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1、 暗挖地鐵車站鋼管柱安裝施工技術(shù) 鄭冬冬 史立杰摘要:本文著重介紹了暗挖逆作法地鐵車站主體結(jié)構(gòu)鋼管混凝土柱地面施工的方法。包括成孔、護(hù)壁、定位器安裝、鋼管柱安裝、鋼管柱內(nèi)混凝土澆筑等環(huán)節(jié)的施工方法,以及在施工過程中不斷摸索總結(jié)改進(jìn)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)施工經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞:地鐵施工 暗挖法 鋼管柱安裝abstract: this paper introduces the main structure underground subway station top down concrete filled steel tube column the constr
2、uction method of the ground. including into hole, protecting wall, the locator installation, steel tube column installation, steel tube column concrete casting, etc., the construction method of link, and in construction process continuously grope for summary of improvement part of the construction e
3、xperience.key words: the subway construction type of steel tube column installation method:tu74:a:1 工程概況南京地鐵南京南站為地下兩層島側(cè)式站臺(tái)車站,主體結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土箱體框架結(jié)構(gòu),車站長(zhǎng)252.4m,標(biāo)準(zhǔn)段寬度47.2m,車站基坑開挖深度約為14.3m15.6m。車站采用暗挖逆作法施工,車站共設(shè)102根鋼管混凝土柱,鋼管混凝土柱作為施工過程的中間支撐柱,在車站底板結(jié)構(gòu)尚未封閉時(shí),承受地下各層已施作完畢的框架結(jié)構(gòu)自重和各種施工荷載,頂板封閉后,中間柱作為車站主要豎向承載和傳力結(jié)構(gòu)。鋼管混凝土
4、柱基礎(chǔ)深度分別為9m和17m,直徑為1.5米,采用c35鋼筋混凝土。鋼管柱長(zhǎng)度約16m,直徑800mm,壁厚20mm,共102個(gè),錨入樁基礎(chǔ)深2m。鋼管柱心填充c50補(bǔ)償收縮混凝土,與頂板、中板和底板相接位置設(shè)置鋼牛腿。該區(qū)段近地表主要分布可-硬塑的粉質(zhì)粘土或粘土,底部主要為風(fēng)化的泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖,地形較平坦,工程地質(zhì)性能良好。2 施工方案根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)圖以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)情況,在粉質(zhì)粘土層較厚范圍鋼管柱有效部位采用人工挖孔樁+樁基礎(chǔ)采用旋挖鉆機(jī)成孔;粉質(zhì)粘土層淺,砂巖層厚的范圍可以采用機(jī)械成孔+長(zhǎng)大鋼護(hù)筒護(hù)壁的施工方法。定位器采用人工安裝。鋼管柱基礎(chǔ)混凝土灌注采用導(dǎo)管干灌法灌注工藝,鋼管安
