鋼管柱HPE工法施工工藝及監(jiān)理控制要點

吳昌宏

摘要：HPE機械垂直插入工法是蓋挖逆作法車站鋼管柱施工的新工藝，該工藝運用機械插入法施工鋼管柱具有安全風險小、施工周期短、成本造價低等優(yōu)點。本文結合長春地鐵1號線一期工程長春火車站南廣場站工程為例，介紹了HPE工法的施工原理以及鋼管柱HPE工法施工工藝，結合筆者的工作經(jīng)驗，介紹了HPE工法垂直插入鋼管柱施工的監(jiān)理控制要點。

關鍵詞：蓋挖法；HPE工法；鋼管柱

一、工程概況

長春火車站南廣場是目前長春市最重要的交通節(jié)點之一，周圍商業(yè)大廈眾多，交通量大、行人如麻，是重要的交通樞紐。長春地鐵1號線長春火車站南廣場站工程車站起始里程K15+810.200，車站終點里程為K15+939.800，計算站臺寬度為13m，長為118.0m。車站主體為地下四層三跨箱型框架結構，標準斷面寬24.80m。車站采用蓋挖逆作法施工，由于人工孔內安裝鋼管柱危險性大、不易操作、垂直度控制難度高、單根鋼管柱安裝時間長?？紤]本工程施工技術復雜，工期緊，因此本工程采用HPE工法機械插入鋼管柱施工的方法。

二、HPE工法施工原理

HPE機械垂直插入工法是根據(jù)“兩點一線”的原理，通過HPE液壓垂直插入機械上的兩個液壓垂直插入裝置，在支承樁混凝土初凝前將底端封閉的永久性鋼管柱垂直插入支承樁混凝土中，利用標高定位系統(tǒng)將鋼管柱定位至設計標高位置[1]。利用吊車將鋼管柱垂直吊起通過液壓機械中心位置放入樁孔內，當鋼管柱重力與所受泥漿浮力平衡時松開吊具，由液壓插入機械將鋼管柱抱緊，同時復測鋼管柱的垂直度和中心位置[2]；然后由上下兩個液壓垂直插入裝置同時驅動，通過其向下壓力將鋼管柱垂直向下插入，液壓定位器將鋼管柱抱緊后，按照從下到上的順序依次松開液壓定位器，再由兩個液壓垂直插入裝置同時將鋼管柱向下插入，重復上述步驟，直至將鋼管柱插入到設計深度要求。

三、HPE工法主要施工工藝

1.灌注樁混凝土澆筑

由于需要插入鋼管柱，因此要求灌注樁的混凝土要有一定緩凝時間，緩凝時間不小于混凝土運輸時間、澆筑時間、HPE插入機就位時間、插入時間的總和[3]，要求混凝土緩凝時間不少于24小時，這就是所謂的超緩凝混凝土，施工時必須確?；炷恋氖┕べ|量，特別是東北地區(qū)冬季的施工，超緩凝混凝土的質量更是要嚴格要求，確保中間樁的施工質量。

2.HPE垂直插入機就位對中

混凝土灌注完成后，需要重新放出樁位中心，并將十字線標記在護筒上。復核樁位后，將HPE液壓插入機械的定位器中心與基礎樁位中心至于同一垂直線上，然后吊裝HPE垂直插入機就位，HPE液壓插入機根據(jù)定位器就位對中[3]。

3.調整HPE垂直插入機水平度

就位對中后，調整HPE垂直插入機水平度，HPE液壓插入機械水平度可通過手動或自動調整，調整完成后重新復核中心位置，復核完成后方可吊裝鋼管柱入孔。

4.HPE垂直插入機液壓插入鋼管柱

鋼管柱吊垂直吊放至到HPE垂直插入機內，并且在下入孔內至第二道法蘭后，鋼管柱將會被HPE垂直插入機緊緊抱死，鋼管柱被抱緊后，應復測鋼管柱垂直度，滿足要求后可在第二道法蘭上方安裝一個垂直傳感器；

