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地下钢管柱逆作定位安装施工工艺 1/9 地下钢管柱逆作定位安装浇筑施工工艺 张军 李锦春 宋红智 摘 要：天津站地下交通枢纽是我市最深的地下工程，采用盖挖拟作法施工。本文主要介绍了其中地下钢管柱的定位安装和钢管混凝土浇筑的施工工艺。关键词：地下交通枢纽 地铁站 盖挖逆作法 钢管柱 定位安装 工程概况 天津站地下交通枢纽一标段长 264m，宽 73-105m，地下三层，采用逆作法施工。由于地下各层均有地铁通过的动荷载，负一层顶板上覆土 2m厚，工程南端地上还有京津城际站房的局部基础，所以采用1000mm的钢管混凝土柱作为地下三层各层板、梁的结构柱。钢管柱下端埋入钢筋混凝土灌注桩 2.5m，钢管柱底定位偏差要求小于 5mm。灌注桩浇灌混凝土后需将钢柱吊入桩孔定位安装，在地下 27m深处准确定位安装钢管柱难度很大。通过技术攻关，确定使用楔形引导式定位器的方法，保证钢管柱柱底精确定位。工艺特点（1）从地面到 27m深度内直径 2.2m 的桩孔采用了钢护筒护壁，钢护筒埋入灌注桩头 2.5m，解决了高水位软土地基条件下大直径桩孔塌方、有水无法进人操作的困难。地下钢管柱逆作定位安装施工工艺 2/9（2）由人工进入钢护筒内，在桩头上测定钢管柱中点位置，安装定位器，定位器下半部如埋件，找准位置后可用灌浆料固定在桩头上，定位器上半部是楔形十字钢板，上小下大，定位器固定后吊入钢管柱套在定位器的楔形引导板上，自动滑落到准确位置。实现钢管柱的准确定位安装。（3）该工艺与传统盲插法相比定位准确，直观，可测量，可确保钢管柱的定位安装质量，达到设计要求的垂直度和钢管柱底定位精度的要求。施工方法 钢护筒设计、制作和吊装（1）钢护筒的设计：钢护筒上端高出地面 0.7m，下端与钢筋混凝土灌注桩搭接 2.5m，以保证不渗水，钢护筒的直径小于灌注桩桩径 0.06m。壁厚 10mm，内加 22mm厚 40 宽的环形肋板。（2）钢护筒的制作：钢护筒长 28 m，分为底节和上节两节制作，底节与钢筋笼焊接一起吊装，一般长 77.5m，待钢筋笼和底节护筒吊装入孔内临时固定后再焊上节护筒。（3）吊装：先吊装底节钢护筒和灌注桩钢筋笼入孔，起吊情况见图 1。吊装入孔后临时固定。摘取吊钩吊装上节护筒与底节护筒对接，对接后将上、下节护筒焊接牢固且不得透水。当焊接完成后，用相应吨位的起重机吊装护筒和钢筋笼。先起吊撤除空口底节护筒临时固定件，缓缓入孔至设计标高固定。枢纽是我市最深的地下工程采用盖挖拟作法施工本文主要介绍了其中地下钢管柱的定位安装和钢管混凝土浇筑的施工工艺关键词地下交通枢纽地铁站盖挖逆作法钢管柱定位安装工程概况天津站地下交通枢纽一标段长宽地下三层采用所以采用的钢管混凝土柱作为地下三层各层板梁的结构柱钢管柱下端埋入钢筋混凝土灌注桩钢管柱底定位偏差要求小于灌注桩浇灌混凝土后需将钢柱吊入桩孔定位安装在地下深处准确定位安装钢管柱难度很大通过技术攻关确定使用埋入灌注桩解决了高水位软土地基条件下大直径桩孔塌方有水无法进人操作的困难地下钢管柱逆作定位安装施工工艺由人工进入钢护筒内在桩头上测定钢管柱中点位置安装定位器定位器下半部如埋件找准位置后可用灌浆料固定在桩地下钢管柱逆作定位安装施工工艺 3/9 图 1 带钢筋笼的底节护筒吊 护筒内泥浆、沉渣的清除与剔桩头 （1）护筒内泥浆、沉渣的清除 灌注桩的混凝土浇灌完成后，与时采用大功率泥浆泵抽排 1015m深以上的泥浆，与半固化的泥浆。筒内沉淀固化的泥浆先用旋挖钻机挖出一部分，其余部分由人工使用短把铁掀挖除。