地鐵車站型鋼柱施工及其垂直度合格率優化

李東原

(中鐵七局集團鄭州工程有限公司，河南 鄭州 450000)

0 引 言

車站采用型鋼混凝土單柱取代傳統混凝土雙柱，能增加公共區美觀，使視野更開闊，減少因柱子多而產生的的壓抑感。型鋼混凝土柱為內置型鋼和混凝土相結合的豎向受力構件，適用于大跨度、高承載力結構，未來被應用在地鐵建設中將是一個發展趨勢。然而型鋼混凝土柱截面小，鋼筋、型鋼密集、模板安裝困難，型鋼柱垂直度控制及鋼筋的制作安裝質量和梁柱節點施工質量控制要求較高，無法快速準確安裝到位，將致使柱腳混凝土澆筑滯后，嚴重影響后續防水及底板施工。型鋼混凝土柱不同于以往地鐵車站立柱施工，不僅涉及普通立柱的鋼筋混凝土，還涉及型鋼的制作、運輸、吊裝、安裝等，工序復雜且銜接緊密，類似工程可借鑒的經驗不多。

1 工程概況

鄭州市南四環至鄭州南站城郊鐵路二期工程包括鄭州南站及城郊鐵路二期市政配套工程2座車站，車站為地下車站。鄭州南站13號線車站主體結構中共有13根型鋼混凝土柱，型鋼柱底部與抗拔樁連接，上部與主體結構柱共用。其中單根H型型鋼柱10根，十字交叉H型型鋼柱3根，型鋼規格為600×300×25×40。鋼管材料為Q345，混凝土采用C50無收縮混凝土，加混凝土微膨脹劑。根據設計圖紙要求，型鋼柱分三節施做，每施工一層主體結構安裝一節型鋼柱。型鋼柱規格橫斷面如圖1所示，型鋼柱整體立面圖如圖2所示。

圖1 型鋼柱斷面圖(單位：mm)

圖2 型鋼柱整體立面圖

2 施工工藝流程

型鋼柱由專業廠家進行加工制作，經檢測合格后，方可進場使用。至底板向上拼裝和施作型鋼柱與各板連接節點，隨主體結構澆筑型鋼柱內混凝土。型鋼柱柱腳位于底板以下1.6～2.8 m處，通過定位器定位型鋼柱位置，并將型鋼柱同抗拔樁及縱梁連接成一個整體。型鋼柱與縱梁連接采用提前焊接好的套筒連接，板筋通過預先開孔穿過型鋼柱或按照圖紙要求彎錨。各個連接節點同該處縱梁、柱一同綁扎鋼筋、支模、澆筑。施工順序為：由換乘節點位置向南北兩端依次施工，隨底板一同施作型鋼柱柱腳，底板達到強度后，安裝第二節型鋼柱；第二節型鋼柱與中板連接節點跟隨中板一同澆筑，頂板及頂梁澆筑前完成型鋼柱與頂板連接節點，每安裝一節型鋼柱即澆筑一節型鋼柱。型鋼柱施工流程圖如3所示。

圖3 型鋼柱施工流程

定位器是型鋼柱施工精度控制的關鍵工序，施工控制堅持做到安裝前放線，安裝后重新復核定位器坐標及水平度。定位中心孔必須同型鋼柱中心重合，經測量復核型鋼柱位置無誤，澆筑完定位器后，澆筑過程要時刻注意定位器的保護，防止定位器移位或傾斜。施作定位器時，由測量人員現場復核定位器坐標，并在后期施工過程中定期檢查型鋼柱垂直度、連接節點坐標。

3 型鋼柱垂直度合格率改善

3.1 垂直度一次合格率低的原因分析

型鋼混凝土柱垂直度一次合格率是反映工程質量的一個重要指標，必須滿足現行國家標準的要求。在型鋼柱的施工過程中，調查結果表明定位器失效和型鋼柱安裝調節幅度大對型鋼混凝土柱安裝垂直度的影響占比達86%，是造成型鋼混凝土柱安裝垂直度一次合格率低的主要問題所在。因此，針對定位器失效和型鋼柱安裝調節幅度大進行因果分析，提出了七個可能的影響因素：①起重設備未進行驗收；②缺乏技術交底和培訓；③定位器錐形定位鋼板設計不合理，型鋼柱定位困難；④定位器加工尺寸偏大；⑤測量儀器未鑒定；⑥吊點選擇不合理；⑦型鋼柱無有效校正措施。

對上面七個原因經過現場逐一驗證分析、排查核實，最終得出以下兩條要因：①定位器錐型定位鋼板設計不合理，型鋼柱定位困難；②型鋼柱無有效校正措施。找到原因后，制定了相應的解決對策。

3.2 解決對策

3.2.1 措施一

更改定位器錐形定位鋼板的位置。將錐形定位鋼板沿X軸側(以中心位置為基準提前定位出型鋼柱尺寸)更改定位，確保X軸錐形定位鋼板居中布置，間距35 mm(型鋼柱腹板厚度25 mm)，通過兩側定位鋼板固定使型鋼柱中心與定位器中心相重合，定位器錐形定位鋼板位置示意圖及制作圖如圖4、圖5所示。

圖4 原單H型鋼柱定位器錐形定位鋼板布置圖

圖5 更改后單H型鋼柱定位器錐形定位鋼板布置圖

3.2.2 措施二

采用鋼管加頂托斜頂型鋼柱進行微調垂直度。吊裝型鋼柱校核垂直度時先用門吊或汽車吊初調，將型鋼柱安裝在定位器后，沿垂直型鋼柱的方向分別選用2根φ48鋼管和頂托斜頂型鋼柱，跟隨全站儀觀測型鋼柱垂直度偏差來調節頂托外漏絲扣長度，直至垂直度滿足要求，其調整過程及安裝完成示意圖如圖6～圖9所示。

圖6 調節垂直度

圖7 鋼管加頂托斜頂型鋼柱調節垂直度

圖8 全站儀復核垂直度

圖9 安裝完成

采用更改后的定位器并使用鋼管加頂托斜頂型鋼柱調節垂直度后，對現場型鋼柱垂直度情況進行檢查，檢查結果顯示型鋼柱垂直度基本滿足達到或小于10 mm的要求，整體合格率高達98%。說明采取的調整措施能夠減小型鋼柱微調幅度，使型鋼柱垂直度符合設計及規范要求，措施有效。

4 結束語

依托鄭州南站13號線車站主體結構工程中的型鋼混凝土柱，針對其施工過程中垂直度一次合格率不高，進行調查分析并提出改善措施，并對提高型鋼混凝土柱垂直度的方法進行了整理和總結，施工經驗得到了豐富，在專業技術、管理技術和綜合素質方面都顯著提高。