結合深圳地鐵12號線桃園站蓋挖逆作法中鋼管立柱施工實例，采用預制混凝土永久鋼管立柱后插法安裝施工工藝，不僅解決了受限空間限制，而且提高了垂直度的控制精度和施工進度，解決了施工場地受限空間條件下蓋挖逆作車站永久鋼管柱安裝關鍵技術。

地鐵車站； 蓋挖逆作； 預制鋼管混凝土柱； 后插法； 施工技術

TU94+3.9B

施工技術與測量技術施工技術與測量技術

［定稿日期］2023-02-20

［作者簡介］齊保棟（1986—），男，本科，高級工程師， 從事工程技術管理工作；閆黎明（1996—），男，?？?， 從事工程技術管理工作。

0" 引言

當今地鐵車站為緩解當前地面的交通壓力采用蓋挖逆作法施工的越來越多，在蓋挖逆作車站施工過程中，中立柱施工環(huán)節(jié)尤為重要。隨著地鐵車站結構深度的不斷增加，鋼管立柱樁的精準定位和垂直度的控制是蓋挖逆作法的一項關鍵性技術［1］。在傳統(tǒng)的蓋挖車站中立柱施工過程中，常見的施工工法有井下十字錐定位法、HPE液壓插入法等［2-8］。井下十字錐定位法需人員下井作業(yè)，危險系數(shù)高；HPE液壓插入法因場地限制、周轉困難、設備租金貴，并不適用場地相對狹小、中立柱多的車站。同時由于先插法定位架安裝及鋼管柱矯正定位等工序時間長，鋼立柱外側結構環(huán)板、牛腿影響柱下混凝土澆筑，混凝土澆筑振動不利于垂直度的控制等因素，既影響混凝土澆筑質量又延長了該項工程施工時間。

鑒于此，依托深圳地鐵12號線桃園站蓋挖逆作法中立柱現(xiàn)場施工工況，提出了一套蓋挖逆作車站預制混凝土鋼管立柱后插法施工工藝，成功解決了上述問題并在實際施工中得到了驗證，可為類似工程提供參考。

1" 工程概況

深圳地鐵12號線桃園站位于南山區(qū)南山大道上，車站總長184.55 m，站臺寬14 m，車站標準段寬度為23.5 m，底板埋深約23.24 m，頂板覆土約3.4 m，為地下三層島式車站，采用蓋挖逆作法施工，結構形式為地下三層雙柱三跨鋼筋混凝土框架結構， 車站縱向設置雙排永久鋼管混凝土中立柱（分兩次倒邊施工）。桃園站中立柱采用800 mm永久鋼管混凝土，鋼管柱采用厚度t=20 mm、Q345B的無縫鋼管制成，最大長度為26.1 m，鋼管柱內部混凝土為C50補償收縮混凝土；鋼管柱基礎為立柱樁（立柱樁兼作抗拔樁），樁基1 500 mm，長度為27.4～48.9 m（根據(jù)現(xiàn)場判巖確定具體長度），鋼管柱嵌固入基礎樁內4 m。

2" 工藝原理及工藝流程

蓋挖逆作地鐵車站鋼管立柱后插法施工工藝原理是以旋挖鉆進行鋼管柱輔助井及設計孔井成孔施工，輔助井內預先存放鋼管柱并澆筑柱內混凝土完成預制鋼管柱施工，在完成設計孔井成孔、吊裝鋼筋籠、澆筑樁基混凝土后，利用吊車將預制鋼管混凝土柱吊起進入安裝工序，通過鋼管柱自重及柱內混凝土重量（經(jīng)計算滿足抗浮要求），自動下放插入樁基混凝土內至設計位置并經(jīng)定位調整后固定，待混凝土強度滿足要求后拆除定位架并對稱均勻回填粗砂，完成鋼管柱安裝工作。其工藝流程如圖1所示。

3" 施工方法

3.1" 鋼管柱加工

鋼管柱采用工廠加工，驗收合格后整根運至施工現(xiàn)場。為防止鋼管柱下插時樁基混凝土進入鋼管內并減少鋼管柱下插時柱端阻力，鋼管柱的底端封閉并采用20 mm厚鋼板條焊接加工成錐形，底部4 m范圍焊接栓釘并采用扁鋼防護，確保鋼管混凝土柱和樁基混凝土有效連接。同時在和每層板梁搭接部位焊接鋼牛腿和加強環(huán)板，在鋼管柱頂部焊接與鋼管柱材質相同長50 cm套管；主吊吊耳設置在鋼管柱封頂圓環(huán)板上，鋼管柱中板處、底板處節(jié)點上牛腿間焊接吊耳作為副吊點，選擇3 cm厚鋼板制作，孔洞中心距鋼板外緣70 mm，見圖2。

