沈紅云　 于全勝

（河北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院1)　 河北石家莊　050091　 北京中鐵隧建筑有限公司2)　 北京　100022）

石家莊地鐵車站鋼管柱液壓垂直插入施工技術(shù)

沈紅云1)于全勝2)

（河北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院1)河北石家莊050091 北京中鐵隧建筑有限公司2)北京100022）

地鐵車站采用蓋挖半逆作法施工時(shí)，安全、快速、高質(zhì)量施工中間支撐樁柱成為蓋挖逆作法施工的關(guān)鍵。液壓垂直插入法施工鋼管柱具有操作簡(jiǎn)單，定位準(zhǔn)確，經(jīng)濟(jì)高效等諸多優(yōu)點(diǎn)，能保證施工安全、質(zhì)量。以石家莊軌道交通1號(hào)線人民廣場(chǎng)站樁柱施工為例，對(duì)液壓垂直插入法施工鋼管柱技術(shù)進(jìn)行了研究和總結(jié)，并成功應(yīng)用于本工程中，取得了較好的施工效果。

蓋挖法 HPE 鋼管柱 施工技術(shù)

1　前言

蓋挖半逆作法是一項(xiàng)近幾年才發(fā)展起來的基坑支護(hù)及結(jié)構(gòu)施工工法，主要用于城市地鐵的車站建設(shè)。在多層地下結(jié)構(gòu)施工中，該方法在解決城市交通繁華地段的占路問題，深基坑作業(yè)的安全問題，降低施工臨時(shí)支護(hù)成本與最大化單位土地的經(jīng)濟(jì)利益等方面有明顯的效果，其豎向中間支撐樁柱不僅是主要開挖過程中蓋板的支撐立柱，也是車站成型后結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼管支撐立柱，屬樁柱一體化施工。因此安全、快速、高質(zhì)量施工中間支撐樁柱成為蓋挖半逆作法施工的關(guān)鍵。

2　工程背景

石家莊市軌道交通1號(hào)線05標(biāo)段人民廣場(chǎng)站位于石家莊市中山東路和建設(shè)大街十字路口處，為1、2號(hào)線同期實(shí)施換乘車站，呈L型布置。人民廣場(chǎng)站車站由1號(hào)線車站、2號(hào)線車站、商業(yè)開發(fā)區(qū)三部分組成。1號(hào)線車站標(biāo)準(zhǔn)斷面為兩柱三跨矩形框架結(jié)構(gòu)，底板埋深約18.5 m；2號(hào)線車站標(biāo)準(zhǔn)斷面為兩柱三跨矩形框架結(jié)構(gòu)，底板埋深約25.7 m；商業(yè)開發(fā)區(qū)為兩層矩形框架結(jié)構(gòu)，底板埋深約18.9 m。人民廣場(chǎng)站主體結(jié)構(gòu)全部采用蓋挖法施工。車站結(jié)構(gòu)采用一樁一柱作為結(jié)構(gòu)的豎向支承體系，底板下采用Φ2 000鉆孔灌注樁作為支承樁，樁長(zhǎng)有26 m和23 m兩種；底板以上安裝Φ800鋼管柱作為車站結(jié)構(gòu)的永久柱；鉆孔灌注樁和鋼管柱豎向在同一軸線上。

3　施工中存在的問題

人民廣場(chǎng)站為石家莊地鐵1號(hào)線控制性工程，其規(guī)模最大、難度最高、工期最長(zhǎng)。整個(gè)車站分六期進(jìn)行施工，且關(guān)門工期已經(jīng)卡死，總開工及分期開工時(shí)間受管線遷改及交通疏解制約，施工進(jìn)度極不可控，工期壓力大。在車站蓋挖施工中，樁柱一體施工進(jìn)度直接影響著總工期，因此在施工中需要采用先進(jìn)、高效的樁柱一體施工技術(shù)來縮短樁柱施工工期，加快施工進(jìn)度。

