复杂地层盖挖车站永久钢管柱施工技术

复杂地层盖挖车站永久钢管柱施工技术

国猛

身份证号码： 21138219930322****

摘要：钢管柱为一次施工成型钢管柱，作为后期结构柱使用，采用一根工具柱连接后插入到主体结构柱的位置，插入完成后将工具柱进行割除，避免了传统格构柱站内割除的施工困难，简化了施工过程。钢管柱作为顶板支撑结构具有一次成型、精度高、承载力强的特点，但正因如此，钢管柱作为后期车站主体结构的结构柱，施工精度是其施工的最重要控制部分。

关键词：钢管柱；插桩施工；基础桩

一、工程概况

1.1工程简介

天津地铁4号线北仓站位于天津市北辰区京津路与北辰道交叉口，跨路口设置，车站横跨北辰道区域采用盖挖顺做施工的方法。

盖板段长度为34.25m，宽度为23.7m，设置双排钢管柱作为支撑柱，共计8根，钢管柱单根长度为14.8m。钢管柱基础均采用钻孔灌注桩施工，钢管柱上至盖板顶板，贯通中板再到底板，下方为钻孔灌注桩。钢管柱规格为φ800mm，t=22mm；钻孔灌注桩规格为直径2.2m，长度30m。钢管柱内部混凝土使用C50无收缩混凝土；钻孔灌注桩采用C35水下混凝土，抗渗等级P10。

1.2工程地质及水文地质情况

1.2.1工程地质

主要穿越地层为：砂质粉土层、粉质黏土层、粉砂夹粉质黏土层、粉砂层。

1.2.2水文地质

本段线路所在场区内及其附近500m内无地表水系。工程隧道底水位埋深48.50～51.00m，平均49.88m；水位标高114.40～120.60m，平均116.30m。

二、钢管结构柱施工流程

盖挖段车站永久钢管结构柱施工工艺复杂，主要包含2.2m直径基础桩施工，采用C35水下超缓凝混凝土，预埋声测管、注浆管保证桩身完成性，浇筑完成后采用双抱箍插桩机进行钢管柱插桩施工，插桩完成后在四周回填碎石至钢管桩顶，然后在钢管柱内顶升灌注C50微膨胀混凝土，割除工具柱，待开挖至对应标高后，浇筑对应面的顶板、底板和中板，完成盖挖段施工。

图2-1 施工流程图

三、钢管结构柱施工方法

3.1施工准备

（1）技术准备

开工前，做好本工程涉及的施工方案、工艺的编写、报审与论证工作。技术先导，开工前做好施工交底，对危大工程进行安全交底。

（2）机械、材料准备

对施工中使用的200t履带吊、100t履带吊及旋挖钻做好进场验收及报监工作。对原材料钢筋、钢管柱和混凝土等材料进行见证取样，试验报告结果合格后方可投入使用。

（3）场地布置

通过合理规划泥浆池位置、钢筋加工平台位置等避免钢筋笼吊装行走过程中出现安全事故。

3.2基础桩施工

基础桩采用传统基础桩施工方法，但较常规基础桩有以下几点区别：

（1）基础桩护筒长度8m，满足人员下井割除工具柱需求。

（2）每根基础桩设置4根声测管，两根注浆管，便于后期对基础桩成桩质量进行检测和注浆加固。

（3）基础桩采用C35超缓凝混凝土，初凝时间为36h，便于插桩施工。

3.3钢管柱工具柱焊接

施工中钢管柱柱顶标高为盖挖顶板下标高，钢管柱上方需设置工具柱，利用HPE液压垂直插入机控制钢管柱压入精度、垂直度等。

工具柱与钢管柱连接采用传统的垂直度控制方法，一次性焊接完成，避免中途因热胀冷缩使钢管连接处出现偏差。施工时，将工具柱与钢管柱放置四个调平装置上，工具柱与钢管柱焊接四根钢筋，同截面处钢筋垂直，在末端用尼龙线连接，调整工具柱与钢管柱姿态至尼龙线到柱子每一个点的距离相等，迅速将工具柱与钢管柱对称点焊固定，最后对称满焊，期间不停顿。将钢管柱法兰连接处满焊。

