逆作法鋼管柱定位安裝新工藝-HPE液壓垂直插入鋼管柱工法課件

逆作法鋼管柱定位安裝新工藝——HPE液壓垂直插入鋼管柱工法研究生：周鑫指導(dǎo)教師：方光秀時(shí)間：2014.4.15延邊大學(xué)工學(xué)院結(jié)構(gòu)工程學(xué)科一、研究背景逆作法基礎(chǔ)樁與鋼管柱連接施工技術(shù)現(xiàn)狀由于我國土地資源日益緊張，城市高層建筑及軌道交通建設(shè)的高速發(fā)展，地下空間開發(fā)工程也在不斷增長，規(guī)模逐漸擴(kuò)大。據(jù)2008年初步統(tǒng)計(jì)，我國已建成高層建筑面積累計(jì)超過1.3億平方米，高度100m以上的超高層建筑超過200幢，高層建筑最深的地下室基坑為6層、深度-26.2m。目前，國內(nèi)已開挖的工業(yè)建筑基坑最深達(dá)37.4m。在國外，地下室基坑已達(dá)13層，深度超過50m。深基坑支護(hù)施工方法很多，其中，近幾年在我國新型基坑支護(hù)技術(shù)普遍采用逆作法，尤其是廣泛用于高層建筑多層地下室和軌道交通地下車站等多層地下結(jié)構(gòu)的施工，特別是近年來我國客運(yùn)專線與城市軌道交通共用的交通樞紐工程，地下空間多為負(fù)3至4層，深度一般為-25m至-32m，基本都采用逆作法施工。延邊大學(xué)工學(xué)院結(jié)構(gòu)工程學(xué)科

逆作法施工是在基坑內(nèi)施作中間支承樁，支承樁一般采用鉆孔灌注樁。灌注樁澆筑至基坑底標(biāo)高后，在支承樁頂安裝一根逆作施工的支承上部施工荷載的永久性鋼管柱。常規(guī)的鋼管柱安裝是在支承樁混凝土灌注前安裝一個(gè)與支承樁直徑相同的鋼套管，等澆筑的支承樁混凝土達(dá)到70%強(qiáng)度后，抽除鋼套管內(nèi)泥漿，采用人工下孔破除樁頂混凝土至永久性鋼管柱底標(biāo)高，定位器安裝完畢再安裝鋼管柱。該施工方法施工周期長、工序復(fù)雜，且施工過程中工人要下到孔底進(jìn)行混凝土的鑿除及定位器安裝，存在諸多不安全因素，單根鋼管柱施工周期長達(dá)10～20天，施工成本也較高，存在一定的局限性。一、研究背景延邊大學(xué)工學(xué)院結(jié)構(gòu)工程學(xué)科二、HPE液壓垂直插入鋼管柱工法的介紹圖-1HPE液壓垂直插入機(jī)（專利設(shè)備）HydraulicPressure液壓Perpendicular垂直Embed在某一基礎(chǔ)上插入2.1HPE液壓垂直插入鋼管柱工法的原理該施工方法根據(jù)二點(diǎn)定位的原理，通過HPE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。傳統(tǒng)液壓全回轉(zhuǎn)套管機(jī)改裝后垂直液壓裝置

改裝后的液壓全回轉(zhuǎn)套管機(jī)延邊大學(xué)工學(xué)院結(jié)構(gòu)工程學(xué)科二、HPE液壓垂直插入鋼管柱工法的介紹圖-2HPE液壓垂直插入機(jī)結(jié)構(gòu)圖鋼管柱垂直吊起到液壓插入機(jī)上，由液壓插入機(jī)將鋼管柱抱緊，同時(shí)復(fù)測(cè)鋼管柱的垂直度。然后由上下兩個(gè)液壓垂直插入裝置同時(shí)驅(qū)動(dòng)，通過其向下壓力將鋼管柱垂直向下插入，液壓定位器將鋼管柱抱緊后，按照從下到上的順序依次松開液壓定位器，再由兩個(gè)液壓垂直插入裝置同時(shí)將鋼管柱向下插入，重復(fù)上述步驟，直至插入到設(shè)計(jì)深度要求。該工法適用于任何基坑鋼管柱的安裝施工。延邊大學(xué)工學(xué)院結(jié)構(gòu)工程學(xué)科三、工程案例杭州地鐵一號(hào)線武林廣場(chǎng)站總建筑面：24235.63m2為地下三層和四層多跨框架結(jié)構(gòu)采用蓋挖逆作法施工3.1工程概況延邊大學(xué)工學(xué)院結(jié)構(gòu)工程學(xué)科三、工程案例3.2施工流程圖8m孔口鋼護(hù)筒埋設(shè)AM樁施工套管機(jī)定位鋼管柱吊裝至套管機(jī)內(nèi)鋼管柱對(duì)中垂直插入抽干泥漿回填砂套管機(jī)移位吊放鋼管柱鋼筋籠鋼護(hù)筒拔出澆筑混凝土鋼護(hù)筒拔出8m孔口鋼護(hù)筒埋設(shè)AM樁施工延邊大學(xué)工學(xué)院結(jié)構(gòu)工程學(xué)科3.3施工方法及步驟三、工程案例3.3.1澆筑基礎(chǔ)樁混凝土考慮插入鋼管柱的需要，基礎(chǔ)樁的混凝土需要一定的緩凝時(shí)間，緩凝時(shí)間不應(yīng)小于混凝土運(yùn)輸時(shí)間、澆筑時(shí)間、HPE插入機(jī)就位時(shí)間、插入時(shí)間的總和。按常規(guī)情況考慮：混凝土運(yùn)輸時(shí)間按1小時(shí)計(jì)算，混凝土灌注時(shí)間按3-4小時(shí)計(jì)算，HPE液壓垂直插入機(jī)就位時(shí)間按2小時(shí)計(jì)算，插入鋼管柱時(shí)間按5-6小時(shí)計(jì)算，合計(jì)混凝土緩凝時(shí)間不應(yīng)少于13小時(shí)。3.3.2HPE液壓垂直插入機(jī)就位對(duì)中

