地鐵車站蓋挖法中間樁柱施工技術

□文/趙夢晨

地鐵車站蓋挖法中間樁柱施工技術

□文/趙夢晨

通過對天津地鐵車站蓋挖法3種不同形式的中間樁柱施工流程、施工工藝以及關鍵控制點的介紹，分析了3種中間樁柱的特點和適用條件。

蓋挖法；中間樁柱；地鐵；車站

1　鋼格構柱施工技術

1.1工程概況

天津地鐵5號線津塘路站車站主體長176.3 m，寬27.1～7.9m，為地下兩層三跨矩形框架結構，側式站臺。車站主體采用蓋挖逆作法施工，共設36根中立柱，中立柱為永久、臨時結合立柱，在車站底板結構尚未封閉前，承受地下各層已施作完畢的框架結構自重及各種施工荷載，主體結構使用階段下部灌注樁起抗拔作用，上部鋼格構柱和鋼筋一起后澆混凝土形成車站永久立柱。

中立柱下部采用直徑φ2 000mm混凝土灌注樁，樁長為27(28根)、25.5 m(8根)，采用C35、P10水下混凝土。上部為型鋼格構柱，采用4根L200mm×24mm等邊角鋼加上四周的綴板焊接而成，鋼材型號采用Q 345鋼，格構柱橫斷面尺寸為550mm×550mm，長22.31（28根）、23.91 m（8根），錨入樁基5 m。中立柱累計沉降控制值≤20mm，平面位置允許偏差為±5mm，灌注樁垂直度允許偏差為3‰，鋼格構柱垂直度允許偏差為1/500。

1.2施工工藝流程

鋼格構柱施工流程和普通臨時格構柱相比，多出了石屑回填格構柱內空隙和后澆混凝土兩個環節并且施工精度要求更高，具體施工流程見圖1。

圖1　鋼格構柱施工工藝流程

1.3鋼構筑施工關鍵控制點

1）鋼格構柱與鋼筋籠連接。成孔驗收合格后，利用吊車將灌注樁鋼筋籠抬起，最后吊裝入孔，灌注樁鋼筋籠頂下放至地面一定距離時（籠頭距地面5 m），用插杠橫穿鋼筋籠擔在操作平臺上。根據格構柱錨入鋼筋籠的尺寸，在格構柱標高位置四周用墨線彈出水準線利用吊車吊裝格構柱至鋼筋籠內，下放到墨線位置使用穿杠固定。將格構柱的角鋼與鋼筋籠主筋在加強箍筋部位用φ25mm@1 000mm“井字形”定位鋼筋滿焊，無強勁箍筋部位用φ25mm短筋與主筋定位連接。

2）鋼格構柱定位施工技術。為保證定位準確，防止定位時產生位移偏差，現場使用專用定位器。定位器是由底座和定位盤兩部分組成，定位盤的尺寸為2.7 m×2.7 m×0.4 m，用15mm厚和10mm厚鋼板焊接制作，在定位盤四方向上有8根直徑32mm螺桿用于格構柱角度及位置確定，在四個角處有4個吊孔用來格構柱移動。立柱樁鉆孔完成后，將鉆孔周邊泥漿、土等清理干凈。吊裝定位器，利用2臺成90°全站儀控制定位器的位置并測定定位器標高。在定位器（預留孔）中間位置彈定位十字墨線，定位器在安置過程中利用全站儀進行位置校準并在已穩固的定位器面板上做出標記，調整定位器中心與樁孔中心、定位器四邊與格構柱方位對齊；定位偏差＜3mm。

2　普通鋼管柱施工技術

2.1工程概況

天津文化中心交通樞紐Z1線文化中心站主體為地下三層三跨現澆鋼筋混凝土框架結構，基坑寬度25.7m，深度約26.3m，采用蓋挖順作法施工。結構采用一樁一柱，底板以下支承樁采用φ2 200mm鉆孔灌注樁，設計樁長35 m，共71根，底板以上安裝φ1 000mm鋼管柱，鋼管柱內澆注C50微膨脹混凝土，對蓋挖法結構頂板起支撐作用。

鋼管的焊接件、連接件均采用20mm厚的Q 235B的鋼板加工，立柱中心線和基礎中心線允許偏差±5mm，柱頂及底板頂計標高偏差0～-20mm，鋼管柱垂直度允許偏差1/1000（同時≯15mm）。

2.2施工工藝流程

普通鋼管柱施工工藝流程見圖2。

圖2　普通鋼管柱施工工藝流程

2.3普通鋼管柱施工關鍵控制點

1）普通鋼管柱與樁基的連接方法。基礎灌注樁鋼筋籠放入后下放鋼套筒，鋼套筒侵入樁基1 m，然后開始第一次澆筑混凝土至設計標高（超灌1.5 m），待樁基混凝土達到強度要求后，人工下到鋼套管內鉆除超灌混凝土，在清理后的混凝土面上安裝定位器并第二次澆筑混凝土固定，最后吊放鋼管柱固定并澆筑鋼管柱內混凝土，見圖3。