3.4护筒埋设与钻孔成桩

护筒加工。为了准确固定桩位，防止孔口坍塌、保障人工切割工具柱安全，钻孔前先埋设护筒。

钻机钻孔成桩。护筒埋放完成后，测量放线，仍然使用十字交叉法定位桩心。

钻头采用土层双底捞沙钻头，钻机就位后调定位系统、垂直度控制系统初始值，然后开始钻孔，采用泥浆护壁。

第一次清孔。待成桩后，进行第一次清孔，采用旋挖机对孔底进行反复清理。清底后进行泥浆检测，防止因泥浆密度过大导致钢筋笼下放不到位。

超声波测孔。为检测孔的质量与深度，采用超声波测孔的方式对孔深与垂直度进行检测。

图2.4-1 工具桩割除

3.5钢筋笼吊装与浇筑桩基础

钢筋笼吊装。采用200t履带式起重机（主吊）+100t履带式起重机（次吊）配合进行吊装。主笼与辅助笼分2次吊装，主筋采用焊接方式连接。基础钢筋笼分节焊接、吊装完成后，分节固定注浆钢管。

下放导管与桩基础浇筑。待钢筋笼吊装到位后安装200mm导管，最后利用导管进行二次清底、泥浆循环。

3.6钢管柱吊装与承插

HPE液压机组装、调试。采用200t履带式起重机将HPE液压垂直插入机吊装就位。

采用HPE液压垂直插入机插入钢管柱。钢管柱吊放至HPE液压垂直插入机内，由HPE液压垂直插入机抱紧钢管柱，采用经纬仪进行垂直度控制。

钢管柱插入至设计标高后严禁移动插管机，通过时间（混凝土初凝时间）及同条件试样混凝土双控制指标，选择插管机撤离时机。HPE液压机移位3h后，在钢管柱与孔壁之间回填碎石至钢管柱柱顶标高，孔内泥浆全部抽排完成后，立即解除工具柱与钢管柱的连接。

图2.6-1 插桩施工

3.7桩后注浆

桩基后注浆。钢管柱桩基础强度达到100%后注浆以提高桩基基础承载力。注浆浆液的质量水灰比根据土的饱和度、渗透性确定。

四、质量控制要点

（1）贯彻质量方针，确定质量目标，坚持全员质量责任制，做到目标一致、任务清晰，用考核激励办法约束参建人员，逐级考核。

（2）建立健全的质量体系，从组织上确保质量计划目标的实现，施工项目经理部成立质量管理领导小组，质量管理领导小组负责每周定期召开质量分析会议，检查分析质量目标计划的执行情况，制定下一阶段质量管控要点。

（3）建立严格的质量保证制度，从管理上确保质量目标的实现，为了确保工程质量，根据工程建设的需要，建立系统完善的质量管理制度，做好质量隐蔽工程验收、三三制检查，并在施工过程中严格执行。

（4）桩基施工测量放线点位要反复校核，坚持三级测量复核制度，确保位置正确。

五、安全控制要点

（1）特殊工种要持证上岗，每天对操作设备及机具的人员进行重点检查，排查机械故障，禁止带病作业。落实好领导带班及现场的交接班制度，杜绝三违现象发生。

（2）吊装作业要排专人进行指挥作业，并做好交接班检查。

（3）建立安全责任制，对进场工人做好三级教育，做好安全交底，让工人知道现场的安全管控盲区及薄弱点，做好隐患排查治理等工作。

六、文明施工、环境保障措施

（1）建立健全环境保护和文明施工保护体系，按照施工平面图布置临时设施，综合治理，实行平面动态化管理，定期检查奖惩。

（2）建立卫生清洁责任制，划分责任区域，并表明责任区编号和管理范围，现场分区管理，物资、设备摆放整齐、半成品材料做好保护。

（3）施工现场要天天打扫、保持整洁卫生，场地应平整、坚实。

七、结束语

钻孔灌注桩采用36h超缓凝混凝土，为钢管柱插管施工预留了充足的施工时间，但又保证了施工进度。

通过具有6个自由度的插管机器将钢管柱插入到已浇筑完混凝土的钻孔灌注桩内，能保证钢管柱在标高、水平位置上、垂直度上均有较高的施工精度。

参考文献：[1]李峰 液压垂直插入机在地铁车钢管柱安装的应用[J].市政技术，2018,36

[2]韩林海 现代钢管混凝土施工技术[M].中国建筑工业出版社，2004

[3]李彪新 地铁车站盖挖法钢管柱施工技术[J].施工技术，2008