地鐵鋼管柱施工中質(zhì)量控制應(yīng)用

馬成龍

（中鐵七局集團(tuán)第三工程有限公司，陜西西安 710000）

0 引言

鋼管柱施工技術(shù)是目前建筑行業(yè)成本最低且效率最高的施工技術(shù)，鋼管柱施工技術(shù)有效增強(qiáng)了豎向支柱的強(qiáng)度，豎向支柱也是地鐵建設(shè)中受力的關(guān)鍵，為確保使用的安全性，其承重支柱需滿足高強(qiáng)度、高硬度的要求。本文以烏魯木齊軌道交通3 號(hào)線02 標(biāo)段珠江路站為研究案例，該地鐵站位于倉(cāng)房溝北路與珠江路交叉口處、沿倉(cāng)房溝路大致呈南北向布置。車站為地下二層（局部三層）島式站臺(tái)車站，雙柱三跨框架結(jié)構(gòu)，車站總長(zhǎng)251m，在車站中心里程處設(shè)24m×23.8m×0.9m 逆作頂板，覆土厚度5.5m。鋼管柱直徑800mm、壁厚16mm，Q345C 鋼管，共6 根。鋼管柱分為兩種長(zhǎng)度：A 類是頂梁下翻，底梁上翻，長(zhǎng)度13.73m；B 類是頂梁下翻，底梁為中字梁，長(zhǎng)度14.93m，自20 軸起為長(zhǎng)鋼管柱。鋼管柱形式數(shù)量統(tǒng)計(jì)見表1。鋼管柱基礎(chǔ)為φ1800mm 的鉆孔灌注樁，基礎(chǔ)樁長(zhǎng)為25m，鋼管柱插入基礎(chǔ)深度為1.6m。

1 鋼管柱施工工藝

1.1 鋼管柱安裝前基本要求

（1）鋼管柱對(duì)接的焊縫，外表面必須光潔、平整，不得出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象，幾何尺寸要求如下：

①管體橢圓度：外徑增大值≤2mm；

②總長(zhǎng)度范圍內(nèi)彎曲矢高不超過(guò)3mm；

③2m 范圍內(nèi)彎曲矢高不超過(guò)1mm；

④相鄰兩節(jié)接頭及對(duì)接接頭搓邊不超過(guò)1mm；

⑤管端不平整度：差值不大于1mm；

⑥端口平面與柱身垂直度2mm。

（2）所有鋼管柱在加工的過(guò)程中縱向長(zhǎng)度夠不可超過(guò)5mm。

（3）無(wú)論是鋼管壁的上口還是外壁，都進(jìn)行吊點(diǎn)的安裝，并且安裝以后要達(dá)到起吊標(biāo)準(zhǔn)，確保各種角度的起吊作業(yè)都能夠順利進(jìn)行。

（4）鋼管柱頂層不平整度存在的偏差不可超過(guò)±2mm 的范圍。

（5）鋼管柱加工長(zhǎng)度可存在的偏差數(shù)值保持在±10mm 以內(nèi)。

（6）鋼管柱在加工過(guò)程中以及孔口的加長(zhǎng)管在加工過(guò)程中柱口和底端明確標(biāo)記核心點(diǎn)（在加長(zhǎng)管頂部標(biāo)記半徑為0.5mm 的圓點(diǎn)，在四個(gè)圓點(diǎn)以直線相連之后的交叉點(diǎn)便是鋼管柱的核心），柱口和底端的圓點(diǎn)相連便是中心線。

結(jié)合場(chǎng)地施工標(biāo)準(zhǔn)與內(nèi)容，為確保鋼柱位置，場(chǎng)地中的內(nèi)格構(gòu)柱作業(yè)完畢后馬上實(shí)施硬化作業(yè)，運(yùn)用型號(hào)為φ12，厚度為300mm 的雙層鋼筋對(duì)地面實(shí)施硬化，在鉆孔灌注樁澆筑完畢后，立刻清理，保證HPE 液壓插入機(jī)器位置準(zhǔn)確。

1.2 施工流程

設(shè)有鋼管柱的抗拔樁基礎(chǔ)混凝土采用緩凝混凝土，緩凝時(shí)間不小于13h，鋼管柱采用HPE 液壓插入法施工，具體施工流程如圖1 所示。

圖1 HPE 液壓插入鋼管柱作業(yè)工序

1.3 施工方法

（1）HPE 垂直插入機(jī)確定位置

表1 鋼管柱形式及數(shù)量統(tǒng)計(jì)