（2）剔桩头 桩头的超灌量控制在 35m之间。凿除桩头混凝土分粗凿和细凿两步施工，第一步用风镐、大锤和钢钎，剔凿至设计标高以上 50mm后用小锤，锋利扁凿精细剔凿到设计标高。（3）护筒内土方与碎混凝土的清除 人工挖土（泥）和剔除桩头的碎混凝土块需运出护筒。最初使用 8t 汽车吊垂直运出清除物，由于各桩孔多台吊作业时互相影响、且吊车荷载对大直径桩孔的护壁有不利影响，租赁费用高，本工艺专门研制了孔内杂物垂直吊运装置。该装置制作使用成本低，可制作多台装置同时施工，加快了施工进度。已获得发明专利授权。护筒内作业配有筒内上、下人的爬梯，筒内安全防护罩和提物筒。枢纽是我市最深的地下工程采用盖挖拟作法施工本文主要介绍了其中地下钢管柱的定位安装和钢管混凝土浇筑的施工工艺关键词地下交通枢纽地铁站盖挖逆作法钢管柱定位安装工程概况天津站地下交通枢纽一标段长宽地下三层采用所以采用的钢管混凝土柱作为地下三层各层板梁的结构柱钢管柱下端埋入钢筋混凝土灌注桩钢管柱底定位偏差要求小于灌注桩浇灌混凝土后需将钢柱吊入桩孔定位安装在地下深处准确定位安装钢管柱难度很大通过技术攻关确定使用埋入灌注桩解决了高水位软土地基条件下大直径桩孔塌方有水无法进人操作的困难地下钢管柱逆作定位安装施工工艺由人工进入钢护筒内在桩头上测定钢管柱中点位置安装定位器定位器下半部如埋件找准位置后可用灌浆料固定在桩地下钢管柱逆作定位安装施工工艺 4/9 钢管柱制作定位安装 设计采用1000mm 钢管混凝土柱做为地下三层梁、板与其上部全部荷载的竖向支撑。卷制钢管时，卷管的方向应与钢板压延的方向一致。卷制钢管前，应根据要求将板端开好坡口。为适应钢管拼接轴线的要求，钢管坡口应与钢管轴线严格垂直。钢管内不得有油渍等污垢，以保证钢管内壁与混凝土紧密粘接。定位器的安装 稳定位器前，清除剔凿的混凝土碎块和粉末，用清水反复清刷桩头面层和护筒内壁，护筒内壁清洗高度 2.5 2.6m。定位器顶有钢管中心标识点，护筒内壁有标高控制线。按工程控制网用全站仪放出钢管柱中心，在护筒顶端做出四点标记，挂十字线，从十字线交点挂线坠，用全站仪复测，中心点误差不大于 2mm。见图 2。定位器按护筒壁标高线确定标高，定位器中心点与线坠尖点对准，用连接钢板将定位器与护筒焊接固定。定位器底用楔形钢板垫找平至符合标高要求，每处垫板不宜超过两层，然后焊接固定。检查标高与位置符合要求后，用灌浆料灌满定位器底预埋部分与桩头间的空隙。枢纽是我市最深的地下工程采用盖挖拟作法施工本文主要介绍了其中地下钢管柱的定位安装和钢管混凝土浇筑的施工工艺关键词地下交通枢纽地铁站盖挖逆作法钢管柱定位安装工程概况天津站地下交通枢纽一标段长宽地下三层采用所以采用的钢管混凝土柱作为地下三层各层板梁的结构柱钢管柱下端埋入钢筋混凝土灌注桩钢管柱底定位偏差要求小于灌注桩浇灌混凝土后需将钢柱吊入桩孔定位安装在地下深处准确定位安装钢管柱难度很大通过技术攻关确定使用埋入灌注桩解决了高水位软土地基条件下大直径桩孔塌方有水无法进人操作的困难地下钢管柱逆作定位安装施工工艺由人工进入钢护筒内在桩头上测定钢管柱中点位置安装定位器定位器下半部如埋件找准位置后可用灌浆料固定在桩地下钢管柱逆作定位安装施工工艺 5/9 34护筒和钢筋笼安装到位固定,下放导管浇注桩砼至设定标高。排除泥浆,剔除超灌砼,埋设定位器。拆除法兰螺栓。800超灌部分砼设定标高埋设定位器 图 2 埋设定位器对中图 钢管柱吊装定位 吊放钢管柱前，拆出钢护筒内爬梯、护罩、照明与清出所有工具和物品。钢管柱底接近定位器时要慢慢下放至底。测定钢管柱上标口高，确认钢管柱底圆环已落实在定位器上，如果没落实略起吊钢管柱再次下放至落实。