5、裝完畢后,向挖孔樁護(hù)壁與鋼管柱之間回填細(xì)砂,然后進(jìn)行鋼管內(nèi)混凝土澆筑。3 施工步驟3.1采用人工挖孔+機(jī)械成孔施工步驟在粉質(zhì)粘土層和雜填土較厚范圍采用人工挖孔+機(jī)械成孔方案施工,人工挖孔至鋼管柱底,然后采用旋挖鉆機(jī)施作鋼管柱基礎(chǔ)。施工方法見下圖:圖3.1-1 鋼管柱及基礎(chǔ)施工流程示意圖3.2采用長(zhǎng)大鋼護(hù)桶配套機(jī)械成孔施工步驟在地質(zhì)條件好,能夠滿足機(jī)械成孔要求時(shí),可以采用機(jī)械成孔。采用旋挖鉆成孔至鋼管柱基礎(chǔ)底,吊安基礎(chǔ)樁鋼筋籠,澆筑混凝土至鋼管柱底部,安裝鋼護(hù)桶,鋼護(hù)桶采用8mm厚鋼板制作,鋼護(hù)桶安裝完畢合格后,人工安裝定位器、安裝鋼管柱、澆筑柱內(nèi)混凝土等工作。施工方法見圖3.2-1(鋼管柱及基
6、礎(chǔ)施工方法示意圖)4 關(guān)鍵施工技術(shù)4.1 人工挖孔樁施工技術(shù)4.1.1 成孔工藝流程挖孔樁施工內(nèi)容主要包括:測(cè)量定位,井口防護(hù),挖孔樁成孔,護(hù)壁施做等工序施工。人工挖孔樁成孔工藝流程見圖4.1-1所示。4.1.2 成孔工藝流程人工挖孔樁采用分節(jié)挖土,分節(jié)支護(hù)的施作方法。挖孔前,在孔口處鎖口環(huán)設(shè)置四個(gè)樁心控制點(diǎn),并牢固標(biāo)定,以便隨時(shí)檢查挖孔垂直度和孔深。護(hù)壁支模時(shí)必須吊大線錘校定。樁孔人工開挖,挖土次序?yàn)橄戎虚g后周邊,棄土裝入吊桶,用多功能提升架提升至地面,倒入手推車運(yùn)到臨時(shí)存碴場(chǎng)。4.1.3 護(hù)壁的施做挖孔樁護(hù)壁每節(jié)進(jìn)尺0.51.0m。在開挖第一節(jié)樁孔前,先破除樁位置地面,開挖第一節(jié)樁孔,支第
7、一節(jié)護(hù)壁模板,灌筑護(hù)壁混凝土。第一節(jié)護(hù)壁混凝土高出地面3050cm,便于擋水和定位。第一節(jié)孔圈護(hù)壁應(yīng)比下面的護(hù)壁厚100150mm,上、下護(hù)壁間的搭接長(zhǎng)度不得小于50mm。中心線應(yīng)與樁孔軸線重合,偏移控制在050mm,其軸線的垂直度允許偏差不大于0.3%。每?jī)晒?jié)護(hù)壁必須進(jìn)行樁的中心位置和垂直度檢查一次,以保證樁的垂直度。在地質(zhì)條件較好的土層中,每開挖1m深,即施工混凝土護(hù)壁,在容易發(fā)生坍塌的粉細(xì)砂層中,每開挖0.5m深,即施工混凝土護(hù)壁隨著開挖的完成,清理樁孔壁淤泥,復(fù)核樁孔垂直度和直徑,按設(shè)計(jì)圖紙插入豎向鋼筋并保證向下預(yù)留長(zhǎng)度為35d,再布設(shè)環(huán)向箍筋并綁扎成形,及時(shí)安設(shè)模板。護(hù)壁模板采用組合
8、式異形鋼模板,模板由四塊拼裝組成,模板間用u型卡連接,同時(shí)以利拆除每節(jié)護(hù)壁適當(dāng)設(shè)置l形調(diào)節(jié)縫板。本護(hù)壁混凝土上部厚150mm,下部厚100mm,上節(jié)護(hù)壁的下部應(yīng)嵌在下一節(jié)護(hù)壁的上部混凝土中,上下搭接50mm,樁孔開挖后應(yīng)盡快灌注護(hù)壁混凝土并振搗密實(shí)。待護(hù)壁砼達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)進(jìn)行拆模工作。護(hù)壁砼澆筑見圖4.1-2。4.2 機(jī)械成孔垂直度控制技術(shù)成孔時(shí),要確保鉆機(jī)定位準(zhǔn)確、水平、穩(wěn)固。鉆機(jī)定位后,用鋼絲繩將護(hù)筒上口掛帶在鉆架底盤上,成孔過程中,鉆機(jī)塔架頭部滑輪組、回轉(zhuǎn)器與鉆頭始終保持在同一鉛垂線上,保證鉆頭在吊緊的狀態(tài)下鉆進(jìn)。成孔直徑須達(dá)到設(shè)計(jì)樁徑。當(dāng)挖孔至設(shè)計(jì)深度時(shí),對(duì)成樁孔徑、樁底標(biāo)高、樁位中線
