液壓垂直插入鋼管在逆作法施工深基坑的應(yīng)用

韓崢

摘 要：隨著軌道交通的大力發(fā)展和城市地下空間的開(kāi)發(fā)利用，逆作法施工深基坑中間支撐樁廣泛用于高層建筑多層地下室和軌道交通地下車站等多層地下結(jié)構(gòu)的施工，特別是近年來(lái)我國(guó)客運(yùn)專線與城市軌道交通共用的交通樞紐工程和地鐵換乘車站的地下空間多為負(fù)3至4層，深度一般為-25 m至-32 m，基本都采用逆作法施工。該文結(jié)合某地鐵換乘車站工程-20m以下樁基工程逆作法“一樁一柱”實(shí)例，介紹了樁基混凝土澆筑后采用液壓垂直插入機(jī)安裝鋼管柱施工技術(shù)，可供同類工程參考。

關(guān)鍵詞：液壓垂直插入 鋼管柱 定位 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TU753 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）01（c）-0133-02

1 工程概況

某市地鐵換乘車站，主體結(jié)構(gòu)地下四層多跨框架結(jié)構(gòu)，采用蓋挖逆作法施工，在沖孔樁頂混凝土中插入永久性鋼管柱作為施工階段的豎向支撐結(jié)構(gòu)，鉆孔灌注樁兼做使用階段的抗拔樁。本項(xiàng)目一期工程中的共計(jì)有89根沖孔灌注樁，每根樁均插入鋼管柱作為永久結(jié)構(gòu)柱施工，鋼管柱作為施工階段的豎向支撐結(jié)構(gòu)，鉆孔灌注樁兼作使用階段的抗拔樁，因此本工程具有以下特點(diǎn)：?jiǎn)螛冻休d力大，樁直徑大，深度深，永久性鋼管柱垂直度偏差小于l/500（l為鋼管柱的長(zhǎng)度）。鋼管柱直徑分別為1.5 m及0.9 m兩種，其下部沖孔樁樁徑分別為2.5 m及1.8 m兩種（其中28根鋼管柱直徑1.5 m的樁頂標(biāo)高從地面至沖孔樁混凝土面深度為19.2 m；16根鋼管柱直徑0.9 m的樁頂標(biāo)高從地面至沖孔樁混凝土面深度為15.6 m。