3.2nbsp; 工作節(jié)加工

工作節(jié)采用與鋼管柱直徑相同的無縫鋼管制作，綜合考慮鋼管柱頂部最大埋深5.2 m，定位架7.2 m，綜合考慮混凝土澆筑導管長度、操作空間和定位需要工作節(jié)長度取13.5 m，鋼管柱與工作節(jié)連接采用承插式連接法，工作節(jié)底部焊接長50 cm內套管，外露25 cm，內套外徑為795 mm，確保鋼管柱與工作節(jié)緊密連接。需要注意工作節(jié)法蘭盤焊接至伸出地面位置即可，避免法蘭盤焊接高度過高從而影響后續(xù)定位工作。

3.3" 輔助工作井和設計孔井施工

輔助井選擇應根據(jù)場地條件、中立柱設計位置、場地布置等條件進行設置，并盡可能選擇降水井位置或立柱樁位置進行布置，方便后期利用降低施工成本；輔助井采用旋挖鉆機進行成孔、泥漿護壁施工工藝；同時考慮輔助井長時間使用根據(jù)地層條件可采用鋼筋籠外加尼龍、鐵絲網(wǎng)片或全護筒等措施進行護壁。輔助井孔口處設置環(huán)形馬鐙以便于鋼管柱固定。

在工作井施工完成和設計樁位放樣完成后，采用旋挖鉆機、泥漿護壁工藝施工設計孔井施工；在清孔完成符合設計要求后應立即進入樁基鋼筋籠安裝和樁基混凝土施工工序，防止停留時間過長造成塌孔。

3.4" 樁基鋼筋籠吊裝

由于樁基鋼筋籠設計頂標高為車站主體結構底板下，履帶吊無法直接將鋼筋籠吊放至設計位置，地面至底板空段處采用吊筋形式輔助吊裝。吊筋形式為簡易鋼筋籠，采用3根25 mm鋼筋為主筋，環(huán)形布置，主筋內側采用20 mm的圓鋼作為連接加強筋，間距2 m布置，簡易鋼筋籠與鋼筋籠頂部搭接焊，開挖后破除。為確保鋼筋籠定位的準確性，鋼筋籠定位鋼筋必須確保焊接無誤，以保證鋼筋籠入孔定位的準確性。

施工技術與測量技術齊保棟， 閆黎明： 蓋挖逆作車站預制混凝土鋼管立柱后插法施工技術

3.5" 定位架安裝

定位架安裝在樁基混凝土澆筑之前完成，以減少定位架安裝占用樁基混凝土初凝時間，確保預制鋼管混凝土立柱順利插入樁基混凝土。鋼管柱定位架為鋼結構井架定位裝置，定位架尺寸為6.54 m×3.5 m×7.5 m，根據(jù)設計孔位十字控制線引出定位架安裝四個角點，安裝定位架并進行固定，定位架底部設置8個可調底腳螺栓和4個20 t液壓千斤頂（油缸行程L=250～350 mm），用于定位架平整度調整。架體上板面與下板面均設置1.5 m的孔洞，在上、下面板上各設置4個5 t液壓千斤頂（油缸行程L=100～200 mm），伸縮油缸采用數(shù)字化控制，鋼管柱定位通過油缸行程距進行“兩點一線”垂直度調整，可保證微調效果，見圖3。

3.6" 樁基混凝土澆筑

樁基混凝土為C35P12超緩凝混凝土，考慮插入鋼管混凝土柱的需要，緩凝時間不應小于混凝土的澆筑時間、鋼管混凝土柱的吊裝和定位時間以及可能影響立柱安裝的其他時間總和，正常情況下，樁基混凝土澆筑時間按照3～4 h計算，鋼管柱吊裝按照2 h計算，鋼管柱定位按照2～3 h計算，考慮適當安全儲備，現(xiàn)場試驗采用不小于16 h超緩凝混凝土配合比。樁基澆筑采用導管法，混凝土澆筑前計算并預留鋼管柱入樁基內的混凝土量，混凝土澆筑中需監(jiān)測混凝土面標高，確?；炷敛怀?，從而確保鋼管柱插入樁基混凝土設計位置處。鋼管柱插入時間為樁基混凝土澆筑完成后立即起吊鋼管柱至定位架內進行調垂固定。

3.7" 預制鋼管混凝土立柱

輔助工作井施工完成后，采用250 t履帶吊、50 t汽車吊采用雙機抬吊法將鋼管柱吊至輔助井內存放，利用輔助井孔口處設置的環(huán)形馬鐙和鋼管柱牛腿將鋼管柱臨時固定在輔助井內；鋼管混凝土柱內鋼筋籠采用樁徑400 mm，30根32 mm主筋貫入鋼管柱1.5 m范圍內，外露1.2 m主筋與后期頂板梁相接，內設12 mm@150 mm螺旋箍；鋼筋籠安裝完成后采用天泵配合導管法澆筑鋼管柱內C50補償收縮混凝土，等強后完成鋼管混凝土立柱預制工作。