9、、垂直度、虛土厚度、嵌入深度進(jìn)行全面測(cè)定,做好施工記錄。4.3 定位器安裝、定位施工技術(shù)定位器是鋼管柱施工精度控制的關(guān)鍵工序,施工控制堅(jiān)持做到安裝前放線,安裝后重新復(fù)核安裝位置。4.3.1 自動(dòng)定位器的原理及作用鋼管柱采用上下兩端同時(shí)定位法固定。鋼管柱下端定位主要依賴于自動(dòng)定位器,上端用花籃螺栓調(diào)節(jié)定位。自動(dòng)定位器是一種預(yù)先加工的裝置,精確校正其平面位置、高程和垂直度后,上端固定于挖孔樁護(hù)壁預(yù)埋鋼板上,澆筑樁基混凝土后其下端錨固于樁基混凝土中。其構(gòu)造特點(diǎn)決定了可實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼管柱的引渡、限定、精確定位的功能。4.3.2 自動(dòng)定位器的安裝自動(dòng)定位器的安裝首先在地面加工好預(yù)埋鋼板和定位器支撐鋼板,第一步
10、:待基礎(chǔ)樁混凝土達(dá)到強(qiáng)度后,在井口將標(biāo)高控制點(diǎn)投測(cè)于挖孔樁護(hù)壁上,采用懸掛鋼尺精確定出定位器支撐鋼板頂面標(biāo)高(既定位器底板底面標(biāo)高),第二步:安裝好支撐鋼板并澆筑鋼管柱基礎(chǔ)樁剩余60cm高范圍混凝土。第三步:在支撐鋼板上焊接安裝定位器,采用激光垂準(zhǔn)儀以和吊線錘相結(jié)合的方法確定定位器中心。4.4 鋼管柱安裝垂直度控制4.4.1 定位器定位測(cè)量定位器的中心點(diǎn)確定先從地面用錘球?qū)缎囊龄摴苤A(chǔ)頂面上,精確定出定位器的中心位置,以之為依據(jù)指導(dǎo)定位器的初定位安裝。其后將1/20萬的投點(diǎn)儀復(fù)核定位器中心位置,將樁心直接投測(cè)于定位器中心指揮定位器精確定位,直至安裝完畢。為避免投點(diǎn)儀投點(diǎn)視鏡不鉛垂誤差,每
11、次投點(diǎn)時(shí)按90度變化四個(gè)方向,如點(diǎn)位均落于同一點(diǎn)時(shí),即是樁心。否則會(huì)產(chǎn)生四個(gè)方向點(diǎn)a、b、c、d并行成一個(gè)四邊形,此時(shí),取四邊形的中心點(diǎn)o,即是樁心。4.4.2 鋼管柱體吊裝就位測(cè)量控制根據(jù)孔口軸線點(diǎn)位,用線繩拉出孔中心點(diǎn),鋼管由履帶吊車吊裝,在管底靠近孔口位置處停止,調(diào)整吊車大臂確保鋼管中心與孔中心重合,吊車大臂不動(dòng),垂直下降。管柱一次整體吊放入孔,中間不接駁。出廠前,在上節(jié)法蘭盤底加肋板上對(duì)稱焊接設(shè)置一對(duì)吊耳,同時(shí)在吊耳側(cè)加焊肋板,以確保柱體處于最不利位置時(shí),吊耳不發(fā)生側(cè)翻破壞現(xiàn)象。準(zhǔn)備工作完成后,采用兩臺(tái)25噸履帶吊相互配合作業(yè)。一臺(tái)主吊,另一臺(tái)吊車輔助吊裝,以防止鋼管柱底部戳地變形。操
12、作時(shí)一臺(tái)吊車在鋼管柱上端兩點(diǎn)起吊鋼管柱,同時(shí)另一臺(tái)吊車起吊鋼管柱底部,使鋼管柱上端起吊過程中,其底部脫離地面。輔助吊車緩慢放繩,待鋼管柱完全垂直吊離地面,且相對(duì)穩(wěn)定后,將其與輔助吊車分離。對(duì)準(zhǔn)樁位,下放鋼管柱,慢插入孔,鋼管柱底部可直接嵌入定位器,其管端穩(wěn)固座落于定位器環(huán)行定位板上,通過復(fù)核鋼管柱頂標(biāo)高確定柱底與定位器的吻合程度。然后對(duì)柱上端精確定位,柱上端采用軸線重合的方法確定,既在鋼管柱下吊前確定好鋼管柱的軸線,根據(jù)護(hù)壁(鋼護(hù)筒或人工護(hù)壁)上定位的軸線吊線錘確定鋼管柱柱頂?shù)奈恢?。由于鋼管柱下端平面位置、?biāo)高、垂直度已由定位器確定,鋼管柱上端空間位置校定后,即可認(rèn)為柱頂與柱底在垂直方向投影重合,鋼管柱位置已精確定位。柱頂鋼筋待柱芯混凝土澆筑完畢后插入固
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