地鐵車站蓋挖逆作法鋼管柱施工技術

曾杰

摘要：隨著地鐵工程的大力建設，地鐵工程的施工進行也在如火如荼地進行，本文結合某地鐵車站蓋挖逆作法的事例，針對地鐵車站蓋挖逆作法鋼管柱施工技術，采用了HPE插入機聯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度，保障了施工關鍵節點的工作質量。希望對相關工作人員起到一定的幫助。

關鍵詞：地鐵車站工程;逆作法;鋼管柱

大部分地鐵線路都從市區內通過，為了避免造成對地面交通情況的干擾，以及降低對環境的影響，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，對于技術的要求也較高。由于地下結構層數的增加，對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難度極大的關鍵技術工作。

1、工程概況

某地鐵車站采用蓋挖逆作法進行施工，主體結構為地下二層，地鐵車站的總體長度大約494m，標準段寬度23.3m，地下三層結構為6號線換乘的節點。

運用蓋挖逆作法進行施工斷長、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。

基坑內范圍各個土、巖層按照自上而下的順序分別為，素填土層、淤泥質粉質黏土層、黏土層以及粉粗砂礫層、砂質黏性土層、全風化片麻狀混合花崗巖層以及強風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。地下水位穩定狀態深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厚的地下連續墻作為車站蓋挖逆作段的圍護結構，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，內部灌入C50級混凝土。鉆孔灌注樁作為鋼管立柱的基礎，采用階段鋼管立柱作為車站內使用的基礎樁并兼做抗拔樁。采用直徑φ1.2m的鉆孔灌注樁，樁基插入中風化巖層2.2—5.0m，作為端成型樁基。立柱中心線以及基礎中心線允許的偏差以及立柱頂面不平度的偏差都為±5mm;立柱頂面標高與設計標高間的誤差為+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及難點

（1）在本工程的施工進行中，逆作法施工段主要在地下三層結構，鋼管柱的精確定位及垂直控制，鋼管立柱的高度較大，對于安裝質量的標準較高，都屬于在本工程進行蓋挖逆作法施工時的重點之處和難點處。

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

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

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

3、旋挖鉆機+HPE插管機聯合安裝法

（1）原鋼管柱設計安裝方法

以前的設計是采用常規的鋼管柱安裝方法，在完成了樁基成孔且完成澆筑混凝土后，人工進行下到樁基孔內進行安裝定位器、鋼管柱的方法。其步驟如下：

（1）通過全護筒跟進到鉆孔中[3]。然后在第一次澆灌混凝土時，要注意至鋼管柱地標高上不低于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的樁基混凝土

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

（6）最后進行澆筑鋼管內的混凝土，就此完成鋼管柱安裝[5]。

原設計方案采用的鋼管柱的安裝方法，施工周期較長，工序十分復雜，且在施工過程中，工人要冒風險到28m深的深孔里進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險，且施工的成本過高。所以選用旋挖鉆機+HPE插管機聯合安裝法。

三、旋挖鉆機+HPE插管機聯合安裝方法

（一）HPE插入機安裝鋼管柱示意圖，如圖一所示。

采用旋挖鉆機進行樁基成孔，并在樁基混凝土達到基坑底的標高后但要注意在混凝土開始初凝前，使HPE垂直液壓插入機，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，插入至原設計的標高。

HPE通過液壓垂直插入人機身上的兩個液壓垂直插入裝置以及液壓定位裝置。在對支撐樁的混凝土進行澆筑過后、趕在混凝土進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，知道插入到最初設計標高，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）先對鋼管柱進行加工[6]。在鋼套箍與鋼管柱同時成型后，再整根運往安裝現場。在對鋼管柱進行焊縫時要采用Ⅰ級焊縫，且要在鋼管柱端部焊接一個圓臺形封端板。

（2）要進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。采用在其管內焊接內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成孔，垂直度要求為1/300以上，且鉆進速度為50/h，鋼筋籠要采用雙層主筋，且主筋的對接采用機械連接的方式，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間，且緩凝的時間不能小于混凝土的運輸時間以及澆筑時間、插入機就緒時間、插入時間的總和。

（5）HPE液壓垂直插入機就位以及吊裝鋼管柱，一般情況下采用和兩臺吊車進行多點臺釣，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上。

（6）在垂直度控制中插入鋼管柱，因為本工程地蓋挖逆作底端為地下三層結構，鋼管插入施工過程中對鋼管柱的垂直度控制精度要求極高。

（7）控制上浮力，因為鋼管柱底部的封閉，產生的較大福利，可通過在鋼管柱內加水的措施抵消上浮力。

（8）鋼管柱內孔口的固定以及向鋼管柱內澆筑鋼筋混凝土，要在鋼管柱插入至設計標高后對鋼管柱的上端進行固定，鋼管柱安裝完成后進行鋼管柱內的混凝土澆筑。

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

結束語：綜上所述，在地鐵工程施工中，相較于傳統的施工方法，蓋挖逆作法鋼管柱施工技術可以降低施工的安全風險及成本，鋼管柱垂直度控制的精準度高，質量也可靠，保證施工質量的同時，也提升了安裝施工效率。在逆作法施工中，采用HPE插入機聯合安裝鋼管立柱以及旋挖鉆成孔的方法十分具有實用價值及深遠前景。

參考文獻

[1] 張曉鵬. 全蓋挖逆作法地鐵車站永久鋼管柱施工關鍵技術[J]. 北方建筑， 2020， 005（002）：P.54-58.

[2] 張存才. 蓋挖逆作法工程中鋼立柱的幾種施工方法[J]. 城市道橋與防洪， 2020， 000（004）：137-139.

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

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

[5] 地鐵車站蓋挖逆作法施工技術研究[J]. 建筑技術開發， 2019， 46（06）：37-38.

[6] 肖筱. 城市地鐵車站工程的蓋挖逆作法施工技術探析[J]. 建筑技術研究， 2019， 002（008）：P.78-81.