地鐵車站蓋挖法鋼管立柱施工技術(shù)

李永運(yùn)

摘要：近年來，隨著城市規(guī)模的迅猛發(fā)展，城市交通的壓力越來越大，對城市交通設(shè)計(jì)施工技術(shù)創(chuàng)新提出了更高的要求。在多數(shù)城市軌道交通車站地段采用蓋挖施工技術(shù)。文章針對成都地鐵4號線玉雙路站蓋挖段鋼管立柱施工技術(shù)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：地鐵車站蓋挖法；人工挖孔樁；鋼管立柱

中圖分類號：TU741 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）10-0069-03

一、工程概況

成都地鐵4號線玉雙路為中間站，為地下島式站臺車站，總長184.9m。車站西端頭處一環(huán)路主干道上，設(shè)計(jì)采用蓋挖作業(yè)，根據(jù)現(xiàn)場施工條件及與周邊管線的位置關(guān)系，內(nèi)部支撐采用鋼管立柱基礎(chǔ)，4根φ1.7m人工挖孔樁，每根樁基長度為24.244m。鋼管柱內(nèi)灌注C50微膨脹混凝土。鋼管柱采用φ800 t=16mm A3鋼管。鋼管伸入底板下2.0m,柱下作鋼筋混凝土基礎(chǔ)。

二、施工工藝

（一）施工測量

在施工準(zhǔn)備階段布設(shè)精密導(dǎo)線網(wǎng)。平面樁位測量放樣用全站儀進(jìn)行放樣定出樁位中心線并埋設(shè)護(hù)筒，復(fù)核后報(bào)請監(jiān)理工程師，無誤后立即埋設(shè)護(hù)樁。高程控制采用加密水準(zhǔn)點(diǎn)為基準(zhǔn)測放高程，并采用柱底埋設(shè)定位鋼板的內(nèi)定法進(jìn)行精確定位。

（二）挖孔施工

1．孔井口加固處理。在挖掘前，孔井口周圍須用混凝土制成護(hù)壁鎖口予以圍護(hù)，其高度應(yīng)高出地面30cm，防止土、石、雜物滾入孔內(nèi)傷人。因施工區(qū)域內(nèi)地層富水量較大較淺，施工前須進(jìn)行井點(diǎn)法降低地下水位。

2．挖掘成孔。位于無水地層的樁基，完成護(hù)壁施工后，可人工直接開挖，人工清渣掘進(jìn)，用慢速卷揚(yáng)機(jī)將渣石吊運(yùn)出井，手推車運(yùn)送棄渣。位于有水地基時(shí)，要邊開挖邊加強(qiáng)周邊降排水，并及時(shí)進(jìn)行護(hù)壁施封閉。

在孔深大于5m的井孔中作業(yè)時(shí)，要每天開工前進(jìn)行有毒氣體檢測，并將孔內(nèi)積水抽干，采用鼓風(fēng)機(jī)或大風(fēng)扇向孔底吹入新鮮空氣5min，使孔內(nèi)混濁空氣排除，才準(zhǔn)下人作業(yè)?？咨畛^10m時(shí)，地面應(yīng)配備向孔內(nèi)送風(fēng)的專用設(shè)備，風(fēng)量不宜少于25L/s?？椎阻弾r時(shí)應(yīng)加大送風(fēng)量。

在孔壁可能坍塌、有滲水的情況下，應(yīng)及時(shí)增加護(hù)壁，護(hù)壁采用現(xiàn)澆混凝土。

在穿越不穩(wěn)定地層時(shí)，人工挖孔護(hù)壁長度不應(yīng)大于0.5m。

為防止地面人或物體墜落樁孔內(nèi)，孔口四周必須設(shè)置護(hù)欄。

人工挖孔樁挖出的土石方應(yīng)及時(shí)運(yùn)走，孔口四周2m范圍內(nèi)不得堆放淤泥雜物；機(jī)動(dòng)車輛通行時(shí)，應(yīng)做出預(yù)防措施或暫停孔內(nèi)作業(yè)，以防積壓塌孔。

