深基坑超深鋼管柱精準定位施工技術研究

許小龍 張舵 楊達星

摘要：工程以武漢地鐵12號線漢鋼站深基坑開挖工程為依托，采用深基坑蓋挖逆作法下進行主體構造施工，并對此工序下超深鋼管柱的垂吊定位技術進行研究創新。通過以優化施工工藝、應用先進監測技術以及精準定位技術，通過“三項標高定位法”使在深基坑蓋挖逆作施工條件下超深鋼管柱高精度垂吊。以保證施工質量和工程進度，為日后的類似工程打下基礎。

關鍵詞：深基坑?蓋挖逆作法?鋼管柱?垂吊技術

中圖分類號：?TU758.11

Research?on?Construction?Technology?for?the?Precise?Positioning?of?Ultra-Deep?Steel?Pipe?Columns?in?Deep?Foundation?Pits

XU?Xiaolong*??ZHANG?Duo??YANG?Daxing

（The?Fifth?Construction?Ltd.?of?China?Tiesiju?Civil?Engineering?Group，?Jiujiang，?Jiangxi?Province，?332000?China）

Abstract：?Based?on?the?deep?foundation?pit?excavation?project?of?the?Hangang?Station?of?Wuhan?Metro?Line?12，?this?project?adopts?the?cover?and?cut-top?down?method?of?deep?foundation?pits?to?construct?its?main?structure，?and?studies?and?innovates?the?hanging?positioning?technology?of?ultra-deep?steel?pipe?columns?in?this?process.?By?optimizing?the?construction?technology，?and?applying?advanced?monitoring?technology?and?precise?positioning?technology，?the?ultra-deep?steel?pipe?column?is?suspended?with?high?precision?under?the?cover?and?cut-top?down?construction?condition?of?deep?foundation?pits?by?the?"three?elevation?positioning?method"，?so?as?to?ensure?construction?quality?and?the?project?progress，?and?lay?the?foundation?for?future?similar?projects.

Key?Words：?Deep?foundation?pit;?Cover?and?cut-top?down;?Steel?pipe?column;?Hanging?technology

隨著社會經濟的蓬勃發展，地鐵車站的建立就成為了必要選擇，但大多數地鐵車站都始建于繁華鬧市區。因此，相較于傳統的明挖順作法施工蓋挖逆作法施工更加的適合這類工況的施工[1-3]。?蓋挖逆作法施工相對于經典的明挖法施工在施工工藝、施工難度上有著更高的要求。其中，作為豎向支撐體系鋼管柱承受著上部結構的恒荷載和施工工程中的活荷載。因此，深基坑鋼管柱的精準定位會對施工質量和結構整體的穩定性會產生顯著的影響效果。夏源等人[4]以北京城市副中心站綜合交通樞紐工程為例，介紹了深基坑蓋挖逆作法下超深鋼管柱的定位技術。朱武衛等人[5]等通過對施工后樁基礎位移對結構的影響分析，對其破壞穩定性進行探討。陳琦等人[6]也明確的講述了鋼管柱的精準定位問題是決定逆作法施工成敗的關鍵技術。

本工程以武漢地鐵12號線漢鋼站深基坑開挖工程為例，詳細介紹了深基坑在蓋挖逆作法中鋼管柱的高精度定位問題以及優化施工流程。

1工程概況

武漢地鐵12號線起始均為武昌火車站的環線。漢鋼站為地下四層四柱島式站臺車站，采用蓋挖逆作法施工。車站外包總長200?m，標準段寬50.7?m，開挖深度30.6?m。

該工程在施工范圍內共計要下95根超深鋼管混凝土柱。車站底板主要位于粉質黏土層中，端頭部位位于強風化泥巖、中風化泥巖。其地質環境復雜，在旋挖成口工程中容易造成孔徑偏心，成為影響鋼管樁下沉的高精度導致基礎達不到設計標準穩定性。

2工藝流程

2.1工藝流程

超深鋼管柱定位是一項較為復雜的技術，需要高水平的設計、施工和監測。超深鋼管柱施工工藝流程：復測樁位→埋設護筒→鋼管柱底部清空鑿毛→鋼筋籠垂吊→樁位復測、平整鋼平臺→定位焊接→鋼管柱垂直度監測→澆灌混凝土→鋼管柱定位復核→拔出鋼護筒→養護回填。

2.2埋設護筒

采用旋挖鉆埋設護筒，護筒埋設應符合規范要求，護筒頂應高出地面0.3?m，嚴防地表水或其他雜物進入護筒內。筒選用外徑φ2?500?mm，長度6?m，采用20?mm厚的鋼板加固而成。加工鋼護筒時，垂直度誤差在1/500以內。橢圓度小于2?cm，焊接用坡口兩面焊，所有焊縫無間斷。護筒上部留有300?mm×200?mm的溢漿口，以方便泥漿循環，頂部對稱焊接兩個吊環或割兩個φ50?mm的圓孔，供吊拔護筒時使用。在護筒安裝完成后，將護筒與孔壁間隔用周圍素土進行密實，以達到增強護筒側壁與孔壁之間的摩擦力，可以保證成孔時護筒的穩定性。

2.3泥漿材料制備

埋好護筒后，用暗管法安排泥漿管道，要預留泥漿通道。在樁基施工平臺旁邊放置泥漿箱，泥漿箱的尺寸6?mx2.2?mx2.5?m。泥漿箱包括沉降槽、儲漿池等，由從鉆孔樁內排出的含有鉆渣的廢水排出至沉降罐，在沉淀池中初步沉降后再注入儲漿池，由泥漿泵吸收。調制水泥時必須使用膨潤土、膳食纖維素、純堿調制，比例為?116.4∶4.664∶0.583∶949.3新配的泥漿要放置24?h后才能用，以保證設計強度要求。

