地鐵車站蓋挖逆作法鋼管柱施工技術(shù)

曾杰

摘要：隨著地鐵工程的大力建設(shè)，地鐵工程的施工進(jìn)行也在如火如荼地進(jìn)行，本文結(jié)合某地鐵車站蓋挖逆作法的事例，針對(duì)地鐵車站蓋挖逆作法鋼管柱施工技術(shù)，采用了HPE插入機(jī)聯(lián)合安裝鋼管立柱以及旋挖鉆成孔的方法的措施。這一辦法大大提高了垂直度的控制精度以及施工進(jìn)度，保障了施工關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的工作質(zhì)量。希望對(duì)相關(guān)工作人員起到一定的幫助。

關(guān)鍵詞：地鐵車站工程;逆作法;鋼管柱

大部分地鐵線路都從市區(qū)內(nèi)通過，為了避免造成對(duì)地面交通情況的干擾，以及降低對(duì)環(huán)境的影響，可盡量減少到最低限度，所以地鐵線路工程大都采用蓋挖逆作法。蓋挖逆作法的施工難度相較其他施工方法更難，對(duì)于技術(shù)的要求也較高。由于地下結(jié)構(gòu)層數(shù)的增加，對(duì)于中間立柱的精確定位以及垂直度的控制成為逆作法施工的一個(gè)難度極大的關(guān)鍵技術(shù)工作。

1、工程概況

某地鐵車站采用蓋挖逆作法進(jìn)行施工，主體結(jié)構(gòu)為地下二層，地鐵車站的總體長度大約494m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度23.3m，地下三層結(jié)構(gòu)為6號(hào)線換乘的節(jié)點(diǎn)。

運(yùn)用蓋挖逆作法進(jìn)行施工斷長、寬分別為96.2m、78.2m，地下一層、地下二層、地下三層形狀分別為八邊形、十邊形、一字形。蓋挖逆作段地下一層基坑、地下二層基坑、地下三層基坑約為10.5m、18.4m、25.85m。

基坑內(nèi)范圍各個(gè)土、巖層按照自上而下的順序分別為，素填土層、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層、黏土層以及粉粗砂礫層、砂質(zhì)黏性土層、全風(fēng)化片麻狀混合花崗巖層以及強(qiáng)風(fēng)化片麻狀混合花崗巖層。車站底板位于砂紙黏性土層以及砂礫層，車站的平均覆土深度大約為3.7m。地下水位穩(wěn)定狀態(tài)深5.0—2.4m。砂層主要是富水性及透水性較好的含水層。

地鐵車站蓋挖逆作段利用800mm厚的地下連續(xù)墻作為車站蓋挖逆作段的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，共68根φ600φ800的鋼管立柱，作為豎向支撐柱。鋼管柱全部使用Q345B的無縫鋼管，壁厚為30mm，內(nèi)部灌入C50級(jí)混凝土。鉆孔灌注樁作為鋼管立柱的基礎(chǔ)，采用階段鋼管立柱作為車站內(nèi)使用的基礎(chǔ)樁并兼做抗拔樁。采用直徑φ1.2m的鉆孔灌注樁，樁基插入中風(fēng)化巖層2.2—5.0m，作為端成型樁基。立柱中心線以及基礎(chǔ)中心線允許的偏差以及立柱頂面不平度的偏差都為±5mm;立柱頂面標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高間的誤差為+0～-20mm垂直度允許的偏差為長度的1/1000且不可大于15mm。

2、蓋挖逆作法施工鋼管柱的重點(diǎn)及難點(diǎn)

（1）在本工程的施工進(jìn)行中，逆作法施工段主要在地下三層結(jié)構(gòu)，鋼管柱的精確定位及垂直控制，鋼管立柱的高度較大，對(duì)于安裝質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)較高，都屬于在本工程進(jìn)行蓋挖逆作法施工時(shí)的重點(diǎn)之處和難點(diǎn)處。

（2）樁基混凝土需要進(jìn)行超緩凝[1]。為了給鋼管柱的定位及插入留出充足的時(shí)間進(jìn)行，這一時(shí)間不能早于24h。緩凝混凝土的配合比的實(shí)施與設(shè)計(jì)同樣是鋼管柱施工的關(guān)鍵點(diǎn)。

（3）樁基鋼筋籠的連接質(zhì)量十分關(guān)鍵[2]。它不僅影響鋼管柱的垂直度，一旦連接時(shí)鋼筋籠的安裝發(fā)生偏位情況則會(huì)影響鋼管柱的插入。

（4）通過工具柱與頂在地面以下4.5～5.9m的鋼管柱進(jìn)行連接，為了控制鋼管柱安裝質(zhì)量，需要通過HPE鋼管垂直插入機(jī)控制工具柱。但如何使二者中心線相吻合，且能連接牢固并且能進(jìn)行拆裝工具柱，保證其能重復(fù)進(jìn)行使用，這是工具柱和鋼管柱進(jìn)行連接的重點(diǎn)以及難點(diǎn)。

3、旋挖鉆機(jī)+HPE插管機(jī)聯(lián)合安裝法

（1）原鋼管柱設(shè)計(jì)安裝方法

以前的設(shè)計(jì)是采用常規(guī)的鋼管柱安裝方法，在完成了樁基成孔且完成澆筑混凝土后，人工進(jìn)行下到樁基孔內(nèi)進(jìn)行安裝定位器、鋼管柱的方法。其步驟如下：

（1）通過全護(hù)筒跟進(jìn)到鉆孔中[3]。然后在第一次澆灌混凝土?xí)r，要注意至鋼管柱地標(biāo)高上不低于500mm的位置;

