深基坑超深鋼管柱精準(zhǔn)定位施工技術(shù)研究

許小龍 張舵 楊達(dá)星

摘要：工程以武漢地鐵12號(hào)線漢鋼站深基坑開挖工程為依托，采用深基坑蓋挖逆作法下進(jìn)行主體構(gòu)造施工，并對(duì)此工序下超深鋼管柱的垂吊定位技術(shù)進(jìn)行研究創(chuàng)新。通過以優(yōu)化施工工藝、應(yīng)用先進(jìn)監(jiān)測(cè)技術(shù)以及精準(zhǔn)定位技術(shù)，通過“三項(xiàng)標(biāo)高定位法”使在深基坑蓋挖逆作施工條件下超深鋼管柱高精度垂吊。以保證施工質(zhì)量和工程進(jìn)度，為日后的類似工程打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：深基坑?蓋挖逆作法?鋼管柱?垂吊技術(shù)

中圖分類號(hào)：?TU758.11

Research?on?Construction?Technology?for?the?Precise?Positioning?of?Ultra-Deep?Steel?Pipe?Columns?in?Deep?Foundation?Pits

XU?Xiaolong*??ZHANG?Duo??YANG?Daxing

（The?Fifth?Construction?Ltd.?of?China?Tiesiju?Civil?Engineering?Group，?Jiujiang，?Jiangxi?Province，?332000?China）

Abstract：?Based?on?the?deep?foundation?pit?excavation?project?of?the?Hangang?Station?of?Wuhan?Metro?Line?12，?this?project?adopts?the?cover?and?cut-top?down?method?of?deep?foundation?pits?to?construct?its?main?structure，?and?studies?and?innovates?the?hanging?positioning?technology?of?ultra-deep?steel?pipe?columns?in?this?process.?By?optimizing?the?construction?technology，?and?applying?advanced?monitoring?technology?and?precise?positioning?technology，?the?ultra-deep?steel?pipe?column?is?suspended?with?high?precision?under?the?cover?and?cut-top?down?construction?condition?of?deep?foundation?pits?by?the?"three?elevation?positioning?method"，?so?as?to?ensure?construction?quality?and?the?project?progress，?and?lay?the?foundation?for?future?similar?projects.

Key?Words：?Deep?foundation?pit;?Cover?and?cut-top?down;?Steel?pipe?column;?Hanging?technology

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，地鐵車站的建立就成為了必要選擇，但大多數(shù)地鐵車站都始建于繁華鬧市區(qū)。因此，相較于傳統(tǒng)的明挖順作法施工蓋挖逆作法施工更加的適合這類工況的施工[1-3]。?蓋挖逆作法施工相對(duì)于經(jīng)典的明挖法施工在施工工藝、施工難度上有著更高的要求。其中，作為豎向支撐體系鋼管柱承受著上部結(jié)構(gòu)的恒荷載和施工工程中的活荷載。因此，深基坑鋼管柱的精準(zhǔn)定位會(huì)對(duì)施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生顯著的影響效果。夏源等人[4]以北京城市副中心站綜合交通樞紐工程為例，介紹了深基坑蓋挖逆作法下超深鋼管柱的定位技術(shù)。朱武衛(wèi)等人[5]等通過對(duì)施工后樁基礎(chǔ)位移對(duì)結(jié)構(gòu)的影響分析，對(duì)其破壞穩(wěn)定性進(jìn)行探討。陳琦等人[6]也明確的講述了鋼管柱的精準(zhǔn)定位問題是決定逆作法施工成敗的關(guān)鍵技術(shù)。

本工程以武漢地鐵12號(hào)線漢鋼站深基坑開挖工程為例，詳細(xì)介紹了深基坑在蓋挖逆作法中鋼管柱的高精度定位問題以及優(yōu)化施工流程。

1工程概況

武漢地鐵12號(hào)線起始均為武昌火車站的環(huán)線。漢鋼站為地下四層四柱島式站臺(tái)車站，采用蓋挖逆作法施工。車站外包總長(zhǎng)200?m，標(biāo)準(zhǔn)段寬50.7?m，開挖深度30.6?m。

該工程在施工范圍內(nèi)共計(jì)要下95根超深鋼管混凝土柱。車站底板主要位于粉質(zhì)黏土層中，端頭部位位于強(qiáng)風(fēng)化泥巖、中風(fēng)化泥巖。其地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，在旋挖成口工程中容易造成孔徑偏心，成為影響鋼管樁下沉的高精度導(dǎo)致基礎(chǔ)達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性。

