地鐵鋼管柱施工中質量控制應用

馬成龍

（中鐵七局集團第三工程有限公司，陜西西安 710000）

0 引言

鋼管柱施工技術是目前建筑行業成本最低且效率最高的施工技術，鋼管柱施工技術有效增強了豎向支柱的強度，豎向支柱也是地鐵建設中受力的關鍵，為確保使用的安全性，其承重支柱需滿足高強度、高硬度的要求。本文以烏魯木齊軌道交通3 號線02 標段珠江路站為研究案例，該地鐵站位于倉房溝北路與珠江路交叉口處、沿倉房溝路大致呈南北向布置。車站為地下二層（局部三層）島式站臺車站，雙柱三跨框架結構，車站總長251m，在車站中心里程處設24m×23.8m×0.9m 逆作頂板，覆土厚度5.5m。鋼管柱直徑800mm、壁厚16mm，Q345C 鋼管，共6 根。鋼管柱分為兩種長度：A 類是頂梁下翻，底梁上翻，長度13.73m；B 類是頂梁下翻，底梁為中字梁，長度14.93m，自20 軸起為長鋼管柱。鋼管柱形式數量統計見表1。鋼管柱基礎為φ1800mm 的鉆孔灌注樁，基礎樁長為25m，鋼管柱插入基礎深度為1.6m。

1 鋼管柱施工工藝

1.1 鋼管柱安裝前基本要求

（1）鋼管柱對接的焊縫，外表面必須光潔、平整，不得出現凹凸不平的現象，幾何尺寸要求如下：

①管體橢圓度：外徑增大值≤2mm；

②總長度范圍內彎曲矢高不超過3mm；

③2m 范圍內彎曲矢高不超過1mm；

④相鄰兩節接頭及對接接頭搓邊不超過1mm；

⑤管端不平整度：差值不大于1mm；

⑥端口平面與柱身垂直度2mm。

（2）所有鋼管柱在加工的過程中縱向長度夠不可超過5mm。

（3）無論是鋼管壁的上口還是外壁，都進行吊點的安裝，并且安裝以后要達到起吊標準，確保各種角度的起吊作業都能夠順利進行。

（4）鋼管柱頂層不平整度存在的偏差不可超過±2mm 的范圍。

（5）鋼管柱加工長度可存在的偏差數值保持在±10mm 以內。

（6）鋼管柱在加工過程中以及孔口的加長管在加工過程中柱口和底端明確標記核心點（在加長管頂部標記半徑為0.5mm 的圓點，在四個圓點以直線相連之后的交叉點便是鋼管柱的核心），柱口和底端的圓點相連便是中心線。

結合場地施工標準與內容，為確保鋼柱位置，場地中的內格構柱作業完畢后馬上實施硬化作業，運用型號為φ12，厚度為300mm 的雙層鋼筋對地面實施硬化，在鉆孔灌注樁澆筑完畢后，立刻清理，保證HPE 液壓插入機器位置準確。

1.2 施工流程

設有鋼管柱的抗拔樁基礎混凝土采用緩凝混凝土，緩凝時間不小于13h，鋼管柱采用HPE 液壓插入法施工，具體施工流程如圖1 所示。

圖1 HPE 液壓插入鋼管柱作業工序

1.3 施工方法

（1）HPE 垂直插入機確定位置

表1 鋼管柱形式及數量統計

混凝土澆筑完畢后，重新標記樁位中心，且以十字線的方式標注到護筒上。對樁的位置進行再次確定后，把HPE 液壓插入機械的定位設施的核心點和樁位中心保持在同條垂直線上，之后采用起吊的方式把HPE 垂直插入機吊到指定位置，同時以定位器為參照對插入機位置進行校對。

（2）調節HPE 垂直插入機水平度

HPE 插入機到達指定位置后，可采用人工或者自動的方式對機器的水平度進行調節，且再次核對機器中心點，若與設計要求一致便可進行下面的工序。

（3）吊裝鋼管柱

依據本項目永久性鋼管柱的具體情況，為確保吊裝的過程中不出現形狀改變、彎曲等問題，運用2 臺吊車同時進行吊裝作業，把永久型鋼管柱以從上到下的方式置入HPE 插入機中，抬吊吊點的設計是確保鋼管柱不出現外形改變、彎曲問題的關鍵。

