基于PBA工法城市軌道工程鋼管柱的質(zhì)量控制

孫仁學(xué)

（中鐵十九局集團(tuán)軌道交通工程有限公司，北京 101300）

0 引言

PBA工法是以科學(xué)的理念將蓋挖法和分步暗挖法結(jié)合在一起，充分體現(xiàn)這兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而完善施工技術(shù)。這種工法的初期受力體系是由中樁、邊樁P（Pile，樁）和底梁、頂梁B（Beam，梁）以及拱A（Arc，拱）共同構(gòu)成的。施工過(guò)程中，會(huì)由上至下逐步挖掘土體，與此同時(shí)，還會(huì)進(jìn)行二次襯砌，通過(guò)以上操作就能修建出承載效果優(yōu)良的體系。修建地鐵站時(shí)，會(huì)受到地質(zhì)條件、地下預(yù)埋管線(xiàn)、道路保通以及周邊建筑物的影響，不能直接進(jìn)行明挖，也不能使斷面面積過(guò)大，這種狀況下，需要使用PBA工法。這種方法是以淺埋暗挖分步法為基礎(chǔ)，再結(jié)合蓋挖法進(jìn)行的。修建過(guò)程中，能夠有效避免一系列暗挖風(fēng)險(xiǎn)。

1 鋼管柱的設(shè)計(jì)種類(lèi)與運(yùn)輸方式

1.1 鋼管柱的設(shè)計(jì)種類(lèi)

某城市地鐵站在設(shè)計(jì)時(shí)，使用了90根12.18 m長(zhǎng)的鋼管柱，管柱的內(nèi)徑是900 mm，厚度是20 mm，柱內(nèi)灌注了標(biāo)準(zhǔn)為C55的混凝土，以2排縱向的方式布置。鋼管柱是加勁肋鋼板、鋼管、頂環(huán)形法蘭盤(pán)、以及底環(huán)形法蘭盤(pán)共同焊接的，施工現(xiàn)場(chǎng)使用螺栓連接。柱內(nèi)灌注時(shí)使用標(biāo)準(zhǔn)為C55的混凝土和鋼筋籠。施工時(shí)，通過(guò)人工挖掘的方法修建鋼管柱，再使用中粗砂回填。

1.2 鋼管柱的加工制作及運(yùn)輸方式

施工現(xiàn)場(chǎng)的所有鋼管柱，都是按照《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程》（JGJ 81—2002）的要求制作的，制作過(guò)程中，嚴(yán)格規(guī)范每一項(xiàng)操作，這樣才能保障鋼管柱的質(zhì)量。焊接過(guò)程中也要嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，焊接時(shí)需要進(jìn)行全熔透對(duì)接焊縫，還要使用X射線(xiàn)以及超聲波檢查所有的焊縫，焊縫質(zhì)量必須和《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50205—2001）、《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》（CECS 28:2012）中的要求一致。檢測(cè)結(jié)果要符合《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50017—2014）的規(guī)定。上述操作均完成并符合要求后，就要清洗構(gòu)件表面的銹跡，清洗標(biāo)準(zhǔn)是構(gòu)件表面無(wú)油污、焊渣、灰塵、焊疤，并有金屬光澤，之后還要進(jìn)行鍍鋅防腐操作，構(gòu)件兩道噴涂油漆。構(gòu)件在出廠前就需做好標(biāo)記，運(yùn)輸時(shí)要做好防護(hù)工作，避免運(yùn)輸過(guò)程中損壞構(gòu)件[1]。

2 鋼管柱的定位

鋼管柱的施工過(guò)程中，較關(guān)鍵的精度控制操作是定位。PBA工法中，定位底板腳法蘭盤(pán)是非常重要的。施工時(shí)為了確保定位的準(zhǔn)確度通常從上下兩端同時(shí)進(jìn)行，上端定位時(shí)使用花籃螺栓，下端定位時(shí)使用自動(dòng)卡具定位器。圖1為鋼管柱定位。

2.1 鋼管柱腳板法蘭盤(pán)定位

為了保證準(zhǔn)確定位，該工程在施工前就已經(jīng)加入了自動(dòng)卡具定位器。這種定位器的形狀為十字，是由鋼板焊接而成的。較關(guān)鍵的構(gòu)件有定位十字板以及環(huán)形錨固底板。安裝時(shí)腳板的標(biāo)高與位置是通過(guò)環(huán)形錨固板控制的，鋼管柱的中心是通過(guò)定位十字板固定的。自動(dòng)卡具定位器的加工誤差＜2 mm，是由車(chē)床進(jìn)行加工的。

定位腳板法蘭前，測(cè)量使用的是上下層貫的方法。參考施工圖對(duì)鋼管柱腳板法蘭進(jìn)行加工，設(shè)18個(gè)螺栓孔位于柱腳板上，螺栓孔上設(shè)置定位桿。修建前，水準(zhǔn)基點(diǎn)與地面坐標(biāo)點(diǎn)通過(guò)豎井引進(jìn)主洞，使用經(jīng)緯儀在底縱梁的頂部放置鋼管柱，腳板的標(biāo)高使用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行控制[2]。

綁扎完底縱梁鋼筋以后，就要進(jìn)行鋼管柱腳板法蘭盤(pán)的定位。首先利用全站儀確定鋼管柱的中心，之后利用水準(zhǔn)儀確定出底法蘭盤(pán)的標(biāo)高，最后使用水平靠尺檢驗(yàn)?zāi)_板的平整度。上述操作均符合要求后，固定縱梁的主筋與錨固筋定位桿的下部。焊接固定時(shí)，需要控制溫度，完成焊接之后需要再對(duì)腳板的標(biāo)高與位置進(jìn)行檢查，然后澆筑混凝土。最后的操作中，需要控制腳板底、底縱混凝土的標(biāo)高。圖2為柱腳板定位布置圖。