混凝土灌注完成后，重新放出樁位中心，并將十字線標(biāo)記在護(hù)筒上。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。延邊大學(xué)工學(xué)院結(jié)構(gòu)工程學(xué)科3.3.3調(diào)整HPE液壓垂直插入機(jī)水平度就位對(duì)中后，HPE液壓垂直插入機(jī)械可手動(dòng)、自動(dòng)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。3.3.4吊裝鋼管柱對(duì)于長度較長的鋼管柱，為保證吊裝時(shí)不產(chǎn)生變形、彎曲，一般采用二臺(tái)吊車多點(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-鋼管柱吊裝三、工程案例延邊大學(xué)工學(xué)院結(jié)構(gòu)工程學(xué)科3.3.5HPE液壓垂直插入機(jī)插入鋼管柱鋼管柱吊放至HPE液壓垂直插入機(jī)內(nèi)，下入孔內(nèi)至第二道法蘭后，由HPE液壓垂直插入機(jī)抱緊鋼管柱，并復(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。開始下放鋼管柱時(shí)，由于鋼管柱的自重，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液壓垂直插入機(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，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液壓垂直插入機(jī)的水平度直至鋼管柱垂直度滿足要求。三、工程案例圖3-2-2杭州地鐵1號(hào)線武林廣場(chǎng)站鋼管柱安裝施工過程中延邊大學(xué)工學(xué)院結(jié)構(gòu)工程學(xué)科三、工程案例3.3.6重力平衡

鋼管柱插入混凝土后，因鋼管柱底部封閉，會(huì)產(chǎn)生較大的浮力。為確保HPE液壓垂直插入機(jī)在混凝土終凝前液壓定位器放松后不使鋼管柱上浮，必須進(jìn)行重力平衡，通過計(jì)算浮力大小可在鋼管柱內(nèi)下鋼筋籠、加水等方法進(jìn)行重力平衡。3.3.7鋼管柱孔口固定

重力平衡后對(duì)鋼管柱上口進(jìn)行定位，根據(jù)已放出的樁位中心與鋼管柱中心吻合，用槽鋼將鋼管柱固定在工作平臺(tái)上，并要牢固防止鋼管柱偏位。圖3-3-7鋼管柱孔口固定示意圖延邊大學(xué)工學(xué)院結(jié)構(gòu)工程學(xué)科三、工程案例3.3.8HPE液壓垂直插入機(jī)移位鋼管柱固定完成后，HPE液壓垂直插入機(jī)上液壓定位器放松，用吊車將HPE液壓垂直插入機(jī)吊出、移位。3.3.9鋼管柱內(nèi)澆筑鋼筋混凝土因鋼管柱采用槽鋼固定在工作平臺(tái)上，鋼管柱安裝完成即可進(jìn)行鋼管柱內(nèi)的混凝土澆筑，固定鋼管柱的槽鋼需滿足鋼管柱內(nèi)混凝土的重量，鋼管柱內(nèi)的混凝土采用水下灌注。3.3.10鋼管柱四周回填砂石并排漿當(dāng)混凝土達(dá)到一天強(qiáng)度后，用黃砂或碎石填充鋼管柱四周至柱頂，并將孔內(nèi)泥漿排除。3.3.11拆除工具柱并回填孔口、拔除鋼護(hù)筒當(dāng)回填至柱頂標(biāo)高后即可拆除工具柱，并回填砂石至孔口、拔除鋼護(hù)筒。3.4HPE液壓垂直插入鋼管柱工法的優(yōu)點(diǎn)3.4.1安全性高HPE液壓垂直插入鋼管柱工法無需人工下孔作業(yè)，首先在很大程度上降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。3.4.2保證鋼管柱的垂直度，質(zhì)量可靠HPE液壓垂直插入機(jī)施工過程中完全機(jī)械化作業(yè)，減少了人為因素，將鋼管柱插至混凝土頂面后，可以根據(jù)鋼管柱下部安裝的位移傳感器反映到電腦上的信號(hào)來檢測(cè)鋼管柱的垂直度，保證插入鋼管柱的垂直度符合要求，垂直度可達(dá)1/500～1/1200，保證了施工質(zhì)量。在杭州地鐵1號(hào)線武林廣場(chǎng)站鋼管柱安裝工程中，本公司對(duì)部分鋼管柱開挖檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示鋼管柱偏位值都控制在1/500以內(nèi)。三、工程案例3.4.3提高鋼管柱安裝施工效率，縮短施工工期HPE液壓垂直插入鋼管柱工法由先進(jìn)的施工設(shè)備施工，較之常規(guī)的施工工藝，施工流程簡單，施工速度快，平均完成單根鋼管柱安裝時(shí)間10～20小時(shí)，單根鋼管柱安裝的施工工期縮短了70%以上。3.4.4節(jié)約能源，降低投資成本HPE液壓垂直插入鋼管柱工法大量減少了施工材料和人工的投入，如施工中不需長鋼護(hù)筒護(hù)壁，也不用人工埋設(shè)定位器等，因而降低了投資成本30%以上，具有廣闊的實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用前景。

三、工程案例[1]楊學(xué)林，周平槐.“逆作法”基坑豎向支承系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[