第一節(jié)孔圈護(hù)壁應(yīng)比下面的護(hù)壁厚100～150mm，并應(yīng)高出現(xiàn)場地面0.3m。

終孔后應(yīng)立即清除護(hù)壁淤泥、孔底殘?jiān)㈦s物和積水，并及時(shí)澆筑封底混凝土。

3．挖掘孔徑。挖孔直徑應(yīng)是設(shè)計(jì)樁徑+護(hù)壁厚度。根據(jù)土質(zhì)情況，一次開挖深度控制在0.8～1.0m，在細(xì)砂層的中砂層，挖孔樁護(hù)壁豎向一次開挖深度不得大于0.5m，護(hù)壁后繼續(xù)開挖。每一段開挖均應(yīng)測量孔的中心位置，發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)糾正。

4．防水、排水。除在平臺四周挖截水溝外，并注意防止挖孔內(nèi)排出的水滲入孔內(nèi)。水量較大時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)井點(diǎn)降水量并采取對周圍樁孔同時(shí)抽水，以減少開挖孔內(nèi)的涌水量，采取交替循環(huán)施工的方法。

5．流砂的處理。人工挖孔時(shí)，細(xì)砂、粉砂層地質(zhì)在地下水的作用下極易形成流砂，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生井漏，要采取有效可靠的措施。

（1）流砂情況較輕時(shí)，可以縮短循環(huán)開挖深度，減少挖層孔壁的暴露時(shí)間，及時(shí)進(jìn)行護(hù)壁混凝土灌注。當(dāng)孔壁塌落，有泥砂流入而不能形成樁孔時(shí)，可用紡織袋裝土逐漸堆堵，形成樁孔的外壁，并控制保證內(nèi)壁滿足施工圖要求。

（2）流砂情況較嚴(yán)重時(shí)，可以下鋼套筒以加強(qiáng)護(hù)壁。鋼套筒與護(hù)壁鋼模板相似，以孔外徑為直徑，可分成4～6段圓弧，再加上適當(dāng)?shù)睦邨l，相互用螺栓或鋼筋環(huán)扣連接，每開挖0.5m左右，即可分片將套筒裝入，深入孔底不少于0.2m，插入上部混凝土護(hù)壁外側(cè)不小于0.5m，安裝后即支模灌注護(hù)壁混凝土。若放入套筒后流砂仍上涌，可采取砼封閉孔底，待砼凝結(jié)后，將孔心部位的砼清鑿以形成樁孔。必要時(shí)，可以打管注漿，固結(jié)砂土后開挖。

（三）樁孔護(hù)壁

1．砼護(hù)壁采用外齒式護(hù)壁形式。每挖掘1.0～1.5m深立模灌注砼一次，護(hù)壁厚度為15cm，護(hù)壁砼強(qiáng)度等級為C20早強(qiáng)混凝土。護(hù)壁內(nèi)豎向等距放置φ12@200mm長1.13m的直鋼筋，φ12@150mm螺旋箍筋。

2．護(hù)壁砼灌注施工方法。

（1）樁孔每挖進(jìn)一節(jié)，經(jīng)檢查斷面尺寸及垂直度符合設(shè)計(jì)要求，報(bào)監(jiān)理工程師檢驗(yàn)合格后，立即支模灌注護(hù)壁砼。

（2）孔口設(shè)置作業(yè)平臺，用來向孔內(nèi)吊放模板、混凝土和施工用具。

（3）安裝護(hù)壁模板：模板高度與一次開挖深度一致，護(hù)壁模板應(yīng)高出上節(jié)護(hù)壁底端50-75mm。利用孔口樁中心十字樁，懸線檢查模板位置，糾正偏斜，保證線位至模板各點(diǎn)的距離不小于設(shè)計(jì)樁徑（減去模板厚度）。

（4）灌注護(hù)壁混凝土：混凝土從模板上端開口處灌入，采用鋼釬或插入式搗鼓器將混凝土搗鼓

密實(shí)。

（5）拆除模板繼續(xù)下一段施工：護(hù)壁混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后（一般不少于12h）便可拆模，繼續(xù)開挖下一段樁孔。

（6）每節(jié)樁孔護(hù)壁做好以后，將樁位軸線和高程測設(shè)在護(hù)壁上口，然后用十字線對中，吊線墜向井底投點(diǎn)?？咨畋仨氁曰鶞?zhǔn)點(diǎn)為依據(jù)向孔內(nèi)引測。

（7）模板安裝符合要求后，可用木楔打入土中支撐模板，穩(wěn)定位置，防止砼在振搗時(shí)模板發(fā)生

位移。

（四）鋼管柱施工原則

1．鋼管柱制作安裝及施工要求應(yīng)嚴(yán)格按照《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與規(guī)程》的有關(guān)要求進(jìn)行。