2.4一次清孔與檢測

一次清底采用先采用“平底撈沙鉆頭”進行初步清底，將大部分松散巖石、沉渣清除。再采用氣舉反循環，將孔底剩余沉渣吸出孔外。反循環過程中，泥漿經由濾砂機過濾，重新送至孔口，形成循環，同步降低孔內泥漿含砂率。以保證在鋼管柱下插時的平整度。

使用超聲波設備對成孔情況進行檢測，使用12#槽鋼在孔口護筒上架設軌道，用于放置超聲波測壁儀，并將超聲波探頭與樁心重合，檢測實樁范圍內孔徑情況，每5?m讀取一次樁徑數據，計入施工記錄。同樣采用超聲波設備判斷垂直度。

2.5鋼筋籠吊裝

（1）并且制作對接平臺。使用槽鋼、角鋼，制作現場對接平臺，對接平臺與地面之間施工鋼筋錨固，并澆筑混凝土基座，確保平臺平穩。基座上安裝定位件，確保吊裝安放后，兩節鋼管柱軸心對齊。?（2）鋼管柱吊裝前，插入樁基鋼籠內焊接固定。接著把鋼管柱和鋼筋保持架拼好，然后將鋼管柱吊起來。具體步驟是：主吊緩慢上升，次吊協調，讓鋼管柱垂直于地面。用指揮臺控制吊車把鋼管柱放到孔里定好位。要注意讓履帶式起重機平順地移動和轉向。在去中心化過程中，需要不斷觀察垂直度的變化，及時糾正偏差。

2.6鋼管柱下放

立柱樁鋼筋安裝完畢以后。坐標中心點重新進行放樣完成后、操作平臺開始安裝，然后下放鋼管柱，并割除吊耳。與工具節處需要進行二次防水處理措施。

2.7鋼管柱定位

2.7.1鋼管柱標高定位

在定位平臺水平后，測量其頂部標高，并在鋼管柱上焊接兩塊鋼板作為定位卡。將鋼管柱吊入樁孔，利用定位卡將其懸掛在定位平臺兩側的橫梁上。可以確保鋼管柱的高程和垂直度。同時，要檢查定位卡的焊接強度是否能承受鋼管柱和預灌混凝土的荷載。

2.7.2鋼管柱頂層平面定位

鋼管柱吊裝入定位平臺中心孔后，利用定位平臺頂部的螺旋千斤頂調整鋼管柱頂端的水平位置。然后，通過全站儀在定位架頂部測出樁位中心點，并在該點懸掛錘球。將預制好的定位十字架放置在鋼管柱頂部，并用頂升臂調整鋼管柱的位置，使其與懸掛錘球的尖端對準。然后固定鋼管柱頂部。

2.7.3管柱垂直度定位

鋼管柱頂端固定在定位平臺上，因自重而垂直下落，但鋼管柱可能會因砼澆注的干擾而發生傾斜導致垂直度偏離。為此，需采用垂準儀檢測鋼管柱的位置，如果鋼管柱出現偏移，操作工人需要下到底部，用密封螺旋千斤頂調整位置。完畢后，對鋼管柱頂部平面位置進行復測。

2.8護筒拔除及孔內回填

為保證鋼筋混凝土柱的安裝精度，須等待混凝土完全凝固、工具拆卸之后，然后再進行回填。鋼管內混凝土澆完后，需在鉆孔樁和鋼管柱之間的空隙里回填細砂（并每隔10?m用C20素混凝土填充1?m高的段落），并保證填砂均勻密實，把回填土填到柱定標高，然后把鋼絲繩、吊鉤和護筒連起來，抬起并抽出護筒到地面。

3?結論

結合武漢地鐵12號線漢鋼站深基坑開挖項目，對深基坑蓋挖逆作法鋼管柱高精度垂吊技術進行以下總結。

根據復雜的地質環境明確施工的具體步驟，以及明確施工設備。在對深基坑的精度控制上采取“三項標高定位法”以有效地保證成孔的垂直精度、水平精度，為后續的施工提供保障。采用高精度垂直度控制施工方法，精準地控制深基坑鋼管柱的垂直偏差問題，有效地保證工程的施工質量。

參考文獻

[1] 竇華港，馬玲.環形蓋挖逆作中心明挖順作法在某基坑工程的應用[J].巖土工程學報，2008，30（S1）：639-643.

[2]?王健，馬紅濤，王水海.明挖車站跨路口局部蓋挖逆作法施工技術研究[J].現代隧道技術，2022，59（S2）：125-130.

[3] 陶連金，代希彤，黃美群，等.蓋挖逆作法與明挖順作法施工變形控制對比[J].遼寧工程技術大學學報（自然科學版），2020，?39（2）：136-144.

[4] 夏源.蓋挖逆作法鋼管混凝土柱高精度調垂技術研究[J].施工技術（中英文），2022，51（7）：128-131.

[5]?朱武衛，席宇，劉博濤，等.深基坑樁撐支護體系下樁后土壓力監測及分布模式探討[J].建筑結構，2023，53（17）：134-140.

[6]陳琦.?逆作法施工中一樁一柱的超高垂直精度控制方法[J].?工程技術研究，?2020，?5（7）：?24-25.