地鐵車站蓋挖逆作法中間柱施工技術(shù)

地鐵車站蓋挖逆作法中間柱施工技術(shù)1工程概況武漢市軌道交通二號線一期工程洪山廣場站位于武漢市重要城市廣場洪山廣場西側(cè)廣場下，為地下三層多柱多跨箱型結(jié)構(gòu)（物業(yè)開發(fā)部分為地下二層），屬武漢地鐵2#線與4#線的換乘車站。車站基坑主體平面呈楔形，建筑面積為10300m3，基坑最大開挖深度達(dá)26.81m。因車站結(jié)構(gòu)平面跨度大，地面條件受限制，且需及早恢復(fù)路面交通，故結(jié)構(gòu)采用蓋挖逆作法施工。鋼管混凝土柱柱底樁基為φ1800混凝土灌注樁，樁基上部為φ900的永久性鋼管混凝土柱，見圖1圖圖1鋼管混凝土柱剖面結(jié)構(gòu)示意圖2.工藝原理蓋挖逆作法是指先施作車站周邊圍護(hù)樁和結(jié)構(gòu)主體樁、柱，然后將結(jié)構(gòu)蓋板（梁、板結(jié)構(gòu)）置于樁（圍護(hù)樁）、柱（鋼管柱或鋼筋混凝土柱）之上，自上而下完成土方開挖并施作邊墻、中隔板及底板等車站主體結(jié)構(gòu)的施工方法。鋼管混凝土柱施工中，對柱體高程、平面位置及垂直度要求非常高。該工法中間立柱樁采用下部定位器+上部絲杠相結(jié)合的方式進(jìn)行定位，下部定位器安裝需要嚴(yán)格控制其高程與平面位置，保證安裝精度。首先，鋼管柱底中間樁基C30砼澆筑完成后進(jìn)行杯口砼鑿出，當(dāng)樁底壓漿、樁基檢測完成后，測量放線，安裝四腳錨栓并澆C50砼將其錨固，確定定位器的高程。然后，微調(diào)定位器的平面位置，使四角錨栓、定位器中心、樁基中心及鋼管柱中心重合。此過程須測量反復(fù)校核，確保下部定位精度。鋼管柱上部采用四個改良后的絲杠對稱定位。絲杠帶卡一端支撐在鋼管柱頂部法蘭盤上，一端支撐在人工挖孔樁護(hù)壁砼上；鋼管柱的高程及下部平面位置之前已通過定位器精確定位，故調(diào)節(jié)上部四個絲杠，使鋼管中心與樁中心垂線相重合，鋼管柱定位即完成。3．施工工藝流程在柱底樁基施工的基礎(chǔ)上，蓋挖逆作鋼管混凝土柱施工分為杯口砼鑿除、樁底壓漿及樁基檢測、鋼管柱安裝及定位、鋼管柱內(nèi)鋼筋籠吊裝及柱內(nèi)砼澆筑等。蓋挖逆作鋼管混凝土柱施工工藝流程參見圖2。成柱成柱樁基施工圖2蓋挖逆作鋼管混凝土柱施工工藝流程圖4．操作要點4．1鑿除杯口砼柱底樁基施工完畢后，孔內(nèi)會預(yù)留較粘稠的泥漿。人工淘漿后，再用風(fēng)鎬將原柱底樁基杯口砼鑿除，以便下一步安樁四腳錨栓。柱底樁基為鑿除浮漿及安裝錨栓，需要一次性鑿除杯口砼1.5m深。鑿除面應(yīng)做到平滑。4.2樁底壓漿及樁基檢測蓋挖逆做法車站中間立柱樁的不均勻沉降是其難點之一，為控制樁基間差異沉降，采用壓漿（后注漿），對樁底范圍的土體進(jìn)行加固。對柱底樁基均做超聲波檢測，以確保樁身的完整性。樁底壓漿流程：清理管頭→做管頭→上管頭密封器→接上高壓管→清水開塞→拌漿→注漿→屏漿→清洗→結(jié)束。樁基檢測流程：布置檢測儀器→連接線路→下探頭→收集數(shù)據(jù)→分析數(shù)據(jù)→出具檢測報告。施工中需注意一下幾點：1、樁底壓漿時間選擇在柱底樁基成樁2天后進(jìn)行。2、對注漿參數(shù)：開環(huán)壓力、注漿壓力、終止壓力、漿液水灰比、注漿量等嚴(yán)格控制。參數(shù)選擇如下：1）開環(huán)壓力：2-8MPa；2）終止壓力：不小于2-2.5MPa；3）水灰比：0.5～0.75；4）注漿量：不小于6t（水泥重量）5）原料：水泥、水，水泥采用42.5以上強(qiáng)度等級的普通復(fù)合水泥。