì)，物理力學(xué)性能指標(biāo)、直徑、構(gòu)件長度、管口圓度、垂直度、彎曲矢高等項(xiàng)目進(jìn)行檢查。鋼管柱的加工質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

2）HPE液壓垂直插入鋼管柱定位技術(shù)。混凝土灌注完成后，重新放出樁位中心并將十字線標(biāo)記在護(hù)筒上。復(fù)核樁位后，將HPE液壓插入機(jī)械的定位器中心與基礎(chǔ)樁樁位中心在同一垂直線上，然后吊裝HPE垂直插入機(jī)就位，HPE液壓插入機(jī)根據(jù)定位器就位對(duì)中。就位對(duì)中后，HPE液壓插入機(jī)械可手動(dòng)、自動(dòng)調(diào)整水平度，并重新復(fù)核中心位置，滿足要求后即可吊裝永久性鋼管柱入孔。

3）HPE垂直插入機(jī)液壓插入永久性鋼管柱。永久性鋼管柱吊放至HPE垂直插入機(jī)內(nèi)，下入孔內(nèi)至第二道法蘭后，由HPE垂直插入機(jī)抱緊鋼管柱并復(fù)測(cè)永久性鋼管柱垂直度，滿足要求后垂直插入孔內(nèi)，剛開始下放永久性鋼管柱時(shí)，由于永久性鋼管柱的自重，鋼管柱能自由下入孔內(nèi)一定深度，當(dāng)浮力大于永久性鋼管柱重量后，由HPE垂直插入機(jī)將永久性鋼管柱抱緊，用液壓插入裝置的液壓下壓力將永久性鋼管柱下壓插入孔內(nèi)，永久性鋼管柱頂標(biāo)高都在地面以下一定的深度，因此在永久性鋼管柱頂部連接一根同直徑的工具柱，利用工具柱將永久性鋼管柱插入至設(shè)計(jì)標(biāo)高；當(dāng)永久性鋼管柱插至混凝土頂面后，重新復(fù)測(cè)永久性鋼管柱的垂直度，此時(shí)由垂直儀檢測(cè)永久性鋼管柱的垂直度，測(cè)定數(shù)據(jù)可根據(jù)電腦分析確定永久性鋼管柱的垂直度，滿足垂直度要求后繼續(xù)下壓插入至混凝土中；如不滿足要求可調(diào)整HPE垂直插入機(jī)的水平度，直至永久性鋼管柱垂直度滿足要求。

4　對(duì)比分析

根據(jù)3種中間樁柱的特點(diǎn)，對(duì)比分析見表1。

表13　種中間樁柱工藝特點(diǎn)

5　結(jié)論

1）鋼格構(gòu)柱作為臨時(shí)中間立柱使用較多，作為永臨結(jié)合的中間樁柱，由于其承載力低，主要用于上部荷載較小的車站。

2）普通鋼管柱施工工藝復(fù)雜，工期長，造價(jià)高且需要人工下到鋼套筒進(jìn)行鉆除作用，存在安全風(fēng)險(xiǎn)，目前在天津地區(qū)使用越來越少。

3）HPE液壓垂直插入鋼管柱操作簡單，施工精度易于控制，相比于普通鋼管柱縮短了工期，降低了造價(jià)，安全可靠，使用也越來越廣泛。

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.01.022

□TU473

□C

□1008-3197（2015）01-65-03

□2015-01-06

□趙夢(mèng)晨/男，1974年出生，高級(jí)工程師，碩士，天津市地下鐵道集團(tuán)有限公司，從事地鐵工程技術(shù)與管理工作。