地铁车站盖挖逆作法中间柱施工技术

地铁车站盖挖逆作法中间柱施工技术1工程概况武汉市轨道交通二号线一期工程洪山广场站位于武汉市重要城市广场洪山广场西侧广场下，为地下三层多柱多跨箱型结构（物业开发部分为地下二层），属武汉地铁2#线与4#线的换乘车站。车站基坑主体平面呈楔形，建筑面积为10300m3，基坑最大开挖深度达26.81m。因车站结构平面跨度大，地面条件受限制，且需及早恢复路面交通，故结构采用盖挖逆作法施工。钢管混凝土柱柱底桩基为φ1800混凝土灌注桩，桩基上部为φ900的永久性钢管混凝土柱，见图1图图1钢管混凝土柱剖面结构示意图2.工艺原理盖挖逆作法是指先施作车站周边围护桩和结构主体桩、柱，然后将结构盖板（梁、板结构）置于桩（围护桩）、柱（钢管柱或钢筋混凝土柱）之上，自上而下完成土方开挖并施作边墙、中隔板及底板等车站主体结构的施工方法。钢管混凝土柱施工中，对柱体高程、平面位置及垂直度要求非常高。该工法中间立柱桩采用下部定位器+上部丝杠相结合的方式进行定位，下部定位器安装需要严格控制其高程与平面位置，保证安装精度。首先，钢管柱底中间桩基C30砼浇筑完成后进行杯口砼凿出，当桩底压浆、桩基检测完成后，测量放线，安装四脚锚栓并浇C50砼将其锚固，确定定位器的高程。然后，微调定位器的平面位置，使四角锚栓、定位器中心、桩基中心及钢管柱中心重合。此过程须测量反复校核，确保下部定位精度。钢管柱上部采用四个改良后的丝杠对称定位。丝杠带卡一端支撑在钢管柱顶部法兰盘上，一端支撑在人工挖孔桩护壁砼上；钢管柱的高程及下部平面位置之前已通过定位器精确定位，故调节上部四个丝杠，使钢管中心与桩中心垂线相重合，钢管柱定位即完成。3．施工工艺流程在柱底桩基施工的基础上，盖挖逆作钢管混凝土柱施工分为杯口砼凿除、桩底压浆及桩基检测、钢管柱安装及定位、钢管柱内钢筋笼吊装及柱内砼浇筑等。盖挖逆作钢管混凝土柱施工工艺流程参见图2。成柱成柱桩基施工图2盖挖逆作钢管混凝土柱施工工艺流程图4．操作要点4．1凿除杯口砼柱底桩基施工完毕后，孔内会预留较粘稠的泥浆。人工淘浆后，再用风镐将原柱底桩基杯口砼凿除，以便下一步安桩四脚锚栓。柱底桩基为凿除浮浆及安装锚栓，需要一次性凿除杯口砼1.5m深。凿除面应做到平滑。4.2桩底压浆及桩基检测盖挖逆做法车站中间立柱桩的不均匀沉降是其难点之一，为控制桩基间差异沉降，采用压浆（后注浆），对桩底范围的土体进行加固。对柱底桩基均做超声波检测，以确保桩身的完整性。桩底压浆流程：清理管头→做管头→上管头密封器→接上高压管→清水开塞→拌浆→注浆→屏浆→清洗→结束。桩基检测流程：布置检测仪器→连接线路→下探头→收集数据→分析数据→出具检测报告。施工中需注意一下几点：1、桩底压浆时间选择在柱底桩基成桩2天后进行。2、对注浆参数：开环压力、注浆压力、终止压力、浆液水灰比、注浆量等严格控制。参数选择如下：1）开环压力：2-8MPa；2）终止压力：不小于2-2.5MPa；3）水灰比：0.5～0.75；4）注浆量：不小于6t（水泥重量）5）原料：水泥、水，水泥采用42.5以上强度等级的普通复合水泥。注浆要求：水泥浆压入量达到设计值，终止泵送压力不得小于2-2.5MPa。3、注浆终止条件采用双控标准：水泥浆压入量达到设计值6t，终止泵送压力不小于2-2.5MPa。4、桩基检测时间选择在柱底桩基成桩7天后进行。5、采集数据的时候，探头在声测管内应同步上升。4.3安装四脚锚栓固定钢管柱下部定位器的锚栓采用M24型号，在定位器底部基板垂直方向四个开口的边角同时限位。为增加四脚锚栓的整体性，设置双排双向φ16@150×150钢筋与其焊接紧密。四脚螺栓中心点与桩中心重合，上层钢筋中央焊制一块10cm见方的辅助钢板用于定位。钢板中心打出一个小点，为测量提供方便。将钢板上的点与桩中心点重合后，即可认为四脚锚栓安装到位，见图3。加工成型的四角锚栓钢管柱安装钢管柱安装锚栓制作完成后，放入孔内凿除后的砼上。通过测量校核高程和平面位置后，浇筑C50砼将其锚固。由于使用方量较小，混凝土采用现场自拌，用吊桶将混凝土吊入孔内浇注振捣。浇注过程中随时调整四脚锚栓的中心与桩中心重合，当浇注至定位器底部高度好，将该面抹平，本次浇砼顶面标高即为定位器地面标高。4.4安装定位器定位器是一种精加工的装置，精确校正其平面位置、高程和垂直度后，其构造特点决定了可实现对钢管柱的引渡、限定、精确定位的功能。