4　主要施工方法和技術(shù)措施

4.1主要施工方法

鋼管柱在加工工廠拼裝成整節(jié)后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)。旋挖鉆機(jī)成孔，采用HPE（Ground Hydraulic Perpendicular Embedding Steel-pipe Column）插管機(jī)進(jìn)行鋼管柱安裝。通過高液壓垂直插入機(jī)機(jī)身上的兩個(gè)液壓垂直插入裝置，在支承樁混凝土澆筑后、混凝土初凝前將底端封閉的永久性鋼管柱垂直插入支承樁混凝土中，直到插入至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

4.2技術(shù)措施

插入過程中，通過電子傳感器對(duì)鋼管柱垂直度進(jìn)行檢測(cè)，在插入過程中隨時(shí)對(duì)鋼管柱垂直度進(jìn)行調(diào)整，直至鋼管樁垂直度滿足設(shè)計(jì)要求。

5　施工工藝流程及施工要點(diǎn)

5.1施工工藝流程

總體施工工藝流程：樁位放線定位→旋挖鉆機(jī)成孔→吊放鋼筋籠→灌注混凝土→旋挖鉆機(jī)移位→HPE插管機(jī)定位→起吊鋼管柱→將鋼管柱垂直放入HPE插管機(jī)內(nèi)→HPE插管機(jī)下壓鋼管柱→鋼管柱垂直壓入到位→固定鋼管柱→初凝后鋼管柱外回填砂→樁混凝土初凝后24小時(shí)拆除HPE插管機(jī)→割除工具柱→安裝柱內(nèi)鋼筋籠→灌注C50混凝土。

5.2中間樁柱施工操作流程和要點(diǎn)

中間樁柱施工重點(diǎn)在于旋挖鉆機(jī)成孔垂直度、沉渣控制、鋼管柱安裝垂直度、標(biāo)高幾個(gè)方面。

5.2.1鋼管柱加工

鋼管柱的加工采用采取委外加工，選擇具備相應(yīng)資質(zhì)能力，保證供貨質(zhì)量和速度的加工廠家。批量加工前，提前進(jìn)行工藝性試驗(yàn)，包括焊縫質(zhì)量、焊接誤差、卷管誤差等。

鋼管柱所有焊縫的質(zhì)量等級(jí)為一級(jí)。所有對(duì)接焊縫均要求焊透，并須進(jìn)行無損探傷。鋼管柱加工完成后，通知焊縫檢測(cè)單位到工廠進(jìn)行焊縫探傷，合格后方可投入使用。施工單位對(duì)鋼管柱加工進(jìn)行100 %自檢，自檢委托的檢測(cè)單位必須為有資質(zhì)的的檢測(cè)單位。

5.2.2鉆孔灌注樁成孔

中間柱基礎(chǔ)采用旋挖鉆機(jī)成孔，膨潤(rùn)土泥漿護(hù)壁，施工中應(yīng)經(jīng)常測(cè)定泥漿比重，其指標(biāo)控制：1.15-1.2。成孔垂直度對(duì)鋼管柱安裝精度至關(guān)重要，旋挖鉆機(jī)成孔后采用超聲波驗(yàn)孔儀進(jìn)行垂直度檢測(cè)（圖1），檢測(cè)合格后可下放鋼筋籠。垂直度要求：小于0.3 %，鉆孔中心位置要求：樁位偏差不應(yīng)大于50 mm，以柱中心為基準(zhǔn)。

圖1　超聲波測(cè)孔垂直度

5.2.3鋼筋籠制作安裝

鋼筋籠采用現(xiàn)場(chǎng)加工制作，加工尺寸嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范要求進(jìn)行控制。鋼筋籠主筋采用直螺紋套筒機(jī)械連接，主筋與螺旋箍筋采用點(diǎn)焊連接，機(jī)械接頭質(zhì)量要求符合《鋼筋機(jī)械連接通用技術(shù)規(guī)程》的要求。鋼筋籠采用扁擔(dān)法起吊法，現(xiàn)場(chǎng)采用25t汽車吊吊裝，起吊點(diǎn)設(shè)在距鋼筋籠頂部和底部1/3處的加強(qiáng)箍筋與主筋連接部位，吊環(huán)與主筋焊接牢固，鋼筋籠設(shè)置3個(gè)起吊點(diǎn)，以保證鋼筋籠在起吊時(shí)不變形?？卓趯?duì)接鋼筋籠時(shí)應(yīng)保證注漿管和聲測(cè)管連接牢固，保證下籠過程中不被破壞，鋼筋籠入孔時(shí)，對(duì)準(zhǔn)孔位徐徐輕放，避免碰撞孔壁。下籠過程中如遇阻，不得強(qiáng)行下入，查明原因處理后繼續(xù)下籠。

