蓋挖逆作法地鐵車站鋼管柱施工技術探究

摘要：蓋挖逆作法是地鐵站工程項目的常見施工方法，其具有安全穩定性高、操作便捷、實施時間靈活等優勢，而作為蓋挖逆作地鐵站施工中的主體承載及力學傳導結構，鋼管柱施工技術的應用效果，將直接關系到地鐵站整體施工的質量及安全。結合蓋挖逆作法地鐵站工程實際，首先分析了蓋挖逆作法地鐵站施工工藝特征，進而針對立柱樁施工工法及實施展開論述，并分析鋼管柱插樁施工技術在實際蓋挖逆作法地鐵站的應用過程，以期為類似地鐵站鋼管柱施工提供經驗借鑒。

關鍵詞：蓋挖逆作法; 地鐵站；立柱樁施工；鋼管柱插樁

0" "引言

蓋挖逆作法是地鐵站工程項目的常見施工方法，其具有安全穩定性高、操作便捷、實施時間靈活等優勢，被廣泛應用于繁華地區地鐵工程項目中。本文針對蓋挖逆作地鐵車站的主要力學承載與傳導結構鋼管柱的施工技術展開研究，結合地鐵站項目工程實際，分析得出具備較強應用性鋼管柱施工工法，以為解決蓋挖逆作地鐵站實際問題提供幫助。

1" "蓋挖逆作施工方法概述

蓋挖逆作法在地鐵站施工的實現原理，是通過鉆孔灌注樁、地下連續墻方式形成地下中間樁和圍護支撐架構，上方加蓋蓋板，利用搭建的樁、圍護及蓋板結構邊緣進行后續開挖和內部結構作業，是當前城市繁華地區常用的地鐵工程施工技術[1]。利用蓋挖逆作法實施地鐵站施工適應性強，可應用在各類形狀的施工平面地區，特別是針對較差地質情況及復雜周圍環境的情況效果尤為顯著。其作業時間靈活，充分實現正常地鐵工程作業需求的同時，對周邊環境影響小，可有效控制粉塵、噪聲等污染。

實施蓋挖逆作前，應對作業環境實現細致勘察。施工時應兼顧作業整個整體結構的安全穩定，最大限度降低對上方地面交通的影響。通常選擇一層結構平面搭建，以有效節約人、財、物等施工資源，便于后續地鐵工程的施工作業[2]。蓋挖逆作法利用永久鋼管柱結構、圍護墻結構作為整體支撐，具備較好的安全穩定性，蓋挖逆作地鐵站設計規范支撐結構承載范圍內實現有序的開挖及內部作業，可有效控制內部挖掘等施工對持力層形成的安全風險。

2" "工程概況與鋼管柱施工方案設計

2.1" " 工程概況

某地鐵站工程項目為既有地鐵線路的換乘車站，地處地勢平坦的平原鬧市區位置，地鐵工程中間柱需搭建在中、強風化層粉砂泥質巖地質基礎上，土質形態多樣，厚度不均勻，巖層存在很大起伏變化，實施中間鋼管柱施工時會遇到地下孤石等障礙物工況。施工區域存在表層和暗涌地下水，地下水位較高，地下水類型為巖層隙水和第四孔隙水，施工區域內的地下水，對蓋挖逆作地鐵站施工涉及的鋼筋及混凝土結構具有一定腐蝕侵害，因此在鋼管柱放置裝設時應采取一定的防腐、防水措施。

2.2" " 方案設計

鑒于兩邊貫穿線路均是地下三層結構，應先針對一層蓋板系統作業施工，然后將另一側道路交通正常疏導至蓋板上方后，再實施另一側主體及圍護框架作業，直至主體及圍護框架作業施工完畢，恢復原有道路交通正常功能使用。地鐵站總長度為173.6m，標準段寬度為13.1m，基坑挖掘深度29.7m。根據地鐵站結構特點，兩端圍護框架分別使用厚度為1m的工字鋼拼接連續墻結構和厚度為1m的套銑拼接連續墻結構，中段圍護框架采用鉆孔咬合樁作為圍護支撐。地鐵站標準段結構設計橫剖面如圖1所示。