在不脱钩的情况下，用两个微调校准器呈 90置于钢管柱顶部加强环上，对照十字定位线调整钢管柱顶位置，待位置调准后，用短钢筋将钢管柱顶与护筒焊接连牢，摘去吊具。最后浇筑部分混凝土将钢管柱下端固定。见图 3、图 4。枢纽是我市最深的地下工程采用盖挖拟作法施工本文主要介绍了其中地下钢管柱的定位安装和钢管混凝土浇筑的施工工艺关键词地下交通枢纽地铁站盖挖逆作法钢管柱定位安装工程概况天津站地下交通枢纽一标段长宽地下三层采用所以采用的钢管混凝土柱作为地下三层各层板梁的结构柱钢管柱下端埋入钢筋混凝土灌注桩钢管柱底定位偏差要求小于灌注桩浇灌混凝土后需将钢柱吊入桩孔定位安装在地下深处准确定位安装钢管柱难度很大通过技术攻关确定使用埋入灌注桩解决了高水位软土地基条件下大直径桩孔塌方有水无法进人操作的困难地下钢管柱逆作定位安装施工工艺由人工进入钢护筒内在桩头上测定钢管柱中点位置安装定位器定位器下半部如埋件找准位置后可用灌浆料固定在桩地下钢管柱逆作定位安装施工工艺 6/9 56吊装钢管柱就位、校正、固定。浇灌钢管柱砼。下端照准定位上端校准固定钢管砼一次浇注 图 3 钢管柱定位安装示意图 图 4 钢管柱吊装入孔 钢管柱混凝土浇筑 枢纽是我市最深的地下工程采用盖挖拟作法施工本文主要介绍了其中地下钢管柱的定位安装和钢管混凝土浇筑的施工工艺关键词地下交通枢纽地铁站盖挖逆作法钢管柱定位安装工程概况天津站地下交通枢纽一标段长宽地下三层采用所以采用的钢管混凝土柱作为地下三层各层板梁的结构柱钢管柱下端埋入钢筋混凝土灌注桩钢管柱底定位偏差要求小于灌注桩浇灌混凝土后需将钢柱吊入桩孔定位安装在地下深处准确定位安装钢管柱难度很大通过技术攻关确定使用埋入灌注桩解决了高水位软土地基条件下大直径桩孔塌方有水无法进人操作的困难地下钢管柱逆作定位安装施工工艺由人工进入钢护筒内在桩头上测定钢管柱中点位置安装定位器定位器下半部如埋件找准位置后可用灌浆料固定在桩地下钢管柱逆作定位安装施工工艺 7/9（1）用导管半高抛法浇灌管内混凝土：用 8t 汽车吊将导管架吊到钢护筒上口调正稳固，居中放置，然后接导管。导管直径 200mm,每节 2m或 3m，导管接至距桩顶 2.5m3.0m 处，通过漏斗与导管灌注钢管内混凝土。在浇灌混凝土时，随时提升、拆管，避免导管埋在混凝土中。以保证半高抛混凝土的密实度。（2）桩孔直径 22.2 m，钢管柱直径 1m，设计要求钢管柱与钢护筒之间、桩顶向上返 2.5m 范围内先浇筑 C50混凝土进行埋深固定，从而保证钢管柱不会左右摇摆，在桩顶上生根。为了使混凝土顺利的浇筑进钢管柱与钢护筒之间，吊装钢管柱之前在距钢管柱底部 2m位置处切割 100mm 200mm的洞口 3 个（每个间距 1m），控制 C50 混凝土坍落度不小于 200mm，这样就可以保证外返混凝土顺利达到 2.5m 的埋深高度（4）钢管柱混凝土分两步浇筑。第一步浇筑 9 m3混凝土，直接浇筑到钢管柱在灌注桩内埋深标高处，C50 混凝土按初凝时间 10-12 小时配制。浇筑第二步混凝土的间隔时间控制在 8 小时左右，在底层混凝土无流动性且在初凝前浇筑。导管距离混凝土浇筑液面间距保持小于 1.5m，混凝土塌落度控制在 180mm，在浇筑混凝土过程中随时使用测绳对钢管柱外侧超灌混凝土标高进行测量。钢管柱混凝土浇筑完成后，在钢管柱和护筒之间回填石屑，石屑边回填边捣实，回填到略高于地面。管内混凝土质量用超声波检验，逆作开挖后普验用小锤轻敲检验，检验不密实时在缺陷处钻孔注浆进行补强，补强后将钻孔补焊封闭、磨平。安全措施 （1）在桩孔口设置不低于 1.2m 的护栏，孔内有安全爬梯、安全防护罩。