5.2.4鉆孔灌注樁混凝土灌注

清孔達(dá)標(biāo)后，用導(dǎo)管進(jìn)行水下混凝土灌注成樁。由φ250導(dǎo)管將混凝土導(dǎo)入孔底，提起導(dǎo)管蓋后，加速罐車旋轉(zhuǎn)速度，加快放料速度，保證灌注連續(xù)進(jìn)行，導(dǎo)管始終保持在混凝土內(nèi)埋深2-3 m，隨著孔內(nèi)混凝土面上升高度，拆卸導(dǎo)管，直至混凝土面達(dá)樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高。為配合后續(xù)全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)插樁施工，中間基礎(chǔ)樁選用C30緩凝混凝土，緩凝時(shí)間40個(gè)小時(shí)。導(dǎo)管應(yīng)勤提勤拆，防止埋管，一次提管拆管不得超過3 m。在灌注過程中，應(yīng)經(jīng)常測(cè)探測(cè)混凝土的上升高度，保持導(dǎo)管的合理埋深。樁頂澆注高度必須大于設(shè)計(jì)標(biāo)高50 cm?；炷凉嘧⒔Y(jié)束時(shí)，技術(shù)員應(yīng)實(shí)測(cè)混凝土面，確認(rèn)是否到位，控制好最后一次灌注量。

5.2.5中間柱安裝

制作直徑為0.8 m（與鋼管柱直徑相同）壁厚20 mm，長(zhǎng)11 m的工具柱（主要依據(jù)柱頂標(biāo)高和地面標(biāo)高最大差值），工具柱與鋼管柱現(xiàn)場(chǎng)用焊接。

鋼管柱是在工廠內(nèi)加工成整節(jié)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，在現(xiàn)場(chǎng)工具柱與鋼管柱采用焊接進(jìn)行對(duì)接，鋼管柱與工具柱均放在對(duì)接平臺(tái)上進(jìn)行對(duì)接（圖2），對(duì)接時(shí)首先使用千斤頂調(diào)整標(biāo)高，然后采用拉線繩的方法檢查鋼管柱垂直度，標(biāo)高和垂直度滿足要求后，選用焊接水平較高的焊工進(jìn)行焊接。焊接完成后確保整體垂直度及焊縫合格。

圖2　鋼管柱拼接

圖3　HPE插管機(jī)定位

混凝土灌注完成后，重新放出樁位中心，做出十字線標(biāo)記。復(fù)核樁位后，將HPE液壓垂直插入機(jī)的液壓定位器中心與基礎(chǔ)樁位中心在同一垂直線上，然后吊裝HPE液壓垂直插入機(jī)就位，HPE液壓垂直插入機(jī)根據(jù)定位器就位對(duì)中（圖3）。

就位對(duì)中后，HPE液壓垂直插入機(jī)械可調(diào)整水平度，并重新復(fù)核中心位置，滿足要求后即可吊裝鋼管柱入孔。

采用150t和25t吊車二臺(tái)吊車兩點(diǎn)抬吊，將鋼管柱垂直緩慢放入HPE液壓垂直插入機(jī)上（圖4）。

鋼管柱吊放至HPE液壓垂直插入機(jī)內(nèi)，下入孔內(nèi)至樓板節(jié)點(diǎn)法蘭后，由HPE插管機(jī)抱緊鋼管柱，使用兩臺(tái)經(jīng)緯儀從兩個(gè)方向復(fù)測(cè)鋼管柱垂直度，滿足要求后在鋼管柱的下部安裝一個(gè)位移傳感器并采取初始值。