地鐵站配置有15根間距約為11m的鋼管柱，所有鋼管柱下方均配有一根立柱樁，以實現鋼管柱基礎支撐作用，并將鋼管柱置入樁身內約為5m。立柱樁樁長為5.9m，樁徑為19m，鋼筋籠長度為7.2m，錨入處理鋼筋籠頂端進入縱梁約1.3m。根據地鐵站支撐需要，立柱樁達到設計頂端標高后應再超灌1.3m，待實施底縱梁操作工序時實施超灌破除。待立柱樁整體強度滿足設計標準后，利用級配碎石或粗中砂將鋼管柱整體外側與孔壁之間的縫隙填充密實。地鐵站鋼管柱設計如圖2所示。

3" "鋼管柱立柱樁施工工法及實施過程

3.1" " 鋼管柱施工要點

該地鐵站施工項目為三層島式結構，鋼管柱成柱高度大，實施空間有限，所以需采取鋼筋籠及管柱分節吊裝施工的方式完成施工。吊裝過程中，應嚴格控制鋼筋籠及鋼管柱的每節定位和垂直參數。吊裝施工過程涉及工序多，定位、插入操作的時長增加，必然會增加工程的整體施工時間，為此應制定科學實施方案，提高作業效率，保證施工進度。同時，各分節鋼管柱安裝施工時應通過調整工具實現中心線一致，確保每節緊密穩固連接[3]。

3.2" " 實施工序步驟

立柱樁整體為鋼筋混凝土結構，采用全回轉、旋挖鉆進技術作業。完成施工前準備工作后，進行后續的放樣、護筒埋設，然后按設計要求實施鉆孔作業。再裝配全回轉平臺及設備，實施鋼筋籠及鋼管柱吊裝就位并焊接固定。隨后實施混凝土澆筑，待混凝土凝固標準達到設計要求后，在立柱樁空隙填充碎石，清理現場，實施下一管柱施工。

3.3" " 樁位測量放樣

根據設計圖紙、現場高程、控制點位實施樁位的測量放樣。依據工程實際路基狀況在樁周邊鋪裝鋼板，將旋挖鉆機移至樁位中心點，采用十字交叉護樁法對準樁中心定位，并對護樁及鉆頭距離實施精準測量。

3.4" " 護筒埋設施工

通過挖掘機清理淺層障礙，利用十字交叉法測量出放樣樁位，建立4個校正樁位[4]。埋設護筒至鉆孔中心點位，將樁位中心與護筒中心點對齊，將垂直偏差控制在1/300范圍內，水平偏差在20mm以內。利用旋挖鉆鉆孔過程中，樁位中心同護筒中心水平偏差應控制在20mm以內。護筒吊裝過程中，應緩慢放置于孔洞內，完成后實施中心點復合操作?？妆谕o筒間縫隙應用砂土填充夯實，以保證護筒穩定，為后續的成孔穩定提供基礎。

3.5" " 裝配泥漿循環池

泥漿循環池包括沉淀容器和泥漿容器，循環池體積約為樁身體積1.5倍。及時清理沉渣保證沉渣低于樁身1/2，實現泥漿沉淀充足。泥漿容器主要用于實現過度功能，所以體積不宜設置過大。沉淀容器主要實現泥漿的循環保存。鉆孔作業過程中，細顆粒鉆渣沉積在沉淀容器中，對此可利用泥漿泵抽運移出。通過沉淀池沉淀完成的優質泥漿，轉流進泥漿容器被再次送至鉆孔中。

3.6" " 管柱成孔作業

為保證混凝土澆筑效果，實際孔徑應比設計孔徑適當增加0.2m，以確保返漿正常[5]。通過雙底截齒撈砂斗裝置成孔，以確保孔垂直度要求。如果成孔時孔位垂直度發生偏移，可利用對應直徑的截齒筒鉆裝置，在出現偏移位置上端2m處實施修孔，直至孔位完成修正，再換回雙底截齒撈砂斗裝置繼續實施成孔作業。針對巖體實施鉆進時，需使用截齒筒鉆完成鉆進過渡，以保證成孔垂直度符合設計要求[6]。

控制鉆孔灌注樁小于50mm偏差，將垂直偏差控制在1/300范圍內。樁底注漿應利用注漿管完成，嚴格控制立柱樁同圍護結構沉降差小于15mm。如果立柱上端有車輛行進，應控制立柱樁同圍護結構的沉降差低于10mm。

4" "鋼管柱插樁施工

4.1" " 鋼管柱插樁技術實現原理

利用全回轉鉆機設備完成鋼管柱安裝，全回轉鉆機具有雙層加緊功能，可實現抱緊下插的交替操作。其實現過程如下：先應利用水平定點位移儀精確傳導全回轉鉆機安裝孔口位置，完成精準調平，中心對齊，復測成孔樁點位，鋪裝平臺墊板。水平吊裝插樁平臺，通過十字交叉垂球法確保孔位與平臺中心對齊。進行全回轉鉆機裝配前應利用厚鋼板對鉆孔護筒周圍做墊底處理，以提升地基承載需求。

