淺析半蓋挖車站鋼管柱施工質量控制要點

張廉卿

（中鐵隧道集團二處有限公司 河北三河 065201）

前言

臺東站為青島地鐵1號線、2號線的十字換乘站，位于市北區臺東一路與人和路交叉口，2號線臺東站沿臺東一路東西走向布置，采用半蓋挖法施工，其中北側蓋板下方共設40根φ800mm的鋼管柱，采用逆作法施工，柱下設φ2000mm混凝土灌注樁基礎。鋼管柱作為車站主要豎向承載和傳力結構，對車站的安全性起著決定性作用，本文主要結合青島地鐵2號線臺東站鋼管柱施工經驗，對施工過程質量控制要點進行總結、歸納，為類似工程施工提供參考依據。

1 鋼管柱施工工藝

青島地鐵2號線臺東站北半幅頂板下方鋼管柱采用沖擊鉆成孔，成孔后灌注柱下基礎混凝土并安放鋼護筒抽排孔內泥漿，泥漿抽排干后安放鋼管柱、澆筑柱內混凝土，并對柱外空隙回填粗砂，從而完成整個鋼管柱施工，具體施工工藝流程見下：

測量定位→沖擊鉆成孔-安放基礎鋼筋籠、鋼護筒→灌注柱下基礎→抽排孔內泥漿、人工鑿除浮漿→安裝定位器→澆筑混凝土（標高至定位器頂面）→安裝鋼管柱→澆筑混凝土（標高至車站底板以下20cm）→灌注柱內混凝土→回填孔外粗砂。

圖1

2 施工過程質量控制要點

2.1 成孔質量控制要點

臺東站鋼管柱采用沖擊鉆成孔，孔深21～30m，成孔直徑2.0m，因鋼管柱作為臺東站的支撐柱，柱底必須位于微風化持力巖層，鋼管柱在成孔過程中先后穿過素填土、雜填土、粉質粘土、強風化～微風化花崗巖地層，施工過程中應根據當前孔位所處的地質，選擇合適的鉆頭揚程，特別在地層互接和微風化地層處，應將錘頭揚程控制在0.5～1.0m，避免錘頭出現跳動，從而導致偏孔、擴孔現象，影響后期鋼護筒及鋼管柱安裝。

同時施工過程中安排專人每天復核樁中心及錘頭尺寸，確保孔位正確、孔徑復核要求；在即將終孔時，撈取收集終孔前5m范圍內的渣樣，組織地勘、設計等單位進行分析判定，確定樁底伸入微風化巖層的的長度，若不符合要求，則繼續鉆進直至達標。

2.2 鋼護筒安裝質量控制要點

鋼管柱孔內通長安裝鋼護筒，護筒外徑1.8m，長度21～30m，為了便于安裝，分3節制作，節與節之間通過法蘭采用抗剪螺栓連接，底節鋼護筒與柱底鋼筋籠焊接，焊接必須牢固，避免鋼護筒下放至孔底過程中鋼筋籠脫落，影響柱體結構尺寸。因后期需抽排護筒內泥漿，人工進行孔內作業，護筒內嚴禁積水，為了防止地下水通過護筒連接處滲入，連接護筒時，需在法蘭連接處涂抹密封膠。

2.3 柱下基礎混凝土質量控制要點

鋼管柱柱下基礎混凝土采用水下導管灌注，為了保證柱下基礎的澆筑質量，需對泥漿性能進行嚴格控制，要求混凝土灌注前孔底沉渣厚度小于5cm、含砂率小于8%、泥漿比重小于1.25，粘度小于28s，若其中一項不達標，則不能進行灌注；待基礎混凝土初凝后，抽排孔內外泥漿，人工下至孔底鑿除浮漿，并對樁基全部樁基進行低應變檢測，要求檢查合格率為100%。

2.4 定位器安裝質量控制要點

柱下基礎浮漿鑿除完畢后，安裝錐形定位器，錐形定位器的安裝質量直接關系著鋼管柱的安裝精度，要求錐形定位器頂面標高、中心必須準確無誤。首先地面上由測量人員在定位錐安裝前，先在地面樁鎖口處將縱、橫向中線上放處4個點，以便向井內用線墜向下投點來控制設計標高及樁中心；護筒內錐形定位器的水平、垂直度通過調節螺栓進行微調，調節完成后，將定位器與鋼護筒通過鋼筋焊接進行臨時固定，然后再次澆筑混凝土至定位器錐板底面將定位器進行永久固定，此處要求混凝土澆筑前浮漿必須鑿除徹底，有利于新老混凝土結合密實。

圖2 定位器護筒內部定位原理

2.5 鋼管柱安裝質量控制要點

定位器安裝調整完成后，進行鋼管柱安裝，鋼管柱安裝時，地面定位采用全站儀整體測設中柱設計平面位置，并在護壁施工區域外十字軸線方向上放好護樁，便于樁心位置的恢復。

然后對準樁位，下放鋼管柱，慢插入孔，鋼管柱底部可直接嵌入定位器，其管端穩固座落于定位器環行定位板上，通過標高測定柱底與定位器的吻合程度。然后對柱上端精確定位，通過設置在孔樁護筒鋼板與鋼管柱加肋板之間的4只花籃螺栓進行鋼管柱柱體上端定位，花藍螺栓可對柱體位置進行微調。由于鋼管柱下端平面位置、標高、垂直度已由定位器確定，鋼管柱上端空間位置校定后，即可認為柱頂與柱底在垂直方向投影重合，鋼管柱位置已精確定位。

鋼管柱定位完成后，為了保證鋼管柱混凝土灌注過程中柱體不產生位移，吊裝就位后從上至下進行加固，加固位置為鋼管柱頂部及鋼管柱兩個連接法蘭處，加固處采用四面對頂，加固采用頂絲杠。

2.6 鋼管柱內混凝土灌注質量控制要點

鋼管柱直徑為800mm，空間狹小，澆筑柱內下部混凝土時無法進行人工振搗，為了保證混凝土的密實性，采用高位拋落無振搗法。利用混凝土自管口自由下落時所獲得的重力加速度沖擊能量，使混凝土擠密而無需振搗；當拋落高度不足4m時，采用內部振搗器振搗密實。

2.7 柱外回填質量控制要點

為了保護鋼管柱柱體成品，防止施工時對其破壞擠壓柱體，柱體混凝土初凝后在柱體與鉆孔樁孔壁之間環形均勻填入中粗砂。回填前對鋼管柱的垂直度及孔位中心進行復核，要求中心和基礎中心線允許偏差為±5mm，立柱不垂直度為長度的1/1000且≯15mm。回填時沿鋼管柱四周同時回填，防止偏心受壓破壞鋼管柱。

3 結束語

逆作法鋼管柱傳統施工工藝采用人工挖孔的方式，但人工挖孔安全風險高，逐漸被淘汰；沖擊鉆成孔適用性較高，逐漸受到推崇；但該工藝復雜，施工質量控制要求極高，采用本文所述質量措施后，臺東站鋼管柱中心偏差低于5mm，柱頂標高誤差不超過1cm，各項質量均達標，為以后施工提供了借鑒依據。

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