孔枢纽是我市最深的地下工程采用盖挖拟作法施工本文主要介绍了其中地下钢管柱的定位安装和钢管混凝土浇筑的施工工艺关键词地下交通枢纽地铁站盖挖逆作法钢管柱定位安装工程概况天津站地下交通枢纽一标段长宽地下三层采用所以采用的钢管混凝土柱作为地下三层各层板梁的结构柱钢管柱下端埋入钢筋混凝土灌注桩钢管柱底定位偏差要求小于灌注桩浇灌混凝土后需将钢柱吊入桩孔定位安装在地下深处准确定位安装钢管柱难度很大通过技术攻关确定使用埋入灌注桩解决了高水位软土地基条件下大直径桩孔塌方有水无法进人操作的困难地下钢管柱逆作定位安装施工工艺由人工进入钢护筒内在桩头上测定钢管柱中点位置安装定位器定位器下半部如埋件找准位置后可用灌浆料固定在桩地下钢管柱逆作定位安装施工工艺 8/9 内操作面有摄像头连接地面监视器，实时监控孔内施工人员的状况。上、下联系使用对讲机。孔内作业人员备有防毒面具、氧气枕、防噪声耳塞、戴安全帽、安全带、穿防滑鞋。安全带系有安全绳，安全绳系牢在孔口，施工人员上、下爬梯时，由安全监护人随时调整安全绳的悬挂长度。在孔内施工时不得摘下安全带，以备发生意外时急救使用。（2）孔内照明使用安全灯变压器，专用防爆灯，12V 电压供电。孔内供电电缆架空与钢护筒绝缘固定。孔内用电设备要求一机一闸一漏一箱并做好保护接零。作业时孔上有专用车随时待命，有专业医护保健人员，配备各种援救和急救设备、材料，发现异常情况随时组织救援。作业前使用空气检测仪检测孔内空气质量，用装有小鸟的鸟笼放到孔底5min 以上时间，当小鸟无异常反应时再下孔作业。在作业时，用风机不断地向孔内送入新鲜空气，置换孔内的空气。（3）在孔下严禁吸烟和动用明火。电焊施工前，进行孔内空气检验，符合大气空气质量并加强送风方可电焊施工。结 语 综上所述，该工法工艺合理、技术先进，关键技术经过鉴定达到国内领先水平，经济效益和社会效益显著，在软土地区地下工程逆作工程中很有推广价值，采用上述工法定位安装浇筑钢管柱混凝土，质量达到了规范和设计要求。枢纽是我市最深的地下工程采用盖挖拟作法施工本文主要介绍了其中地下钢管柱的定位安装和钢管混凝土浇筑的施工工艺关键词地下交通枢纽地铁站盖挖逆作法钢管柱定位安装工程概况天津站地下交通枢纽一标段长宽地下三层采用所以采用的钢管混凝土柱作为地下三层各层板梁的结构柱钢管柱下端埋入钢筋混凝土灌注桩钢管柱底定位偏差要求小于灌注桩浇灌混凝土后需将钢柱吊入桩孔定位安装在地下深处准确定位安装钢管柱难度很大通过技术攻关确定使用埋入灌注桩解决了高水位软土地基条件下大直径桩孔塌方有水无法进人操作的困难地下钢管柱逆作定位安装施工工艺由人工进入钢护筒内在桩头上测定钢管柱中点位置安装定位器定位器下半部如埋件找准位置后可用灌浆料固定在桩地下钢管柱逆作定位安装施工工艺 9/9 作者简介：张军 男 1857年生 天津三建建筑工程有限公司总经理助理 从事施工技术工作 李锦春/宋红智/天津三建建筑工程有限公司 枢纽是我市最深的地下工程采用盖挖拟作法施工本文主要介绍了其中地下钢管柱的定位安装和钢管混凝土浇筑的施工工艺关键词地下交通枢纽地铁站盖挖逆作法钢管柱定位安装工程概况天津站地下交通枢纽一标段长宽地下三层采用所以采用的钢管混凝土柱作为地下三层各层板梁的结构柱钢管柱下端埋入钢筋混凝土灌注桩钢管柱底定位偏差要求小于灌注桩浇灌混凝土后需将钢柱吊入桩孔定位安装在地下深处准确定位安装钢管柱难度很大通过技术攻关确定使用埋入灌注桩解决了高水位软土地基条件下大直径桩孔塌方有水无法进人操作的困难地下钢管柱逆作定位安装施工工艺由人工进入钢护筒内在桩头上测定钢管柱中点位置安装定位器定位器下半部如埋件找准位置后可用灌浆料固定在桩