定位器一般设计为十字锥形，包括锥形引渡板、定位十字钢板、环形锚固脚，其中锥形引渡板、定位十字钢板实现对钢管柱的引渡功能，并限定钢管柱水平位移；环形锚固脚承托钢管柱，并控制钢管柱的水平位置及标高，锚固于桩内，可防止自动定位器变形、移位，见图4。图2加工成型的定位器定位器的安装主要包括两方面的工作。首先，将定位器中心与设计钢管柱中心对中;其次，将定位器水平板面高程调整到设计钢管柱底高程。先从地面用5kg锤球将桩中心引测至已清理平整的桩基面上，进行定位器的初定位安装。再用1/20万的投点仪通过全站仪直接置于地面桩心位置，将桩心直接投测于定位器中心，指挥定位器精确定位，直至安装完毕。定位器安装示意图参见图5。图图3定位器安装示意图钢筋砼护壁或钢护筒4.5吊装钢管柱1、在钢管柱起吊前，对钢管柱进行彩条布缠绕，保护钢管柱表面不被锈蚀和损坏。2、出厂前，在柱顶对称焊接设置一对吊耳，同时在吊耳侧加焊肋板，以确保柱体处于最不利位置时，吊耳不发生侧翻破坏。3、用吊机采用两点起吊法吊装钢管柱，慢插入孔，钢管柱底部可直接嵌入定位器，通过标高测定柱底与定位器的吻合程度。4、钢管柱吊装采用两台吊机吊装，一台50t履带吊，一台25t汽车吊，两台吊机把钢管柱吊起后，钢管柱顶部继续抬升，25t汽车吊松钩，50t履带吊竖直吊着钢管柱驳运并吊入挖孔桩中，临时用钢筋固定钢管柱的上部后松构，50t履带吊离去。5、对钢管柱的强度和挠度进行验算后，找出最佳吊点。选择适宜的机具吊装，确保安全。4.6上部丝杠定位上部定位依赖4个改良后的丝杠。丝杠带托一段直接顶在人工挖孔桩钢筋砼护壁或钢护筒上，另一端则套入类似卡子的工具管后直接夹在钢管柱的顶部法兰盘上。四个丝杠对称布置，通过调节丝杠，使钢管中心与桩中心重合。当上部丝杠调节精确后，即认为整个钢管已定位准确，见图6。图图4钢管柱上部丝杠定位示意图钢筋砼护壁或钢护筒4.7浇筑杯口砼钢管柱下部、上部定位完成后，浇筑C50砼至底梁底。为保证砼的密实性，施工中采用φ115mm的导管连接后，导管口下到钢管柱底面上1m处开始浇筑，浇筑过程伴随超长振捣棒将砼振捣密实。下料过程中应缓慢下料，且四周散布，采用高频振捣棒振捣。4.8桩间回填砂石1、当杯口砼初凝后，向钢管柱周边回填细豆石。豆石粒径一般在5mm左右，要求回填均匀。2、为防止回填过程豆石对钢管柱的冲击造成柱体的偏移。每次回填达到2m后，即对钢管柱的上部定位丝杠进行一次校核。回填完毕后，要保证钢管柱的中心与桩中心重合。3、因钢管内还需吊装钢筋笼浇筑砼，在砂石回填过程中，对管口进行必要的覆盖遮挡，避免砂石落入管内。4.9钢管柱内钢筋笼吊装1、钢管柱内钢筋笼直径为640mm，而因钢管内有牛腿嵌入，钢管柱内净空最小为660mm，则钢筋笼与牛腿最小距离仅为1cm。故钢筋笼加工过程中，必须严格控制钢筋笼的直径，避免出现钢筋笼管内就位困难的情况出现。2、钢筋笼注意成品保护，防止变形。吊装时，小心慢放，钢筋笼要准确就位到杯口砼面。3、钢筋笼应提前精确计算吊筋长度。4.10钢管柱内砼浇筑1、最长的GZ3钢管柱长达24.21m，保证柱内C50砼的密实性通过传统的砼浇筑方式已不能满足。可采用导管浇砼伴随高频振动棒振捣振捣的方式，保证钢管柱内砼的密实。2、柱内砼采用C50砼，施工中合理选择配合比，使砼拥有良好的和易性。混凝土塌落度为200mm+20mm，扩展度为600mm±5.质量措施及安全措施1．钢管管材的选用，应符合《钢结构设计规范》（GBJ17-88）的有关规定；对于钢管柱钢管及定位器原材验收严格要求，保证构件尺寸满足设计要求。2．为确保联接处的焊接质量，在管内接缝处设置附加衬管，宽度为5cm，厚度为1cm。与管内壁保持的膨胀间隙。3．钢管柱定位测量须严格执行测量三级复核制度，以测量的准确保证钢管柱定位的精确。4．钢管柱周边回填砂石粒径在5mm左右，回填要均匀。5．钢管柱柱内砼浇筑前，精确计算导管长度，控制导管距柱底长度，杜绝柱内砼高抛致使离析。6．钢管柱柱内砼振捣应充分、适宜，确保柱内砼密实。7．桩位周边须设置安全防护围栏，高度不低于1.2m，围栏须采用钢筋牢固焊制，停止作业的桩孔或已成孔的桩基，必须设置牢固的盖孔板，非工作人员禁止入内。8．施工人员必须戴安全帽，穿绝缘胶鞋，孔内有人时，孔上必须有人监督防护。9．井孔内施工时必须采取相应措施，如设置应急时使用的安全绳和活动软梯；井内人员必须乘专用吊笼上下；孔内提升设备必须经常性检修维护；当孔深大于5m以上时，采用鼓风机向孔下通风等。10．钢筋笼及钢管柱吊装按照编写的专项吊装方案施工，坚持“十不吊”原则。11．钢管柱定位人员施工时，须配足安全措施方可作业。同时，配备对讲机，便