3.8" 預制鋼管混凝土柱吊裝

鋼管柱吊裝的最大重量為灌注混凝土后，重量可達60 t，鋼管混凝土立柱吊裝前吊裝設備、吊具、地基承載力、負荷行走等需進行嚴格驗算，確保滿足施工要求。根據(jù)桃園站施工圍蔽場地條件及預制鋼管混凝土柱自重等條件，預制鋼管混凝土柱采用250 t履帶吊起吊鋼管柱至定位架內，250 t履帶吊選擇49.5 m大臂、工作半徑12 m工況，最大起重量為83 t，其主吊鋼絲繩選擇46 mm的6×37+1鋼絲繩。

3.9" 工作節(jié)安裝及鋼管柱定位

根據(jù)施工工藝及鋼管混凝土柱埋深需求，鋼管柱定位安裝時需設置工作節(jié)輔助鋼管混凝土吊裝和定位，待鋼管混凝土柱下放至操作平臺固定后，將工作節(jié)和鋼管柱進行連接。鋼管柱與工作節(jié)連接采用6根M36精軋螺紋鋼，精軋螺紋鋼長14 m，鋼筋連接采用對焊的方式，利用在鋼管柱封頂板處、工作節(jié)法蘭盤上開設的6個圓孔用于穿設精軋螺紋鋼，并用螺栓擰緊焊接固定。

工作節(jié)連接完成后，履帶吊受力，緩慢起吊，將鋼管柱固定工字鋼抽出，通過定位架上的8道伸縮油缸進行垂直度調整，調整過程中需采用兩臺全站儀實施監(jiān)測，一臺監(jiān)測定位架水平位移，鋼管柱垂直度監(jiān)測采用全站儀和伸縮油缸行程距進行監(jiān)測控制，如下放過程中定位架發(fā)生水平移位需立停止吊放，采用千斤頂將定位架調整至中心位置并固定，伸縮油缸重新對鋼管柱進行垂直度調整，直至鋼管柱下放至設計位置垂直度滿足要求后固定，見圖4。

3.10" 樁孔粗砂回填

鋼管立柱樁基混凝土初凝后，對樁孔與鋼管柱之間的間隙處均勻填充粗砂或碎石，并將孔內泥漿排除，割除連接螺紋鋼，拆除工作節(jié)和定位架，并回填至地面標高。

4" 結束語

本文依托深圳地鐵12號線桃園站蓋挖逆作法中立柱現(xiàn)場施工實踐經(jīng)驗，通過地面設置輔助工作井（可兼作降水井或樁基孔使用）、預制鋼管混凝土立柱、自制定位架定位、整體吊裝后插鋼管柱、應用先進的數(shù)字化控制伸縮油缸法對鋼管柱垂直度進行監(jiān)測和微調等工藝，成功解決了施工場地受限空間條件下鋼管柱高精度定位和施工問題；鋼管立柱后插

法施工工藝是對既有井下十字錐定位法和HPE液壓插入法的優(yōu)化與創(chuàng)新，改變了鋼管柱的施工工藝流程，弱化了中立柱施工的局限條件，提高了設備的利用效率，優(yōu)化了人員下井定位方式，提高了施工過程安全保障。當今城市軌道交通建設過程中施工場地越來越受限，蓋挖逆作車站施工越來越多的情況下，采用預制鋼管混凝土立柱后插法施工工藝具有廣闊的實用價值和應用前景。

參考文獻

［1］" 衣利偉，曹勇，唐福源，等.蓋挖逆作地鐵車站超大直徑中立柱施工技術研究［J］.交通世界，2021（22）：6-8.

［2］" 鐘東.蓋挖逆作地鐵車站永久中立柱施工技術［J］.企業(yè)技術開發(fā)，2014，33（7）：28-29

［3］" 馬紅錄.蓋挖逆作地鐵車站鋼管柱施工技術［J］.施工技術（中英文），2022，51（10）：46-49.

［4］" 陳枝東，張領帥.后插大直徑大型鋼管柱垂直度控制［J］.施工技術，2018（7）：49-52.

［5］" 曹祥智.地鐵車站鋼管柱關鍵施工技術［J］.建材與裝飾，2018（32）：289.

［6］" 宋增亮.地鐵蓋挖車站鋼管柱幾種施工工藝對比分析［J］.建筑工程技術與設計，2017，（13）.

［7］" 趙銘.HPE 工法在鋼管柱施工垂直度控制中的應用［J］.技術與市場，2015（6）：68.

［8］" 王立玲. 蓋挖逆作法地鐵車站鋼管柱關鍵施工技術［J］. 工程與建設，2014（3）：401-404.