2．每根鋼管柱基礎(chǔ)必須在監(jiān)理驗(yàn)槽達(dá)到設(shè)計(jì)柱底要求后，方能施工下道工序。樁底持力層應(yīng)嵌入中風(fēng)化泥巖內(nèi)，且單樁地基承載力不小于12000kN。

（五）鋼管柱的加工制作

1．采用卷制焊接管時(shí)，鋼板要平直，不得有翹曲，表面不得有銹蝕或沖擊痕跡，卷管方向應(yīng)與鋼板壓延方向一致，并采用坡口焊。豎向及水平焊縫可采用分段反向焊接順序，如管縱向拼接時(shí)，豎向焊縫應(yīng)錯(cuò)開。鋼管制作允許偏差：縱向彎曲允許值f≤10mm,橢圓度f/≤3/1000,受力端不平度f≤0.3mm。

2．焊接采用埋弧自動(dòng)焊，設(shè)置引弧板，焊絲選用H08A，應(yīng)符合GB50205-95要求，焊劑401。

3．抗剪鋼套應(yīng)密貼鋼管，采用摩擦型高強(qiáng)螺栓連接，高強(qiáng)螺栓應(yīng)作防銹處理，高強(qiáng)螺栓孔應(yīng)采取鉆眼成孔。鋼管與鋼套箍連接面應(yīng)作噴砂處理。

（六）鋼管柱的安裝

鋼管組裝后應(yīng)根據(jù)鋼管的強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算合理布置吊裝點(diǎn)位置，減少吊裝荷載作用下鋼管的變形，必要時(shí)應(yīng)采取臨時(shí)加強(qiáng)措施。吊裝前應(yīng)清洗鋼管內(nèi)壁，將管上口包封，以防異物落入管內(nèi)。吊裝就位后，應(yīng)立即進(jìn)行檢測、校正，確保鋼管垂直度。鋼管混凝土柱允許吊裝誤差應(yīng)符合上表標(biāo)準(zhǔn)要求。鋼管柱定位板面安裝，應(yīng)根據(jù)鋼管柱底面推算標(biāo)高確定。

（七）成孔與澆筑

鋼管柱用φ1700mm的人工挖孔樁成孔，在鋼管吊裝就位，底板底面以下基礎(chǔ)混凝土灌注后，應(yīng)在樁孔與鋼管之間回填粗砂，并加水使其密實(shí)。鋼管內(nèi)混凝土必須連續(xù)澆灌，不得中斷，混凝土澆灌到低于管頂100mm位置時(shí)，待混凝土強(qiáng)達(dá)到50%后，用同級水泥砂漿補(bǔ)填到管口稍溢出，再用鋼管端承板緊壓在管頂，進(jìn)行點(diǎn)焊。待水泥砂漿強(qiáng)度達(dá)到50%設(shè)計(jì)強(qiáng)度，再將端板補(bǔ)焊到設(shè)計(jì)要求。灌注混凝土前，應(yīng)先澆灌一層強(qiáng)度等級不低于混凝土的水泥砂漿找平，厚度為10～20cm。為滿足塌落度的要求及減少收縮量，混凝土內(nèi)應(yīng)加入適量的減水劑及微膨脹劑。

（八）鋼管混凝土現(xiàn)場檢測

所有鋼管焊縫及抗剪鋼板、抗剪牛腿、抗拉鋼板必須達(dá)到《鋼結(jié)構(gòu)工程混凝土及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50205-95）的焊縫質(zhì)量等級一級。

（九）鋼管柱防火

鋼管柱的防火采用外包5cm的水泥砂漿層。防火層的施作將鋼筋在地面上按鋼管柱的展開尺寸定位焊好后箍牢在鋼管柱上，并在外層掛上鋼絲網(wǎng)，用1∶2水泥砂漿兩次抹在鋼管柱上，并注意抹圓外表面。

三、結(jié)語

采用人工挖孔樁進(jìn)行成孔,須每次作業(yè)前向孔內(nèi)補(bǔ)充新鮮空氣并進(jìn)行有毒氣體檢測,同時(shí)現(xiàn)場地質(zhì)條件較差,加強(qiáng)周邊建筑的監(jiān)控量測作業(yè)。鋼管柱安裝須進(jìn)行精確定位測量，各個(gè)工序須有效協(xié)調(diào)組織并加強(qiáng)安全監(jiān)控工作。

（責(zé)任編輯：周加轉(zhuǎn)）