（4）HPE 垂直插入機液壓插入鋼管柱

將鋼管柱依靠起吊機吊到液壓插入機上，形成液壓插入機環保鋼管柱的形態，另外查看鋼管柱的垂直水平。吊裝永久性鋼管柱的初期，因為鋼管柱本身有一定的重量，鋼管柱可以自行下降一定距離，當浮力比鋼管柱自重大之后，上面與下面2 個液壓垂直插入設施一同啟動，利用其向下的力量迫使鋼管柱繼續下降，待定位器完全環抱住鋼管柱之后，依照自下到上的次序逐漸放開液壓定位器，之后依托2 個液壓垂直插入設施持續給鋼管柱施壓，迫使其下降，反復進行該工作，一直到鋼管柱下降到指定位置。鋼管柱位置允許存在的偏差情況見表2 所示。

表2 鋼管柱就位允許偏差

（5）鋼管柱四周回填碎石

HPE 液壓垂直機垂直插入永久性鋼管柱后，馬上對鋼管柱周邊以小顆粒石塊填充，石塊的直徑應當小于25mm，填充過程中小顆粒石塊在鋼管柱周邊勻稱填充，小顆粒石塊填充的高度達到鋼管柱頂管標高下部的1~2m 即可，上部等工具柱拆除混凝土澆筑初凝后后回填；回填時排出的護壁泥漿用泥漿泵抽至廢漿池后外運清除。

（6）拆除工具柱HPE 垂直插入機移位

當鋼管柱四周回填至距離設計柱頂標高1~2m 后，四周回填碎石已固定永久性鋼管柱中心位置，即可拆除上部送柱工具柱，割除永久性鋼管柱與送柱工具柱連接部位，拆除送柱工具柱后由吊車將HPE 垂直插入機移位即可。

（7）鋼管柱內灌注混凝土

將工具柱拆掉之后，進行導管的裝設，導管底部伸進鋼管柱中的長度為500mm，然后實施混凝土澆灌作業。混凝土運用強度為C50 的自密實微膨脹混凝土。先在鋼管柱中實施滲水實驗，然后依據結果選擇混凝土澆灌方法。若鋼管柱內滲水，則采取水下灌注方式進行灌注。永久性立柱一般為干作業灌注，根據《鋼管混凝土結構設計與施工規程》（CECS 28—2012）的規定，并結合蓋挖逆作鋼管柱的結構特點，選擇高位拋落無振搗法。其原理是利用混凝土自管口自由下落時獲得的重力加速度沖擊能量，使混凝土擠密而無須振搗。其拋落高度不少于4m，對柱頂孔口段拋落高度不足4m 的，采用插入式振搗器振實。

（8）回填孔口拔除鋼護筒

永久性鋼管柱中的混凝土初次凝結之后，以小顆粒石塊進行填充，然后將護筒清除掉。

2 工程質量保證措施

（1）動工之前一定要全面掌握項目所在地區地質與水文的實際情況。

（2）科學管控鉆桿前進過程中的速率。及時查看鉆頭鉆進地層的實際狀況，時刻關注地層變動狀況，力爭將鉆桿速率與鉆壓指數保持在最佳狀態。鉆桿施工過程中，不可讓鉆桿出現晃動問題，避免孔變大。

（3）加強測量管理，由測量人員根據設計圖紙準確定出樁位，并在樁附近埋設護樁，以便隨時校核。質量檢驗人員應當對樁位軸線、樁垂直水平、樁直徑等一一進行檢查，保證所有的樁都與設計標準一致。

（4）質量檢驗人員應當仔細查看鉆孔澆筑樁施工的各道工序，敦促作業人員依照有關規定進行技術交底，開展好隱秘項目的竣工驗收工作。資料員應當把控好資料環節，建材進入施工場地都要合格證或者報告單，且按照有關要求再次檢查，對于與質量規定不符的建材不允許其進入場地。試驗員要嚴格控制混凝土的配合比，不可隨意更改。依照有關要求進行養護，輔助相關單位進行測驗。

（5）嚴控鉆進標高，在裝設鋼筋籠以前，一定要對孔進行清理，且告知建立部門測量孔底標準高度、大小，并勘察土質、巖性等情況，查驗達標之后馬上實施封底作業。若察覺地質狀況和設計要求不一致，應當和監理、設計一同探究并對問題進行解決。確保鋼筋籠的加工符合要求。

（6）澆灌混凝土的過程中，應首先檢測混凝土坍落水平，嚴控混凝土澆灌質量，在進行水下澆灌作業時將裝有混凝土的運輸車直接開到孔口位置，科學調配車輛，中途不可停歇。澆灌的過程中需運用導管對混凝土進行搗合，讓其更緊密。

3 結束語

在地鐵鋼管柱施工過程中，應嚴格把控各方面質量。機械裝置的運用也大大提高了施工質量，進一步提高鋼管混凝土柱和樁基的各項指標。結果表明，鋼管混凝土技術在節約成本上也有很大的優勢，耗費成本偏低，大大增強了施工企業的經濟效益與社會效益。