2.2 測(cè)量定位鋼管柱

安裝鋼管柱時(shí)精度的測(cè)量是十分重要的。施工過(guò)程中，使用導(dǎo)線(xiàn)網(wǎng)完成鋼管柱的底腳板與柱頂中心位置的測(cè)量放線(xiàn)，鋼管柱在水平方向上的位置使用全站儀測(cè)量。完成挖孔樁后，鋼管柱底部的標(biāo)高使用垂直測(cè)距儀測(cè)量，校核過(guò)程中使用水準(zhǔn)儀以及鋼尺。鋼管柱的中心確定以后，要畫(huà)出外部廓線(xiàn)，根據(jù)廓線(xiàn)的位置安裝限位擋板。

2.3 吊裝鋼管柱

導(dǎo)洞內(nèi)部的空間是比較小的，不能使用大型吊裝機(jī)，所以鋼管柱的吊裝要使用簡(jiǎn)易門(mén)式架。門(mén)架橫梁焊接了兩根鋼管柱。門(mén)式架安裝了2個(gè)手動(dòng)葫蘆，鋼管柱的質(zhì)量要小于葫蘆的質(zhì)量。施工時(shí)，要有專(zhuān)業(yè)人員對(duì)門(mén)架的穩(wěn)定性與承載力進(jìn)行計(jì)算，符合要求后才能使用。

吊裝操作前，鋼管柱進(jìn)行起吊的部位需要焊接吊耳，側(cè)部焊接肋板，保證起吊過(guò)程中的安全性。第一節(jié)鋼管柱使用手動(dòng)葫蘆進(jìn)行起吊，沿著孔柱一直放到孔口，最后用夾具固定。起吊第二節(jié)鋼管柱時(shí)，要保證垂直度。起吊時(shí)，每一塊鋼管柱的操作都與上述相同，當(dāng)全部鋼管柱都完成起吊時(shí)，就要進(jìn)行檢查。吊裝過(guò)程中存在許多安全隱患，在此項(xiàng)操作中一定要嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行，杜絕安全事故的發(fā)生。

2.4 固定鋼管柱

實(shí)際工程中，會(huì)用焊接的方法將法蘭與鋼管柱管節(jié)固定。焊接過(guò)程是由2名工人完成的，根據(jù)相關(guān)文件嚴(yán)格進(jìn)行操作，焊縫必須滿(mǎn)足一級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，最終還要進(jìn)行探傷檢驗(yàn)。

連接完所有管件以后，鋼管柱要緩慢放置，柱腳板法蘭盤(pán)上安裝鋼管柱，并將限位器放置在上方。穩(wěn)定柱腳后，準(zhǔn)確定位鋼管柱的上部，將扣件安裝在規(guī)定的位置中?？v軸線(xiàn)的垂直度、位置、標(biāo)高都要進(jìn)行精準(zhǔn)校正，預(yù)埋件需要焊接在鋼管柱的頂部。鋼管柱的上部固定完扣件之后，就要將肋板焊接在柱腳板上，法蘭的焊接是最后完成的，只有依次按規(guī)定完成以上操作后，鋼管柱的穩(wěn)定性才能得到保障。

3 澆筑混凝土

文件《鋼管混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50628—2010）與《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（GB 50936—2014）中，對(duì)混凝土的用量有明確規(guī)定，再根據(jù)PBA法的特點(diǎn)，修建城市軌道時(shí)，要選擇微膨脹混凝土。澆筑混凝土?xí)r，一定要檢測(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)的塌落度，將其控制在160 mm左右，最大不能超過(guò)180 mm。使用土泵將地面的混凝土送入澆筑點(diǎn)，密實(shí)操作中使用插入式振搗棒。澆筑之前，需要復(fù)核鋼管柱的垂直度，澆筑之后，還要進(jìn)行復(fù)核。澆筑混凝土?xí)r，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)塌陷，因此要連續(xù)多次進(jìn)行澆筑，不能一次性將混凝土全部澆筑在規(guī)定位置。施工過(guò)程中，要將60型的地泵布置在地面，導(dǎo)洞內(nèi)壁要放置托鉤?；炷翝仓瓿梢院?，還要使用超聲波對(duì)混凝土的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)參考文件《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》（CECS 28—2012），嚴(yán)格按照要求進(jìn)行操作，這樣就能保障工程的整體質(zhì)量。

4 結(jié)束語(yǔ)

圖1 鋼管柱定位

圖2 柱腳板定位布置

鋼管柱定位的準(zhǔn)確程度直接影響著鋼管柱的質(zhì)量。施工過(guò)程中，柱腳螺栓與鋼板都要進(jìn)行預(yù)埋，施工時(shí)要嚴(yán)格把控鋼管柱的位置。修建過(guò)程中，盡量借助工具完成操作，這樣就能減少誤差，減輕工人作業(yè)量。修建城市交通軌道時(shí)，需要面臨的問(wèn)題很多，涉及的技術(shù)也比較復(fù)雜，在每一項(xiàng)操作中，都要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行操作，只有嚴(yán)格把控每項(xiàng)操作，才能保證工程的質(zhì)量。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的提高，國(guó)民的生活需求越來(lái)越多，在這種情況下，需要加強(qiáng)我國(guó)工程建設(shè)的質(zhì)量，完善每一項(xiàng)工藝的技術(shù)，盡量修建出安全性較高、穩(wěn)定性較強(qiáng)的城市軌道，緩解交通擁堵問(wèn)題。