圖3　鋼管柱與樁基連接

2）自動定位器安裝。通過車站基準控制點，利用全站儀確定鋼管柱中心的平面位置和高程，然后使用垂準儀從上部將鋼管柱中心點轉投至孔底，根據上部轉投的中心點確定自動定位器的位置與高程。自動定位器在安裝時應仔細調整其水平度，通過反復測量達到規定的精度要求。

3）普通鋼管柱定位與固定。鋼管柱采用上下兩端同時定位的方法。鋼管柱下端依靠自動定位器，鋼管柱吊起后下方直接嵌入自動定位器。上端則利用可調式螺桿進行調節，對鋼管柱的平面位置進行微調。鋼管柱上端位置確定后即可認為鋼管柱已精確定位。

3　HPE液壓垂直插入鋼管柱施工技術

3.1工程概況

天津地鐵成林道站為5號線與地鐵4號線換乘車站。車站5號線部分為側式站臺、地下三層三跨矩形框架結構，長241m，寬26.35m，采用蓋挖逆做法施工。中間樁、柱體系底板上部為φ1100mm和φ1200mm鋼管混凝土永久柱，永久柱下部部分為φ2200～φ3500mm擴孔灌注樁、部分為φ2200mm直樁，有效樁長約為35、38m。鉆孔樁采用旋挖鉆機常規施工方法，上部鋼管柱安裝采用H PE工法，擴孔樁采用AM工法施工。

鉆孔灌注樁使用為C35、P10水下灌注混凝土，樁頂累計沉降≤20mm，樁位偏差≤20mm，樁身垂直度允許偏差≤3‰。永久中間立柱采用鋼管混凝土，規格為φ1 100mm和φ1 200mm鋼管、Q 345B鋼，混凝土為C50自密實混凝土。永久鋼管柱柱頂累計沉降量≤20mm，定位偏差≤5mm，垂直度偏差≤1/500。

3.2施工工藝流程

HPE液壓垂直插入鋼管柱施工工藝流程見圖4。

圖4　HPE垂直插入鋼管柱施工工藝流程

3.3HPE液壓垂直插入鋼管柱施工關鍵控制點

1）鋼管柱制作技術要求。鋼管柱由大型制管設備制造，其主要制作流程為提供鋼管柱制作詳圖→原材料進場→分料→下料→刨邊→卷筒→焊立縫→校圓→超聲波探傷→焊接環縫→超聲波探傷→綴件組裝→超聲波探傷→匯總保證資料→分批出廠。鋼管柱加工過程中，定期對鋼管柱的材質，物理力學性能指標、直徑、構件長度、管口圓度、垂直度、彎曲矢高等項目進行檢查。鋼管柱的加工質量應符合設計及規范要求。

2）HPE液壓垂直插入鋼管柱定位技術。混凝土灌注完成后，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樁位中心在同一垂直線上，然后吊裝HPE垂直插入機就位，HPE液壓插入機根據定位器就位對中。就位對中后，HPE液壓插入機械可手動、自動調整水平度，并重新復核中心位置，滿足要求后即可吊裝永久性鋼管柱入孔。

3）HPE垂直插入機液壓插入永久性鋼管柱。永久性鋼管柱吊放至HPE垂直插入機內，下入孔內至第二道法蘭后，由HPE垂直插入機抱緊鋼管柱并復測永久性鋼管柱垂直度，滿足要求后垂直插入孔內，剛開始下放永久性鋼管柱時，由于永久性鋼管柱的自重，鋼管柱能自由下入孔內一定深度，當浮力大于永久性鋼管柱重量后，由HPE垂直插入機將永久性鋼管柱抱緊，用液壓插入裝置的液壓下壓力將永久性鋼管柱下壓插入孔內，永久性鋼管柱頂標高都在地面以下一定的深度，因此在永久性鋼管柱頂部連接一根同直徑的工具柱，利用工具柱將永久性鋼管柱插入至設計標高；當永久性鋼管柱插至混凝土頂面后，重新復測永久性鋼管柱的垂直度，此時由垂直儀檢測永久性鋼管柱的垂直度，測定數據可根據電腦分析確定永久性鋼管柱的垂直度，滿足垂直度要求后繼續下壓插入至混凝土中；如不滿足要求可調整HPE垂直插入機的水平度，直至永久性鋼管柱垂直度滿足要求。

4　對比分析

根據3種中間樁柱的特點，對比分析見表1。

表13　種中間樁柱工藝特點

5　結論

1）鋼格構柱作為臨時中間立柱使用較多，作為永臨結合的中間樁柱，由于其承載力低，主要用于上部荷載較小的車站。

2）普通鋼管柱施工工藝復雜，工期長，造價高且需要人工下到鋼套筒進行鉆除作用，存在安全風險，目前在天津地區使用越來越少。

3）HPE液壓垂直插入鋼管柱操作簡單，施工精度易于控制，相比于普通鋼管柱縮短了工期，降低了造價，安全可靠，使用也越來越廣泛。

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.01.022

□TU473

□C

□1008-3197（2015）01-65-03

□2015-01-06

□趙夢晨/男，1974年出生，高級工程師，碩士，天津市地下鐵道集團有限公司，從事地鐵工程技術與管理工作。