注漿要求：水泥漿壓入量達(dá)到設(shè)計值，終止泵送壓力不得小于2-2.5MPa。3、注漿終止條件采用雙控標(biāo)準(zhǔn)：水泥漿壓入量達(dá)到設(shè)計值6t，終止泵送壓力不小于2-2.5MPa。4、樁基檢測時間選擇在柱底樁基成樁7天后進(jìn)行。5、采集數(shù)據(jù)的時候，探頭在聲測管內(nèi)應(yīng)同步上升。4.3安裝四腳錨栓固定鋼管柱下部定位器的錨栓采用M24型號，在定位器底部基板垂直方向四個開口的邊角同時限位。為增加四腳錨栓的整體性，設(shè)置雙排雙向φ16@150×150鋼筋與其焊接緊密。四腳螺栓中心點與樁中心重合，上層鋼筋中央焊制一塊10cm見方的輔助鋼板用于定位。鋼板中心打出一個小點，為測量提供方便。將鋼板上的點與樁中心點重合后，即可認(rèn)為四腳錨栓安裝到位，見圖3。加工成型的四角錨栓鋼管柱安裝鋼管柱安裝錨栓制作完成后，放入孔內(nèi)鑿除后的砼上。通過測量校核高程和平面位置后，澆筑C50砼將其錨固。由于使用方量較小，混凝土采用現(xiàn)場自拌，用吊桶將混凝土吊入孔內(nèi)澆注振搗。澆注過程中隨時調(diào)整四腳錨栓的中心與樁中心重合，當(dāng)澆注至定位器底部高度好，將該面抹平，本次澆砼頂面標(biāo)高即為定位器地面標(biāo)高。4.4安裝定位器定位器是一種精加工的裝置，精確校正其平面位置、高程和垂直度后，其構(gòu)造特點決定了可實現(xiàn)對鋼管柱的引渡、限定、精確定位的功能。定位器一般設(shè)計為十字錐形，包括錐形引渡板、定位十字鋼板、環(huán)形錨固腳，其中錐形引渡板、定位十字鋼板實現(xiàn)對鋼管柱的引渡功能，并限定鋼管柱水平位移；環(huán)形錨固腳承托鋼管柱，并控制鋼管柱的水平位置及標(biāo)高，錨固于樁內(nèi)，可防止自動定位器變形、移位，見圖4。圖2加工成型的定位器定位器的安裝主要包括兩方面的工作。首先，將定位器中心與設(shè)計鋼管柱中心對中;其次，將定位器水平板面高程調(diào)整到設(shè)計鋼管柱底高程。先從地面用5kg錘球?qū)吨行囊郎y至已清理平整的樁基面上，進(jìn)行定位器的初定位安裝。再用1/20萬的投點儀通過全站儀直接置于地面樁心位置，將樁心直接投測于定位器中心，指揮定位器精確定位，直至安裝完畢。定位器安裝示意圖參見圖5。圖圖3定位器安裝示意圖鋼筋砼護(hù)壁或鋼護(hù)筒4.5吊裝鋼管柱1、在鋼管柱起吊前，對鋼管柱進(jìn)行彩條布纏繞，保護(hù)鋼管柱表面不被銹蝕和損壞。2、出廠前，在柱頂對稱焊接設(shè)置一對吊耳，同時在吊耳側(cè)加焊肋板，以確保柱體處于最不利位置時，吊耳不發(fā)生側(cè)翻破壞。3、用吊機(jī)采用兩點起吊法吊裝鋼管柱，慢插入孔，鋼管柱底部可直接嵌入定位器，通過標(biāo)高測定柱底與定位器的吻合程度。4、鋼管柱吊裝采用兩臺吊機(jī)吊裝，一臺50t履帶吊，一臺25t汽車吊，兩臺吊機(jī)把鋼管柱吊起后，鋼管柱頂部繼續(xù)抬升，25t汽車吊松鉤，50t履帶吊豎直吊著鋼管柱駁運并吊入挖孔樁中，臨時用鋼筋固定鋼管柱的上部后松構(gòu)，50t履帶吊離去。5、對鋼管柱的強(qiáng)度和撓度進(jìn)行驗算后，找出最佳吊點。選擇適宜的機(jī)具吊裝，確保安全。4.6上部絲杠定位上部定位依賴4個改良后的絲杠。絲杠帶托一段直接頂在人工挖孔樁鋼筋砼護(hù)壁或鋼護(hù)筒上，另一端則套入類似卡子的工具管后直接夾在鋼管柱的頂部法蘭盤上。四個絲杠對稱布置，通過調(diào)節(jié)絲杠，使鋼管中心與樁中心重合。當(dāng)上部絲杠調(diào)節(jié)精確后，即認(rèn)為整個鋼管已定位準(zhǔn)確，見圖6。