5.重力平衡

鋼管柱插入混凝土后，由于采用的是超混凝混凝土，混凝土在很長時間內部能凝固形成強度，而鋼管柱底部由于是封閉的空心體，會在超緩凝混凝土中產(chǎn)生較大的浮力。因此為確保鋼管柱在HPE液壓插入機放松液壓抱緊后不再上浮，必須采取一定的措施，進行重力平衡，如可在鋼管柱內下鋼筋籠、加水等方法進行重力平衡。

6.鋼管柱孔口固定

重力平衡后對鋼管柱上口進行定位，根據(jù)已放出的樁位中心與鋼管柱中心吻合，用槽鋼將鋼管柱固定在工作平臺上，并要固定牢固防止鋼管柱偏位。

7.HPE插入機移位

在鋼管柱固定完成以及采取措施重力平衡后，放松HPE垂直插入機上液壓定位器，然后用吊車將HPE插入機吊出。

8.鋼管柱四周回填砂并排漿

用砂石填充鋼管柱四周至柱頂以下0.5m處，并將孔內泥漿排除。樁內混凝土澆筑約2～3天初凝后即在鋼管柱四周回填碎石，回填前參考樁身混凝土溫度和留置的桶裝混凝土和試塊的凝結情況?；靥顦烁邽楦畛ぞ咧鶚烁呦蛳?.5m處，鋼管柱四周回填要均勻，方便施工人員割除工具柱。

四、HPE工法監(jiān)理控制要點

1.加強鋼管柱質量的監(jiān)控

鋼管柱加工完畢出廠前，監(jiān)理人員到廠驗收鋼管柱加工質量，驗收內容包括鋼管柱的材質，物理力學性能指標，構件長度，垂直度，彎曲矢高等項目。鋼管柱的加工質量應符合設計及規(guī)范要求，合格后，予以驗收確認并準予出廠。經(jīng)出廠前檢驗合格的鋼管柱出廠運入工地后，監(jiān)理人員查驗鋼管柱的材質單、物理力學性能試驗報告、質檢證明、出廠合格證等質量保證資料，確保鋼管柱在施工前符合設計的質量要求。

2.確保鋼管柱的插拔質量

為了保證順利插入鋼管柱，AM樁的混凝土要控制好緩凝時間。由于需要插入鋼管柱，因此要求灌注樁的混凝土要有一定緩凝時間，要求混凝土緩凝時間不少于24小時，施工時需要使用超緩凝混凝土。因此施工時必須確保混凝土的施工質量，特別是東北地區(qū)冬季的施工，超緩凝混凝土的質量更是要嚴格要求，確保中間樁的施工質量。

3.加強施工關鍵環(huán)節(jié)的旁站記錄

對影響工程質量和安全的關鍵環(huán)節(jié)如鋼管柱混凝土澆筑、鋼筋籠吊裝、鋼管柱安裝全過程進行監(jiān)理旁站，詳細記錄施工情況和質量狀況，出現(xiàn)異常情況及時通知施工單位及設計單位進行處理。

五、結語

HPE工法垂直插入鋼管柱是國內一項新的施工技術，首次被應用于長春地鐵一號線一期工程長春火車站南廣場站蓋挖逆作施工中間柱（鋼管柱）中，并獲得成功，此工法與傳統(tǒng)的人工安裝鋼管柱相比較，施工難度低、危險性小、周期短、節(jié)約成本等，故極具推廣價值。

參考文獻：

[1]李建旺. HPE工法在天津地下交通樞紐工程施工中的應用[J].市政技術，2010，28（4）：92-94.

[2]吳天凱，王躍飛，王海. AM、HPE工法在富水軟土地區(qū)地鐵車站施工中的綜合應用[J].天津建設科技，2013，23（6）：43-46.

[3]韓振明. 蓋挖逆筑鋼管中柱安裝施工技術[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2005，15（8）：297-298.