2 液壓垂直插入鋼管施工

液壓垂直插入鋼管施工是一種使工作中底部基礎(chǔ)樁與上部結(jié)構(gòu)柱（鋼管柱）連接的施工方法。施工中采用液壓插入機(jī)，在基坑內(nèi)施工支撐樁（沖孔樁）澆筑至基坑底標(biāo)高后，在砼初凝前，將底端封閉的永久性鋼管柱插入支撐柱（沖孔樁）中，直到插入至設(shè)計(jì)標(biāo)高的施工方法。（1）鋼管柱安裝前的基本要求。鋼管柱所有材料均為q345b，鋼管柱的焊縫為全熔透ⅰ級(jí)，外表面不得出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象，必須平整、光潔。對(duì)于φ900 mm的鋼管柱底部法蘭最大直徑不宜超過(guò)1.1 m，對(duì)于φ1500 mm的鋼管柱底部法蘭最大直徑最好在1.80 m之內(nèi)。鋼管柱底部需加工成錐臺(tái)形，錐形中心與鋼管柱中心吻合。鋼管柱在地面以下有一定的深度，為確保插入機(jī)能將鋼管柱送至設(shè)計(jì)標(biāo)高，在安裝鋼管柱時(shí)需加接一根工具柱，工具長(zhǎng)度不小于插入機(jī)的高度+鋼管柱頂在地面以下的深度0.5 m，并且工具柱加工時(shí)表面平整，豎向焊縫為同一側(cè)直縫，工具柱直徑及壁厚與鋼管柱相同。（2）鋼管柱焊接。為保證鋼管柱與工具柱連接整體順直，特設(shè)置鋼管柱加工平臺(tái)。該平臺(tái)底部設(shè)置鋼筋砼臺(tái)墩，尺寸為2 m×3 m，平臺(tái)與臺(tái)墩采用鋼筋焊接固定，加工平臺(tái)設(shè)置四個(gè)，其標(biāo)高相同、中線一致。鋼管柱與工具柱放置在平臺(tái)后，工具柱對(duì)入內(nèi)襯管后，在工具柱與鋼管柱頂面和側(cè)面各設(shè)置一條控制線，以保證鋼管柱與工具柱整體順直，調(diào)直后采用電焊四面對(duì)稱固定。本工程施工的鋼管柱在地面以上，考慮液壓垂直插入機(jī)施工要求，鋼管柱垂直插入時(shí)必須采用工具柱將鋼管柱送入至設(shè)計(jì)標(biāo)高，鋼管柱與工具柱采用電焊連接，工具柱可以回收再次利用，這樣可以節(jié)約施工成本。在焊接工具柱時(shí)，為防止焊接變形特采用兩臺(tái)交流兩電焊機(jī)同時(shí)對(duì)稱作業(yè)，并且每焊接50 cm就要檢查鋼管柱與工具柱的整體順直度，如發(fā)現(xiàn)偏位及時(shí)予以糾偏。（3）場(chǎng)地要求。為滿足100 t、50 t履帶吊機(jī)、砼攪拌車現(xiàn)等大型設(shè)備進(jìn)場(chǎng)作業(yè)需要，對(duì)履帶吊行走路線進(jìn)行路基處理，本工程采用石碴和廢磚碴鋪設(shè)，樁周邊場(chǎng)地采用砼硬化地面，采用c25砼，內(nèi)鋪直徑12@0.2 m雙向單層鋼筋。在沖孔灌注樁澆灌完成后，馬上撤走沖孔樁機(jī)，進(jìn)行清理、整平，以確保液壓插入機(jī)械就位、定位的穩(wěn)固、準(zhǔn)確。（4）灌注樁砼要求。樁的砼緩凝時(shí)間不小于15 h，其中砼運(yùn)輸時(shí)間按1 h計(jì)算，砼灌注時(shí)間按3～4 h計(jì)算，垂直插入機(jī)就位按2 h計(jì)算，插入鋼管柱時(shí)間按5～7 h計(jì)算，合計(jì)時(shí)間約13 h，考慮其他原因砼15 h后二次攪拌坍落度不小于100 mm，不分層離析有較好的和易性。（5）施工工藝流程。樁砼澆筑完成→插入機(jī)就位對(duì)中→調(diào)整插入機(jī)水平度→吊裝鋼管柱→插入鋼管柱→四周回填砂碎石→拆除工具柱和移機(jī)→鋼管柱內(nèi)澆筑砼。（6）施工方法。①垂直插入機(jī)就位對(duì)中。在灌注樁砼前做好砼留樣工作，砼澆筑完畢后，對(duì)樁孔周邊進(jìn)行清理和鋪設(shè)路基箱（路基箱尺寸為8 m×2.2 m×0.37 m）。路基箱鋪設(shè)完畢再進(jìn)行樁位二次放樣，重新放出樁中心，并將十字線標(biāo)記在護(hù)筒上，然后吊裝垂直插入機(jī)就位，液壓插入機(jī)根據(jù)定位器就位對(duì)中，將液壓插入機(jī)械的定位器中心與灌注樁樁位中心在同一垂直線上。②調(diào)整垂直插入機(jī)水平度。就位對(duì)中后，液壓插入機(jī)械可手動(dòng)和自動(dòng)調(diào)整水平度，并重新復(fù)核中心位置，滿足要求后即可吊裝性鋼管柱入孔。③吊裝鋼管柱。采用兩臺(tái)吊車多點(diǎn)抬吊，其中1臺(tái)100 t履帶吊機(jī)直接起吊下放，另1臺(tái)50 t履帶吊機(jī)輔助。雙機(jī)抬吊鋼管柱在空中翻轉(zhuǎn)垂直后，由100 t履帶吊單獨(dú)將鋼管柱垂直緩慢放入垂直插入機(jī)上。④垂直插入機(jī)液壓插入鋼管柱。鋼管柱吊放至插入機(jī)內(nèi)，下入孔內(nèi)至第二道法蘭后，另一臺(tái)吊車安裝插入機(jī)機(jī)械的內(nèi)襯，內(nèi)襯安裝完畢后，由插入機(jī)抱緊鋼管柱，并復(fù)測(cè)鋼管柱垂直度，同時(shí)在底部第一道法蘭處安裝高精度垂直度傳感儀，此時(shí)吊鋼管柱的吊機(jī)脫鉤，鋼管柱調(diào)直后垂直插入孔內(nèi)，剛開(kāi)始下放鋼管柱時(shí)，由于鋼管柱的自重，鋼管柱能自由下入孔內(nèi)一定深度，由于鋼管柱底端封閉，當(dāng)浮力大于鋼管柱重量后，由插入機(jī)將鋼管柱抱緊，用液壓插入裝置的液壓下壓力將鋼管柱下壓插入孔內(nèi)，利用工具柱將鋼管柱插入至設(shè)計(jì)標(biāo)高，當(dāng)鋼管柱插至砼頂面后，將配重放入鋼管柱內(nèi)減小浮力，并重新復(fù)測(cè)鋼管柱的垂直度，此時(shí)可根據(jù)插入機(jī)自身垂直儀、經(jīng)緯儀及鋼管柱上安裝的垂直傳感器反應(yīng)到電腦的信號(hào)來(lái)確定鋼管柱的垂直度，滿足垂直度要求后繼續(xù)下壓插入至砼中，如不滿足要求可調(diào)整插入機(jī)的水平度，直至鋼管柱垂直度滿足要求。⑤鋼管柱四周回填碎石。插入鋼管柱后10 h后，對(duì)鋼管柱四周進(jìn)行砂或碎石回填，回填時(shí)在鋼管柱四周均勻填入，邊填邊將泥漿排，碎石回填高度與鋼管頂標(biāo)高以下500 mm左右。⑥拆除送柱標(biāo)準(zhǔn)節(jié)垂直插入機(jī)移位。當(dāng)鋼管柱四周回填碎石已固定鋼管柱中心位置，等留樣砼凝固后，即可割除鋼管柱與送柱工具柱連接部位，拆除動(dòng)力站，由吊車將垂直插入機(jī)移位。⑦灌注鋼管柱內(nèi)砼。下放導(dǎo)管進(jìn)行鋼管柱內(nèi)的砼灌注，鋼管柱內(nèi)砼為干作業(yè)灌注，當(dāng)灌注到法蘭部位時(shí)，需上下抽動(dòng)導(dǎo)管使砼充分填筑法蘭底部的空隙，灌注到鋼管柱頂標(biāo)高350～500 mm后停止灌注。（7）鋼管柱安裝施工要求和主要技術(shù)措施。插入鋼管柱施工要求：柱中心和基礎(chǔ)中心允許偏差±5 mm；柱頂面標(biāo)高和設(shè)計(jì)標(biāo)高允許偏差0～-20 mm；柱垂直度允許偏差

3 結(jié)語(yǔ)

（1）液壓垂直插入鋼管柱工法定位準(zhǔn)確、單樁安裝施工周期短，大大節(jié)約了施工工期；垂直精度高，垂直度

參考文獻(xiàn)

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