圖4　鋼管柱吊裝

圖5　安裝傳感器

開始下放鋼管柱時(shí)，在鋼管柱的自重作用下，鋼管柱能自由下入孔內(nèi)一定深度。當(dāng)浮力大于鋼管柱重量后，由HPE插管機(jī)將鋼管柱抱緊，由液壓插入裝置的液壓下壓力將鋼管柱下壓插入孔內(nèi)。當(dāng)插至混凝土頂面后，重新復(fù)測(cè)鋼管柱垂直度，此時(shí)可根據(jù)鋼管柱下部安裝的位移傳感器反映到地面電腦上的信號(hào)來檢測(cè)鋼管柱的垂直度（圖5），滿足垂直度要求后繼續(xù)下壓將鋼管柱插入至混凝土中。如不符合要求可調(diào)整HPE插管機(jī)的水平度直至鋼管柱垂直度滿足要求。調(diào)整到位后由測(cè)量組復(fù)核鋼管柱標(biāo)高，插管完成（圖6）。

圖6　插管完成

當(dāng)混凝土達(dá)到初凝后，用碎石填充鋼管柱四周至柱頂，并將孔內(nèi)泥漿排除。

當(dāng)初凝24小時(shí)后，可移除HPE插管機(jī)，拆除工具柱，進(jìn)行鋼管柱內(nèi)混凝土灌注施工。

5.2.6后注漿

中間樁后壓漿采用樁底壓漿的形式。樁底壓漿在每根樁中預(yù)埋3根壓漿管，壓漿管固定在鋼筋籠內(nèi)側(cè)，隨鋼筋籠一起安放，混凝土澆筑完成后24 h進(jìn)行沖孔，當(dāng)樁混凝土澆筑2-7天后可以進(jìn)行壓漿。壓漿合格標(biāo)準(zhǔn)：注漿壓力超過設(shè)計(jì)要求且注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)值的75 %方可結(jié)束注漿；注漿壓力和注漿總量達(dá)到設(shè)計(jì)值可視為合格。

5.2.7 鋼管柱柱芯混凝土施工

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，在鋼管柱頂端需安裝一段鋼筋籠，在以后施工蓋板結(jié)構(gòu)時(shí)，該鋼筋籠錨入頂縱梁中，鋼管柱柱內(nèi)混凝土在鋼管柱周圍回填完成后即開始施工。鋼管柱內(nèi)混凝土采用C50微膨脹混凝土。

6　結(jié)語

通過本工程實(shí)踐表明，鋼管柱液壓垂直插入技術(shù)特別適用于蓋挖逆作法車站樁柱一體化中間支撐樁的施工。高液壓垂直插入機(jī)施工過程中完全機(jī)械化作業(yè)，減少了人工操作工序，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，具有安全效益。該技術(shù)可節(jié)約大量的鋼護(hù)筒和其他輔助材料和設(shè)施，利于降低成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。該技術(shù)由先進(jìn)的施工設(shè)備施工，較之常規(guī)的施工工藝流程簡(jiǎn)單，施工速度快，效率高，有利于工期控制，且對(duì)繁忙道路交通的不利影響降至最低，社會(huì)效益較好。

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Construction Technology of HPE (Ground Hydraulic Perpendicular Embedding Steel-pipe Column) in Shijiazhuang Metro Station

SHEN Hong-yun1)YU Quan-sheng2)
(Hebei Vocational and Technical College1)ShijiazhuangHebei050091 China Railway Tunnel Group Beijing CTG Construction Co.,Ltd.2)Beijing100022China)

When Subway station uses the cover and cut semi reverse construction method, the key problem is how to construct intermediate supporting pile precisely, quickly and safely. Ground hydraulic perpendicular embedding steel-pipe column has the advantages of simple operation, accurate positioning, economic efficiency and many other advantages, which can guarantee the construction safety and quality. This paper makes a study and analysis on the hydraulic perpendicular embedding steel-pipe column which is successfully applied in the project with satisfactory construction effect.

Cover and cut method HPE steel-pipe column construction technology

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-1816(2016)03-0022-05

2016-06-18

沈紅云（1979-），女，山東德州人，碩士研究生，講師，研究方向工程管理與工程造價(jià)專業(yè)教學(xué)與研究。