基于PBA工法城市軌道工程鋼管柱的質量控制

孫仁學

（中鐵十九局集團軌道交通工程有限公司，北京 101300）

0 引言

PBA工法是以科學的理念將蓋挖法和分步暗挖法結合在一起，充分體現(xiàn)這兩種方法的優(yōu)點，進而完善施工技術。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）共同構成的。施工過程中，會由上至下逐步挖掘土體，與此同時，還會進行二次襯砌，通過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，會受到地質條件、地下預埋管線、道路保通以及周邊建筑物的影響，不能直接進行明挖，也不能使斷面面積過大，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，再結合蓋挖法進行的。修建過程中，能夠有效避免一系列暗挖風險。

1 鋼管柱的設計種類與運輸方式

1.1 鋼管柱的設計種類

某城市地鐵站在設計時，使用了90根12.18 m長的鋼管柱，管柱的內徑是900 mm，厚度是20 mm，柱內灌注了標準為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、以及底環(huán)形法蘭盤共同焊接的，施工現(xiàn)場使用螺栓連接。柱內灌注時使用標準為C55的混凝土和鋼筋籠。施工時，通過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輸方式

施工現(xiàn)場的所有鋼管柱，都是按照《建筑鋼結構焊接規(guī)程》（JGJ 81—2002）的要求制作的，制作過程中，嚴格規(guī)范每一項操作，這樣才能保障鋼管柱的質量。焊接過程中也要嚴格根據(jù)相關規(guī)定進行，焊接時需要進行全熔透對接焊縫，還要使用X射線以及超聲波檢查所有的焊縫，焊縫質量必須和《鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范》（GB 50205—2001）、《鋼管混凝土結構設計與施工規(guī)范》（CECS 28:2012）中的要求一致。檢測結果要符合《鋼結構設計規(guī)范》（GB 50017—2014）的規(guī)定。上述操作均完成并符合要求后，就要清洗構件表面的銹跡，清洗標準是構件表面無油污、焊渣、灰塵、焊疤，并有金屬光澤，之后還要進行鍍鋅防腐操作，構件兩道噴涂油漆。構件在出廠前就需做好標記，運輸時要做好防護工作，避免運輸過程中損壞構件[1]。

2 鋼管柱的定位

鋼管柱的施工過程中，較關鍵的精度控制操作是定位。PBA工法中，定位底板腳法蘭盤是非常重要的。施工時為了確保定位的準確度通常從上下兩端同時進行，上端定位時使用花籃螺栓，下端定位時使用自動卡具定位器。圖1為鋼管柱定位。

2.1 鋼管柱腳板法蘭盤定位

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

定位腳板法蘭前，測量使用的是上下層貫的方法。參考施工圖對鋼管柱腳板法蘭進行加工，設18個螺栓孔位于柱腳板上，螺栓孔上設置定位桿。修建前，水準基點與地面坐標點通過豎井引進主洞，使用經(jīng)緯儀在底縱梁的頂部放置鋼管柱，腳板的標高使用精密水準儀進行控制[2]。

綁扎完底縱梁鋼筋以后，就要進行鋼管柱腳板法蘭盤的定位。首先利用全站儀確定鋼管柱的中心，之后利用水準儀確定出底法蘭盤的標高，最后使用水平靠尺檢驗腳板的平整度。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，需要控制溫度，完成焊接之后需要再對腳板的標高與位置進行檢查，然后澆筑混凝土。最后的操作中，需要控制腳板底、底縱混凝土的標高。圖2為柱腳板定位布置圖。

2.2 測量定位鋼管柱

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

2.3 吊裝鋼管柱

導洞內部的空間是比較小的，不能使用大型吊裝機，所以鋼管柱的吊裝要使用簡易門式架。門架橫梁焊接了兩根鋼管柱。門式架安裝了2個手動葫蘆，鋼管柱的質量要小于葫蘆的質量。施工時，要有專業(yè)人員對門架的穩(wěn)定性與承載力進行計算，符合要求后才能使用。

吊裝操作前，鋼管柱進行起吊的部位需要焊接吊耳，側部焊接肋板，保證起吊過程中的安全性。第一節(jié)鋼管柱使用手動葫蘆進行起吊，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，要保證垂直度。起吊時，每一塊鋼管柱的操作都與上述相同，當全部鋼管柱都完成起吊時，就要進行檢查。吊裝過程中存在許多安全隱患，在此項操作中一定要嚴格按照規(guī)定進行，杜絕安全事故的發(fā)生。

2.4 固定鋼管柱

實際工程中，會用焊接的方法將法蘭與鋼管柱管節(jié)固定。焊接過程是由2名工人完成的，根據(jù)相關文件嚴格進行操作，焊縫必須滿足一級質量標準，最終還要進行探傷檢驗。

連接完所有管件以后，鋼管柱要緩慢放置，柱腳板法蘭盤上安裝鋼管柱，并將限位器放置在上方。穩(wěn)定柱腳后，準確定位鋼管柱的上部，將扣件安裝在規(guī)定的位置中。縱軸線的垂直度、位置、標高都要進行精準校正，預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量驗收規(guī)范》（GB 50628—2010）與《鋼管混凝土結構技術規(guī)范》（GB 50936—2014）中，對混凝土的用量有明確規(guī)定，再根據(jù)PBA法的特點，修建城市軌道時，要選擇微膨脹混凝土。澆筑混凝土時，一定要檢測施工現(xiàn)場的塌落度，將其控制在160 mm左右，最大不能超過180 mm。使用土泵將地面的混凝土送入澆筑點，密實操作中使用插入式振搗棒。澆筑之前，需要復核鋼管柱的垂直度，澆筑之后，還要進行復核。澆筑混凝土時，經(jīng)常會出現(xiàn)塌陷，因此要連續(xù)多次進行澆筑，不能一次性將混凝土全部澆筑在規(guī)定位置。施工過程中，要將60型的地泵布置在地面，導洞內壁要放置托鉤。混凝土澆筑完成以后，還要使用超聲波對混凝土的質量進行檢測，質量標準參考文件《鋼管混凝土結構設計與施工規(guī)范》（CECS 28—2012），嚴格按照要求進行操作，這樣就能保障工程的整體質量。

4 結束語

圖1 鋼管柱定位

圖2 柱腳板定位布置

鋼管柱定位的準確程度直接影響著鋼管柱的質量。施工過程中，柱腳螺栓與鋼板都要進行預埋，施工時要嚴格把控鋼管柱的位置。修建過程中，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，需要面臨的問題很多，涉及的技術也比較復雜，在每一項操作中，都要嚴格按照相關規(guī)定進行操作，只有嚴格把控每項操作，才能保證工程的質量。隨著我國經(jīng)濟水平的提高，國民的生活需求越來越多，在這種情況下，需要加強我國工程建設的質量，完善每一項工藝的技術，盡量修建出安全性較高、穩(wěn)定性較強的城市軌道，緩解交通擁堵問題。