（2）人工為了鑿除樁頭至鋼管定位器基座底[4]。需要下至第一次澆筑的混凝土頂面。

（3）進(jìn)行人工安裝定位器

（4）為完成鋼管柱定位需下放鋼管柱，并澆筑鋼管柱嵌固長度范圍內(nèi)的樁基混凝土

（5）在護(hù)筒與鋼管柱之間回填粗砂，繼續(xù)往上拔鋼護(hù)筒直到鋼護(hù)筒被拔出，鋼護(hù)筒要進(jìn)行重復(fù)利用。

（6）最后進(jìn)行澆筑鋼管內(nèi)的混凝土，就此完成鋼管柱安裝[5]。

原設(shè)計(jì)方案采用的鋼管柱的安裝方法，施工周期較長，工序十分復(fù)雜，且在施工過程中，工人要冒風(fēng)險(xiǎn)到28m深的深孔里進(jìn)行定位器的安裝以及混凝土的鑿除，這一操作具有十分大的安全風(fēng)險(xiǎn)，且施工的成本過高。所以選用旋挖鉆機(jī)+HPE插管機(jī)聯(lián)合安裝法。

三、旋挖鉆機(jī)+HPE插管機(jī)聯(lián)合安裝方法

（一）HPE插入機(jī)安裝鋼管柱示意圖，如圖一所示。

采用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行樁基成孔，并在樁基混凝土達(dá)到基坑底的標(biāo)高后但要注意在混凝土開始初凝前，使HPE垂直液壓插入機(jī)，把底端封閉的永久性鋼管柱以垂直的角度插入支撐樁的混凝土中，插入至原設(shè)計(jì)的標(biāo)高。

HPE通過液壓垂直插入人機(jī)身上的兩個(gè)液壓垂直插入裝置以及液壓定位裝置。在對(duì)支撐樁的混凝土進(jìn)行澆筑過后、趕在混凝土進(jìn)行初凝前將底端封閉的永久性鋼管垂直插入在支撐樁混凝土中，知道插入到最初設(shè)計(jì)標(biāo)高，才算完成一根鋼管柱的施工。

（二）HPE液壓垂直插入鋼管柱的施工步驟

（1）先對(duì)鋼管柱進(jìn)行加工[6]。在鋼套箍與鋼管柱同時(shí)成型后，再整根運(yùn)往安裝現(xiàn)場(chǎng)。在對(duì)鋼管柱進(jìn)行焊縫時(shí)要采用Ⅰ級(jí)焊縫，且要在鋼管柱端部焊接一個(gè)圓臺(tái)形封端板。

（2）要進(jìn)行工具鋼管柱的制作，要采用直徑和壁厚全都與工程鋼管柱相同的無縫鋼管柱制作。采用在其管內(nèi)焊接內(nèi)襯鋼管的形式將工具鋼管柱與工程鋼管柱相連接。

（3）鋼筋籠的安裝及旋挖鉆機(jī)成孔，垂直度要求為1/300以上，且鉆進(jìn)速度為50/h，鋼筋籠要采用雙層主筋，且主筋的對(duì)接采用機(jī)械連接的方式，以保證鋼筋籠的垂直度。

（4）澆筑樁基混凝土，基礎(chǔ)樁的混凝土為了滿足插入鋼管柱的需要，必須要需要一段緩凝時(shí)間，且緩凝的時(shí)間不能小于混凝土的運(yùn)輸時(shí)間以及澆筑時(shí)間、插入機(jī)就緒時(shí)間、插入時(shí)間的總和。

（5）HPE液壓垂直插入機(jī)就位以及吊裝鋼管柱，一般情況下采用和兩臺(tái)吊車進(jìn)行多點(diǎn)臺(tái)釣，保證鋼管柱底端不能著地以及將鋼管柱緩緩放入液壓垂直插入機(jī)上。

（6）在垂直度控制中插入鋼管柱，因?yàn)楸竟こ痰厣w挖逆作底端為地下三層結(jié)構(gòu)，鋼管插入施工過程中對(duì)鋼管柱的垂直度控制精度要求極高。

（7）控制上浮力，因?yàn)殇摴苤撞康姆忾]，產(chǎn)生的較大福利，可通過在鋼管柱內(nèi)加水的措施抵消上浮力。

（8）鋼管柱內(nèi)孔口的固定以及向鋼管柱內(nèi)澆筑鋼筋混凝土，要在鋼管柱插入至設(shè)計(jì)標(biāo)高后對(duì)鋼管柱的上端進(jìn)行固定，鋼管柱安裝完成后進(jìn)行鋼管柱內(nèi)的混凝土澆筑。

（9）拆除工具柱和倒護(hù)筒最后進(jìn)行孔口回填，利用旋挖鉆機(jī)將鋼護(hù)筒拔出，在最后將孔口填平。

結(jié)束語：綜上所述，在地鐵工程施工中，相較于傳統(tǒng)的施工方法，蓋挖逆作法鋼管柱施工技術(shù)可以降低施工的安全風(fēng)險(xiǎn)及成本，鋼管柱垂直度控制的精準(zhǔn)度高，質(zhì)量也可靠，保證施工質(zhì)量的同時(shí)，也提升了安裝施工效率。在逆作法施工中，采用HPE插入機(jī)聯(lián)合安裝鋼管立柱以及旋挖鉆成孔的方法十分具有實(shí)用價(jià)值及深遠(yuǎn)前景。

參考文獻(xiàn)

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[3] 彭永賀. 地鐵車站蓋挖逆作法施工技術(shù)研究[J]. 設(shè)備管理與維修， 2020， No.468（06）：150-151.

[4] 鄭佳. 對(duì)地鐵車站蓋挖逆作法施工技術(shù)的分析[J]. 建材與裝飾， 2019， 000（004）：243-244.

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