裝配過程中，應進行水平校準和中心點定位，復測插樁平臺水平性，保證全回轉鉆機、樁位點及平臺三者處于同一平面。在正式進行鋼管柱插樁時，通過履帶起重機械吊裝插入，并穿過全回轉鉆機中心點，使其緊抱住工具柱。隨后利用測斜儀校準測量鋼管柱垂直參數，如果垂直度不符合規范，應利用全回轉鉆機調整。利用全回轉鉆機自身的上夾持裝置實現鋼管柱抱緊，松開下夾持裝置，實施下插安裝，并通過下夾持裝置實現鋼管柱的緊固。如此工序完成鋼管柱插樁往復作業。鉆孔中心校準對齊操作現場如圖3所示。

4.2" " 制備鋼管柱

鋼管柱連接應通過高強度螺栓連接，連接后應復測鋼管軸中心線及外觀，隨后實施鋼管柱的焊接固定。焊接過程中，單條鋼管柱焊縫應根據規范進行抽樣無損檢驗。抽檢數量為焊接長度的2%，一旦檢測不合格率超過規定，應加倍透照檢測。如仍不合格，應通過完全透照檢測。二級探傷率應達到20%，一級探傷率達到100%。降雨天禁止實施鋼管柱焊接操作，如必須實施焊接，應設置防雨棚。對檢測后的焊縫位置加設加勁環，以提升焊接質量及鋼管柱的抗剪效果。

完成后，參照預埋件設計標高進行牛腿、墊板及加強環板的焊接作業。完成法蘭焊接及檢測后，應保證法蘭在加工平臺的垂直度。通過高強度螺栓完成對稱固結，確保其符合設計力矩要求。緊固后應檢測對稱法蘭間隙的一致性，確保法蘭垂直度達標。

4.3" " 吊裝鋼管柱施工

4.3.1" "吊裝和進孔作業

將鋼管柱插進樁基鋼筋籠，實施焊接固定處理，拼接完成鋼筋籠及鋼管柱后，進行鋼管柱正式吊裝。利用主吊緩慢吊起鋼管柱，副吊協助配合吊裝，并確保鋼管柱與地面保持垂直。起重設備吊裝操作時，應控制定位、進孔準確性，確保行進、旋轉穩定。副吊吊裝鋼管柱過程中，應先暫時下放停止，拆除副吊點卸扣及鋼絲繩后繼續吊裝。采用全回轉鉆機將鋼管柱放入孔中，放入時應控制垂直度值，超出規定應做糾偏處理。操作人員應配置必要的安全防護裝備，施工前進行安全交底工作。鋼管柱垂直度控制檢測現場如圖4所示。

4.3.2" "插入鋼管柱作業

利用全回轉鉆機械自身抱緊裝置夾緊鋼管柱實施插入安裝，直到底部達到設計標高位置。如果放入施工受阻，應通過注水至鋼管柱增重的方式予以調整。

4.4" " 拆裝工具柱

工具柱拆裝時應保證在無水工況下，并控制好鋼管柱整體預埋件的防銹質量。待樁基混凝土達到設計強度后，在樁頂處放置抽水設備。將工具柱中泥漿抽干后，實施工具柱拆裝作業。柱內應安裝爬行梯，以方便操作人員拆卸螺栓。利用副吊參與吊裝作業，配合主吊完成工具柱拆裝。移除全回轉鉆機后，完成后續孔內回填及護筒拆除作業。

5" "結語

作為蓋挖逆作法地鐵站施工中主體承載及力學傳導結構，鋼管柱主體施工技術的實施質量，將直接關系到地鐵站整體施工的效果和安全性。本文通過結合蓋挖逆作法地鐵站工程實例，在闡述蓋挖逆作地鐵站施工工藝特點基礎上，針對立柱樁施工工法及實施進行深入分析，并闡述了鋼管柱插樁施工技術在實際蓋挖逆作地鐵站的應用要點，以為類似蓋挖逆作地鐵站鋼管柱施工提供參考。

參考文獻

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[3] 王雷.簡易門架吊裝的暗挖地鐵車站鋼管柱施工技術研究[J].鐵道建筑技術，2021（3）：108-111+135.

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