2工藝流程

2.1工藝流程

超深鋼管柱定位是一項(xiàng)較為復(fù)雜的技術(shù)，需要高水平的設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)測(cè)。超深鋼管柱施工工藝流程：復(fù)測(cè)樁位→埋設(shè)護(hù)筒→鋼管柱底部清空鑿毛→鋼筋籠垂吊→樁位復(fù)測(cè)、平整鋼平臺(tái)→定位焊接→鋼管柱垂直度監(jiān)測(cè)→澆灌混凝土→鋼管柱定位復(fù)核→拔出鋼護(hù)筒→養(yǎng)護(hù)回填。

2.2埋設(shè)護(hù)筒

采用旋挖鉆埋設(shè)護(hù)筒，護(hù)筒埋設(shè)應(yīng)符合規(guī)范要求，護(hù)筒頂應(yīng)高出地面0.3?m，嚴(yán)防地表水或其他雜物進(jìn)入護(hù)筒內(nèi)。筒選用外徑φ2?500?mm，長(zhǎng)度6?m，采用20?mm厚的鋼板加固而成。加工鋼護(hù)筒時(shí)，垂直度誤差在1/500以內(nèi)。橢圓度小于2?cm，焊接用坡口兩面焊，所有焊縫無間斷。護(hù)筒上部留有300?mm×200?mm的溢漿口，以方便泥漿循環(huán)，頂部對(duì)稱焊接兩個(gè)吊環(huán)或割兩個(gè)φ50?mm的圓孔，供吊拔護(hù)筒時(shí)使用。在護(hù)筒安裝完成后，將護(hù)筒與孔壁間隔用周圍素土進(jìn)行密實(shí)，以達(dá)到增強(qiáng)護(hù)筒側(cè)壁與孔壁之間的摩擦力，可以保證成孔時(shí)護(hù)筒的穩(wěn)定性。

2.3泥漿材料制備

埋好護(hù)筒后，用暗管法安排泥漿管道，要預(yù)留泥漿通道。在樁基施工平臺(tái)旁邊放置泥漿箱，泥漿箱的尺寸6?mx2.2?mx2.5?m。泥漿箱包括沉降槽、儲(chǔ)漿池等，由從鉆孔樁內(nèi)排出的含有鉆渣的廢水排出至沉降罐，在沉淀池中初步沉降后再注入儲(chǔ)漿池，由泥漿泵吸收。調(diào)制水泥時(shí)必須使用膨潤(rùn)土、膳食纖維素、純堿調(diào)制，比例為?116.4∶4.664∶0.583∶949.3新配的泥漿要放置24?h后才能用，以保證設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。

2.4一次清孔與檢測(cè)

一次清底采用先采用“平底撈沙鉆頭”進(jìn)行初步清底，將大部分松散巖石、沉渣清除。再采用氣舉反循環(huán)，將孔底剩余沉渣吸出孔外。反循環(huán)過程中，泥漿經(jīng)由濾砂機(jī)過濾，重新送至孔口，形成循環(huán)，同步降低孔內(nèi)泥漿含砂率。以保證在鋼管柱下插時(shí)的平整度。

使用超聲波設(shè)備對(duì)成孔情況進(jìn)行檢測(cè)，使用12#槽鋼在孔口護(hù)筒上架設(shè)軌道，用于放置超聲波測(cè)壁儀，并將超聲波探頭與樁心重合，檢測(cè)實(shí)樁范圍內(nèi)孔徑情況，每5?m讀取一次樁徑數(shù)據(jù)，計(jì)入施工記錄。同樣采用超聲波設(shè)備判斷垂直度。

2.5鋼筋籠吊裝

（1）并且制作對(duì)接平臺(tái)。使用槽鋼、角鋼，制作現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接平臺(tái)，對(duì)接平臺(tái)與地面之間施工鋼筋錨固，并澆筑混凝土基座，確保平臺(tái)平穩(wěn)?；习惭b定位件，確保吊裝安放后，兩節(jié)鋼管柱軸心對(duì)齊。?（2）鋼管柱吊裝前，插入樁基鋼籠內(nèi)焊接固定。接著把鋼管柱和鋼筋保持架拼好，然后將鋼管柱吊起來。具體步驟是：主吊緩慢上升，次吊協(xié)調(diào)，讓鋼管柱垂直于地面。用指揮臺(tái)控制吊車把鋼管柱放到孔里定好位。要注意讓履帶式起重機(jī)平順地移動(dòng)和轉(zhuǎn)向。在去中心化過程中，需要不斷觀察垂直度的變化，及時(shí)糾正偏差。