圖圖4鋼管柱上部絲杠定位示意圖鋼筋砼護(hù)壁或鋼護(hù)筒4.7澆筑杯口砼鋼管柱下部、上部定位完成后，澆筑C50砼至底梁底。為保證砼的密實性，施工中采用φ115mm的導(dǎo)管連接后，導(dǎo)管口下到鋼管柱底面上1m處開始澆筑，澆筑過程伴隨超長振搗棒將砼振搗密實。下料過程中應(yīng)緩慢下料，且四周散布，采用高頻振搗棒振搗。4.8樁間回填砂石1、當(dāng)杯口砼初凝后，向鋼管柱周邊回填細(xì)豆石。豆石粒徑一般在5mm左右，要求回填均勻。2、為防止回填過程豆石對鋼管柱的沖擊造成柱體的偏移。每次回填達(dá)到2m后，即對鋼管柱的上部定位絲杠進(jìn)行一次校核。回填完畢后，要保證鋼管柱的中心與樁中心重合。3、因鋼管內(nèi)還需吊裝鋼筋籠澆筑砼，在砂石回填過程中，對管口進(jìn)行必要的覆蓋遮擋，避免砂石落入管內(nèi)。4.9鋼管柱內(nèi)鋼筋籠吊裝1、鋼管柱內(nèi)鋼筋籠直徑為640mm，而因鋼管內(nèi)有牛腿嵌入，鋼管柱內(nèi)凈空最小為660mm，則鋼筋籠與牛腿最小距離僅為1cm。故鋼筋籠加工過程中，必須嚴(yán)格控制鋼筋籠的直徑，避免出現(xiàn)鋼筋籠管內(nèi)就位困難的情況出現(xiàn)。2、鋼筋籠注意成品保護(hù)，防止變形。吊裝時，小心慢放，鋼筋籠要準(zhǔn)確就位到杯口砼面。3、鋼筋籠應(yīng)提前精確計算吊筋長度。4.10鋼管柱內(nèi)砼澆筑1、最長的GZ3鋼管柱長達(dá)24.21m，保證柱內(nèi)C50砼的密實性通過傳統(tǒng)的砼澆筑方式已不能滿足?？刹捎脤?dǎo)管澆砼伴隨高頻振動棒振搗振搗的方式，保證鋼管柱內(nèi)砼的密實。2、柱內(nèi)砼采用C50砼，施工中合理選擇配合比，使砼擁有良好的和易性?；炷了涠葹?00mm+20mm，擴(kuò)展度為600mm±5.質(zhì)量措施及安全措施1．鋼管管材的選用，應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GBJ17-88）的有關(guān)規(guī)定；對于鋼管柱鋼管及定位器原材驗收嚴(yán)格要求，保證構(gòu)件尺寸滿足設(shè)計要求。2．為確保聯(lián)接處的焊接質(zhì)量，在管內(nèi)接縫處設(shè)置附加襯管，寬度為5cm，厚度為1cm。與管內(nèi)壁保持的膨脹間隙。3．鋼管柱定位測量須嚴(yán)格執(zhí)行測量三級復(fù)核制度，以測量的準(zhǔn)確保證鋼管柱定位的精確。4．鋼管柱周邊回填砂石粒徑在5mm左右，回填要均勻。5．鋼管柱柱內(nèi)砼澆筑前，精確計算導(dǎo)管長度，控制導(dǎo)管距柱底長度，杜絕柱內(nèi)砼高拋致使離析。6．鋼管柱柱內(nèi)砼振搗應(yīng)充分、適宜，確保柱內(nèi)砼密實。7．樁位周邊須設(shè)置安全防護(hù)圍欄，高度不低于1.2m，圍欄須采用鋼筋牢固焊制，停止作業(yè)的樁孔或已成孔的樁基，必須設(shè)置牢固的蓋孔板，非工作人員禁止入內(nèi)。8．施工人員必須戴安全帽，穿絕緣膠鞋，孔內(nèi)有人時，孔上必須有人監(jiān)督防護(hù)。9．井孔內(nèi)施工時必須采取相應(yīng)措施，如設(shè)置應(yīng)急時使用的安全繩和活動軟梯；井內(nèi)人員必須乘專用吊籠上下；孔內(nèi)提升設(shè)備必須經(jīng)常性檢修維護(hù)；當(dāng)孔深大于5m以上時，采用鼓風(fēng)機(jī)向孔下通風(fēng)等。10．鋼筋籠及鋼管柱吊裝按照編寫的專項吊裝方案施工，堅持“十不吊”原則。11．鋼管柱定位人員施工時，須配足安全措施方可作業(yè)。同時，配備對講機(jī)，便