混凝土澆筑完畢后，重新標(biāo)記樁位中心，且以十字線的方式標(biāo)注到護(hù)筒上。對(duì)樁的位置進(jìn)行再次確定后，把HPE 液壓插入機(jī)械的定位設(shè)施的核心點(diǎn)和樁位中心保持在同條垂直線上，之后采用起吊的方式把HPE 垂直插入機(jī)吊到指定位置，同時(shí)以定位器為參照對(duì)插入機(jī)位置進(jìn)行校對(duì)。

（2）調(diào)節(jié)HPE 垂直插入機(jī)水平度

HPE 插入機(jī)到達(dá)指定位置后，可采用人工或者自動(dòng)的方式對(duì)機(jī)器的水平度進(jìn)行調(diào)節(jié)，且再次核對(duì)機(jī)器中心點(diǎn)，若與設(shè)計(jì)要求一致便可進(jìn)行下面的工序。

（3）吊裝鋼管柱

依據(jù)本項(xiàng)目永久性鋼管柱的具體情況，為確保吊裝的過(guò)程中不出現(xiàn)形狀改變、彎曲等問(wèn)題，運(yùn)用2 臺(tái)吊車同時(shí)進(jìn)行吊裝作業(yè)，把永久型鋼管柱以從上到下的方式置入HPE 插入機(jī)中，抬吊吊點(diǎn)的設(shè)計(jì)是確保鋼管柱不出現(xiàn)外形改變、彎曲問(wèn)題的關(guān)鍵。

（4）HPE 垂直插入機(jī)液壓插入鋼管柱

將鋼管柱依靠起吊機(jī)吊到液壓插入機(jī)上，形成液壓插入機(jī)環(huán)保鋼管柱的形態(tài)，另外查看鋼管柱的垂直水平。吊裝永久性鋼管柱的初期，因?yàn)殇摴苤旧碛幸欢ǖ闹亓?，鋼管柱可以自行下降一定距離，當(dāng)浮力比鋼管柱自重大之后，上面與下面2 個(gè)液壓垂直插入設(shè)施一同啟動(dòng)，利用其向下的力量迫使鋼管柱繼續(xù)下降，待定位器完全環(huán)抱住鋼管柱之后，依照自下到上的次序逐漸放開液壓定位器，之后依托2 個(gè)液壓垂直插入設(shè)施持續(xù)給鋼管柱施壓，迫使其下降，反復(fù)進(jìn)行該工作，一直到鋼管柱下降到指定位置。鋼管柱位置允許存在的偏差情況見表2 所示。

表2 鋼管柱就位允許偏差

（5）鋼管柱四周回填碎石

HPE 液壓垂直機(jī)垂直插入永久性鋼管柱后，馬上對(duì)鋼管柱周邊以小顆粒石塊填充，石塊的直徑應(yīng)當(dāng)小于25mm，填充過(guò)程中小顆粒石塊在鋼管柱周邊勻稱填充，小顆粒石塊填充的高度達(dá)到鋼管柱頂管標(biāo)高下部的1~2m 即可，上部等工具柱拆除混凝土澆筑初凝后后回填；回填時(shí)排出的護(hù)壁泥漿用泥漿泵抽至廢漿池后外運(yùn)清除。

（6）拆除工具柱HPE 垂直插入機(jī)移位

當(dāng)鋼管柱四周回填至距離設(shè)計(jì)柱頂標(biāo)高1~2m 后，四周回填碎石已固定永久性鋼管柱中心位置，即可拆除上部送柱工具柱，割除永久性鋼管柱與送柱工具柱連接部位，拆除送柱工具柱后由吊車將HPE 垂直插入機(jī)移位即可。