2.6鋼管柱下放

立柱樁鋼筋安裝完畢以后。坐標(biāo)中心點(diǎn)重新進(jìn)行放樣完成后、操作平臺(tái)開始安裝，然后下放鋼管柱，并割除吊耳。與工具節(jié)處需要進(jìn)行二次防水處理措施。

2.7鋼管柱定位

2.7.1鋼管柱標(biāo)高定位

在定位平臺(tái)水平后，測(cè)量其頂部標(biāo)高，并在鋼管柱上焊接兩塊鋼板作為定位卡。將鋼管柱吊入樁孔，利用定位卡將其懸掛在定位平臺(tái)兩側(cè)的橫梁上。可以確保鋼管柱的高程和垂直度。同時(shí)，要檢查定位卡的焊接強(qiáng)度是否能承受鋼管柱和預(yù)灌混凝土的荷載。

2.7.2鋼管柱頂層平面定位

鋼管柱吊裝入定位平臺(tái)中心孔后，利用定位平臺(tái)頂部的螺旋千斤頂調(diào)整鋼管柱頂端的水平位置。然后，通過全站儀在定位架頂部測(cè)出樁位中心點(diǎn)，并在該點(diǎn)懸掛錘球。將預(yù)制好的定位十字架放置在鋼管柱頂部，并用頂升臂調(diào)整鋼管柱的位置，使其與懸掛錘球的尖端對(duì)準(zhǔn)。然后固定鋼管柱頂部。

2.7.3管柱垂直度定位

鋼管柱頂端固定在定位平臺(tái)上，因自重而垂直下落，但鋼管柱可能會(huì)因砼澆注的干擾而發(fā)生傾斜導(dǎo)致垂直度偏離。為此，需采用垂準(zhǔn)儀檢測(cè)鋼管柱的位置，如果鋼管柱出現(xiàn)偏移，操作工人需要下到底部，用密封螺旋千斤頂調(diào)整位置。完畢后，對(duì)鋼管柱頂部平面位置進(jìn)行復(fù)測(cè)。

2.8護(hù)筒拔除及孔內(nèi)回填

為保證鋼筋混凝土柱的安裝精度，須等待混凝土完全凝固、工具拆卸之后，然后再進(jìn)行回填。鋼管內(nèi)混凝土澆完后，需在鉆孔樁和鋼管柱之間的空隙里回填細(xì)砂（并每隔10?m用C20素混凝土填充1?m高的段落），并保證填砂均勻密實(shí)，把回填土填到柱定標(biāo)高，然后把鋼絲繩、吊鉤和護(hù)筒連起來，抬起并抽出護(hù)筒到地面。

3?結(jié)論

結(jié)合武漢地鐵12號(hào)線漢鋼站深基坑開挖項(xiàng)目，對(duì)深基坑蓋挖逆作法鋼管柱高精度垂吊技術(shù)進(jìn)行以下總結(jié)。

根據(jù)復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境明確施工的具體步驟，以及明確施工設(shè)備。在對(duì)深基坑的精度控制上采取“三項(xiàng)標(biāo)高定位法”以有效地保證成孔的垂直精度、水平精度，為后續(xù)的施工提供保障。采用高精度垂直度控制施工方法，精準(zhǔn)地控制深基坑鋼管柱的垂直偏差問題，有效地保證工程的施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 竇華港，馬玲.環(huán)形蓋挖逆作中心明挖順作法在某基坑工程的應(yīng)用[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2008，30（S1）：639-643.

[2]?王健，馬紅濤，王水海.明挖車站跨路口局部蓋挖逆作法施工技術(shù)研究[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2022，59（S2）：125-130.

[3] 陶連金，代希彤，黃美群，等.蓋挖逆作法與明挖順作法施工變形控制對(duì)比[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2020，?39（2）：136-144.

[4] 夏源.蓋挖逆作法鋼管混凝土柱高精度調(diào)垂技術(shù)研究[J].施工技術(shù)（中英文），2022，51（7）：128-131.

[5]?朱武衛(wèi)，席宇，劉博濤，等.深基坑樁撐支護(hù)體系下樁后土壓力監(jiān)測(cè)及分布模式探討[J].建筑結(jié)構(gòu)，2023，53（17）：134-140.

[6]陳琦.?逆作法施工中一樁一柱的超高垂直精度控制方法[J].?工程技術(shù)研究，?2020，?5（7）：?24-25.