地鐵車站鋼管混凝土柱施工技術(shù)

2016-06-08 14:23:56王俊

科技視界 2016年14期

王俊

【摘要】隨著近年來國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)憑其承載力高的特點在我國得到了廣泛應(yīng)用，本文以青島五四廣場站蓋挖法施工為背景，詳細介紹了鋼管混凝土柱的制作工藝、施工方法和措施，僅供同類工程參考。

【關(guān)鍵詞】鋼管混凝土柱；鋼管對接；精確定位

1 工程概況

1.1 工程簡介

五四廣場站位于香港中路與山東路相交處，沿香港中路呈東西向布置，車站有效站臺中心里程為K6+962.786，設(shè)計終點里程K7+058.286.本站為三號線與二號線換乘站。車站西北角為香格里拉大飯店，主體結(jié)構(gòu)設(shè)置變形縫。

本站主體總長度277.6m，標準段長44.8m，主體車站高度為16.3m。主體頂板最大覆土厚度：5.6m。車站主體圍護結(jié)構(gòu)采用樁+預(yù)應(yīng)力錨索與巖石錨桿相結(jié)合的形式，基坑深度：19.34m。

車站主體共181根鋼管柱，其中Φ600×16臨時鋼管柱8根，1200×600矩形鋼管柱4根（壁厚20mm），變形縫Φ600×16鋼管柱20根，Φ1000×20鋼管柱59根，Φ800×16鋼管柱90根（圖1）。

1.2 工程水文地質(zhì)

本施工區(qū)段地貌類型為剝蝕斜坡和山前侵蝕堆積坡地，所處地形變化不大。

地下水類型按賦存方式分為：第四系松散巖類孔隙水、塊狀基巖裂隙水兩類。

車站內(nèi)西側(cè)第四系土層不發(fā)育，東半側(cè)第四系土層較厚，賦水性較好，巖石全風化帶和強風化帶賦水性較差，地下水不豐富。地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性，對混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋具有弱腐蝕性，不需做特殊處理。

2 鋼管柱制作工藝

2.1 鋼管柱制作工藝流程（圖2）

2.2 鋼管柱制作工序操作要點

1）放樣、號料應(yīng)根據(jù)工藝要求預(yù)留制作和安裝的焊接收縮量；制作時切割、刨邊等加工余量。

2）切割后出現(xiàn)變形的零件，要矯正其平直度，質(zhì)量要求為局部撓曲矢高f的允許偏差值在1m范圍內(nèi)f≤1.0mm。

3）板材坡口加工及端面加工，為保證施工質(zhì)量，進行刨平加工，其加工余量不應(yīng)小于2.0mm。

4）組裝前，應(yīng)先檢驗合格，所有焊接面需按要求打磨。打磨范圍：焊縫邊緣每邊30-50mm，并不得有大于1mm的局部缺口。

5）鋼管卷制：在卷板過程中，應(yīng)注意保證管端平面與管軸線嚴格垂直。卷壓鋼板時，考慮到一次變形量不能太大，應(yīng)及時調(diào)整上滾間隙。鋼管卷制后應(yīng)在管端打上十字軸線并作標記。

6）鋼管焊接成型后，為消除焊接變形，應(yīng)采用機械校正，直至達到尺寸精度要求。機械校正無法完成的可用熱加工來校正。

7）鋼管對接時，為確保對接處的焊接質(zhì)量，采用全熔透焊縫。

8）鋼管柱制作焊接縱焊縫均采用自動埋弧焊焊接。施焊前應(yīng)清除焊絲上的油污和鐵銹，對焊劑進行烘焙至350℃～400℃，保溫2h。焊縫兩端設(shè)置引弧板和引出板。焊接完畢后，應(yīng)采用氣割切除引弧和引出板，并修磨平整，不得用錘擊落（圖3）。

3 施工方法

3.1 鋼管柱定位

利用車站控制網(wǎng)中的導(dǎo)線點，經(jīng)過全站儀和配套使用的激光垂準儀（既是激光垂準儀又是棱鏡基座）確定鋼管柱的中心，進行定位器精確定位，應(yīng)使誤差小于3mm。在投點儀投點時，每次投點按90°變化四個方向，如點位均落于同一點，即是樁心。否則會產(chǎn)生四個方向點，并形成一個四邊形，此時四邊形的中心點即為樁心，見圖4。

3.2 定位器安裝

通過垂準儀從孔口將鋼管中心點轉(zhuǎn)投至孔底。根據(jù)所投的中心點確定定位器中心，同時測設(shè)定位器的標高，然后固定定位器。定位器用預(yù)埋聯(lián)接螺栓固定，安裝時反復(fù)測量調(diào)整錨固腳的標高及水平度，定位器的安裝必須復(fù)測達到精度要求。

3.3 鋼管柱精確定位及固定

鋼管柱采用上、下兩端同時定位的方法定位。鋼管柱下端定位主要依賴于自動定位器，上端采用安裝3個方向花籃螺絲實現(xiàn)固定，上部中心精確定位與自動定位器的定位方法相同。將鋼管柱吊起，在鋼管柱底部嵌入定位器，然后對鋼管柱上端精確定位，上端鋼管柱之間設(shè)3根花籃螺絲的扣件，對鋼管柱位置進行微調(diào)。經(jīng)過對鋼管柱的花籃螺絲的精確校正，鋼管柱中心位置及垂直度滿足設(shè)計精度要求，并牢固焊接確保鋼管柱的穩(wěn)定性及強度。我們認為定位器一經(jīng)安裝就位就確定了中間鋼管柱的位置參數(shù)，因為鋼管柱下端的平面位置、高程、垂直度將由定位器來決定。

3.4 鋼管柱吊裝

成品鋼管直接運至施工現(xiàn)場，焊接完成經(jīng)過超聲波無損探傷后，可進行安裝。吊裝時柱中心對準相交線，同時用兩臺經(jīng)緯儀在十字相交軸線上測量垂直度。

3.5 鋼管混凝土澆筑

鋼管混凝土澆筑采用高位拋落無振搗法，其原理是利用混凝土從高位順鋼管下落時產(chǎn)生的動能達到振實混凝土。此方法施工效率高，無振動無噪音。

為避免鋼管柱底部出現(xiàn)蜂窩，在每次混凝土澆筑前，每次先澆灌一層水泥砂漿厚度約為10-15cm。

料斗的下口應(yīng)比鋼管的內(nèi)徑至少小100-200mm，以便混凝土下落時管內(nèi)的空氣能夠排除。

澆筑時的最大自由落下高度宜在5m以下，最大水平流動距離應(yīng)根據(jù)施工部位對混凝土性能的要求而定，最大不宜超過7m。

澆筑時應(yīng)防止模板、定位裝置的移動和變形。

分層澆筑混凝土時，應(yīng)在下一層混凝土初凝前將上一層混凝土澆筑完畢。

混凝土澆筑后，靜停過程中因氣泡溢出導(dǎo)致混凝土沉降，可在澆筑時適當提高所要求的標高。

4 結(jié)語

綜上所述，鋼管混凝土柱施工操作簡單，安全，易于推廣，施工設(shè)備和人員投入少，與定位后錨固方法相比，具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。