（7）鋼管柱內(nèi)灌注混凝土

將工具柱拆掉之后，進(jìn)行導(dǎo)管的裝設(shè)，導(dǎo)管底部伸進(jìn)鋼管柱中的長(zhǎng)度為500mm，然后實(shí)施混凝土澆灌作業(yè)?；炷吝\(yùn)用強(qiáng)度為C50 的自密實(shí)微膨脹混凝土。先在鋼管柱中實(shí)施滲水實(shí)驗(yàn)，然后依據(jù)結(jié)果選擇混凝土澆灌方法。若鋼管柱內(nèi)滲水，則采取水下灌注方式進(jìn)行灌注。永久性立柱一般為干作業(yè)灌注，根據(jù)《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》（CECS 28—2012）的規(guī)定，并結(jié)合蓋挖逆作鋼管柱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇高位拋落無(wú)振搗法。其原理是利用混凝土自管口自由下落時(shí)獲得的重力加速度沖擊能量，使混凝土擠密而無(wú)須振搗。其拋落高度不少于4m，對(duì)柱頂孔口段拋落高度不足4m 的，采用插入式振搗器振實(shí)。

（8）回填孔口拔除鋼護(hù)筒

永久性鋼管柱中的混凝土初次凝結(jié)之后，以小顆粒石塊進(jìn)行填充，然后將護(hù)筒清除掉。

2 工程質(zhì)量保證措施

（1）動(dòng)工之前一定要全面掌握項(xiàng)目所在地區(qū)地質(zhì)與水文的實(shí)際情況。

（2）科學(xué)管控鉆桿前進(jìn)過(guò)程中的速率。及時(shí)查看鉆頭鉆進(jìn)地層的實(shí)際狀況，時(shí)刻關(guān)注地層變動(dòng)狀況，力爭(zhēng)將鉆桿速率與鉆壓指數(shù)保持在最佳狀態(tài)。鉆桿施工過(guò)程中，不可讓鉆桿出現(xiàn)晃動(dòng)問(wèn)題，避免孔變大。

（3）加強(qiáng)測(cè)量管理，由測(cè)量人員根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙準(zhǔn)確定出樁位，并在樁附近埋設(shè)護(hù)樁，以便隨時(shí)校核。質(zhì)量檢驗(yàn)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)樁位軸線、樁垂直水平、樁直徑等一一進(jìn)行檢查，保證所有的樁都與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一致。

（4）質(zhì)量檢驗(yàn)人員應(yīng)當(dāng)仔細(xì)查看鉆孔澆筑樁施工的各道工序，敦促作業(yè)人員依照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行技術(shù)交底，開展好隱秘項(xiàng)目的竣工驗(yàn)收工作。資料員應(yīng)當(dāng)把控好資料環(huán)節(jié)，建材進(jìn)入施工場(chǎng)地都要合格證或者報(bào)告單，且按照有關(guān)要求再次檢查，對(duì)于與質(zhì)量規(guī)定不符的建材不允許其進(jìn)入場(chǎng)地。試驗(yàn)員要嚴(yán)格控制混凝土的配合比，不可隨意更改。依照有關(guān)要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，輔助相關(guān)單位進(jìn)行測(cè)驗(yàn)。

（5）嚴(yán)控鉆進(jìn)標(biāo)高，在裝設(shè)鋼筋籠以前，一定要對(duì)孔進(jìn)行清理，且告知建立部門測(cè)量孔底標(biāo)準(zhǔn)高度、大小，并勘察土質(zhì)、巖性等情況，查驗(yàn)達(dá)標(biāo)之后馬上實(shí)施封底作業(yè)。若察覺地質(zhì)狀況和設(shè)計(jì)要求不一致，應(yīng)當(dāng)和監(jiān)理、設(shè)計(jì)一同探究并對(duì)問(wèn)題進(jìn)行解決。確保鋼筋籠的加工符合要求。

（6）澆灌混凝土的過(guò)程中，應(yīng)首先檢測(cè)混凝土坍落水平，嚴(yán)控混凝土澆灌質(zhì)量，在進(jìn)行水下澆灌作業(yè)時(shí)將裝有混凝土的運(yùn)輸車直接開到孔口位置，科學(xué)調(diào)配車輛，中途不可停歇。澆灌的過(guò)程中需運(yùn)用導(dǎo)管對(duì)混凝土進(jìn)行搗合，讓其更緊密。

3 結(jié)束語(yǔ)

在地鐵鋼管柱施工過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格把控各方面質(zhì)量。機(jī)械裝置的運(yùn)用也大大提高了施工質(zhì)量，進(jìn)一步提高鋼管混凝土柱和樁基的各項(xiàng)指標(biāo)。結(jié)果表明，鋼管混凝土技術(shù)在節(jié)約成本上也有很大的優(yōu)勢(shì)，耗費(fèi)成本偏低，大大增強(qiáng)了施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。