CN110629744B - 一种地铁车站钢管混凝土桩施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地铁车站钢管混凝土桩施工工艺，其包括S0、准备，包括：平整、硬化场地与定出桩位；S1、桩孔施工，包括护筒埋设与旋挖成孔，护筒的轴线与成孔轴线重合，护筒的轴侧外表面与成孔的侧壁抵接；S2、成孔中基础桩成型，包括钢筋笼的放置以及之后的混凝土浇筑；S3、钢管柱的安装，包括：钢管柱的制作、钢管柱的下放以及钢管柱的定位，其中钢管柱轴侧外表面上固定套设有定位钢环板，定位钢环板的轴线与钢管柱的轴线重合，在钢管柱下方到护筒中后，定位钢环板轴侧面与护筒的内侧壁抵接，定位钢环板上还设置有孔洞；S4、钢管立柱浇筑成型。本发明具有钢管柱安装时定位准确、减少测量次数、安装效率高的效果。

Description

一种地铁车站钢管混凝土桩施工工艺

技术领域

本发明涉及混凝土桩的技术领域，尤其是涉及一种地铁车站钢管混凝土桩施工工艺。

背景技术

地铁车站施工时，盖挖施工法是常用的方法，盖挖法施工地铁车站中钢管柱是近年来研究应用的多元化结构形式之一，成功的应用被越来越多的建筑行业所瞩目，它利用钢牛腿、梁钢筋、节点环板的传力方式形成钢管混凝土板柱或梁板柱结构，充分发挥了钢管柱的优势，因而逐步被推广应用于地铁车站永久结构柱中，钢管柱安装是盖挖施工中不可或缺的首道程序，桩基施工完成后，钢管柱安装成为重要环节。

现有的钢管柱在安装时，一般首先是使用吊机将钢管柱吊起，使得钢管柱悬空，然后对钢管柱的状态进行调整，调整时需要使得钢管柱竖向垂直对准桩孔，并且钢管柱的轴线还要与桩孔的轴线重合，此时才能将钢管柱下放到桩孔中，并且在钢管柱下方时，还需要频繁的对钢管柱的状态进行测量，要时刻保持钢管柱不产生偏差，操作比较麻烦，安装钢管柱的效率也比较低下，故而有待改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种地铁车站钢管混凝土桩施工工艺，其具有钢管柱安装时定位准确、减少测量次数、安装效率高的效果。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种地铁车站钢管混凝土桩施工工艺，其特征在于，包括：

S0、准备，包括：平整、硬化场地与定出桩位；

S1、桩孔施工，包括护筒埋设与旋挖成孔，护筒的轴线与成孔轴线重合，护筒的轴侧外表面与成孔的侧壁抵接；

S2、成孔中基础桩成型，包括钢筋笼的放置以及之后的混凝土浇筑；

S3、钢管柱的安装，包括：钢管柱的制作、钢管柱的下放以及钢管柱的定位，其中钢管柱轴侧外表面上固定套设有定位钢环板，定位钢环板的轴线与钢管柱的轴线重合，在钢管柱下方到护筒中后，定位钢环板轴侧面与护筒的内侧壁抵接，定位钢环板上还设置有孔洞；

S4、钢管立柱浇筑成型。

通过采用上述技术方案，在钢管柱放入到护筒中时，因定位钢环板与护筒的内侧壁抵接，使得钢管柱就不易发生倾斜，有利于钢管柱保持与护筒的同一垂直度，同时钢管柱的轴线也容易与护筒的轴线重合，使得钢管柱能够安装的更加准确，而且在安装时，因钢管柱的垂直度不会发生变化，所以就不需要频繁的去检测钢管柱的垂直度，减少了测量次数，安装时的效率也更高；孔洞的设置，便于钢管柱放入护筒中时泥浆的上涌，有利于钢管柱的平稳下放。

本发明进一步设置为，所述定位钢环板至少设置有两块，并且相邻两块定位钢环板之间间隔设置。

通过采用上述技术方案，定位钢环板至少设置两块，增加了钢管柱与护筒的抵接点，使得钢管柱下放时更加不易倾斜，而且因相邻两块定位钢环板之间间隔设置，使得相邻定位钢环板上抵接点之间的距离也加大，钢管柱受到水平方向上的力时，钢管柱所受的力更加容易分散至整根钢管柱上，减少了局部受力过大的情况，进而使得钢管柱更加不易发生歪斜，提升了钢管柱安装的准确性。

本发明进一步设置为，至少一块所述定位钢环板处于所述钢管柱靠近所述成孔一端靠近端部的位置。

通过采用上述技术方案，在钢管柱靠近成孔的一端插进成孔中时，定位钢环板就能立刻被插进护筒中并且与护筒的侧壁抵接，此时定位钢环板就可以及时起到定位的作用，钢管柱也就不易出现一开始就歪斜的情况，避免了后期去调整钢管柱，一方面减少了操作的动作，另一方面相比于后期调整，一开始调整也更加容易。

本发明进一步设置为，所述孔洞至少设置有两个，并且孔洞环绕所述定位钢环板的轴线均匀设置。

通过采用上述技术方案，使得泥浆通过孔洞时对定位钢环板施加的力会更加的均匀，而且定位钢环板受力也比较对称，不易因受力不均而出现朝一侧倾斜的情况，进而使得钢管柱也不易发生倾斜，有利于钢管柱保持目标垂直度不变，因而对钢管柱的测量次数也就可以相应的减少。

本发明进一步设置为，所述S2中钢筋笼的放置之后、混凝土浇筑之前，必须对成孔进行二次清理。

通过采用上述技术方案，将成孔中的沉渣清除，有利于降低沉渣的厚度，提升了成孔孔底的厚实度，便于钢筋笼的稳定放置，使得钢筋笼不易出现后期下沉的情况。

本发明进一步设置为，所述S3中钢管柱下放时，钢管柱内部灌注有水。

通过采用上述技术方案，钢管柱内部注水，使得钢管柱的总体重量加大，在钢管柱下放时产生的冲击力也更大，有利于钢管柱的下放，而且也提升了钢管柱安装的速度。

本发明进一步设置为，所述钢管柱插进基础桩中后，采用振动锤振动钢管柱，完成钢管柱下放。

通过采用上述技术方案，便于将钢管柱插入到基础桩中，使得钢管柱与基础桩连接的更加的牢固稳定。

本发明进一步设置为，所述S3中钢管柱定位包括：

S31、钢管柱牛腿方向控制

钢管柱的外侧表面上分别设置有调角耳板以及起吊耳板，在调角耳板底部离护筒顶达到预设值时，停止下放钢管柱，然后转动钢管柱，对调角耳板立面轴线进行测量放线，使其牛腿方向、角度与设计牛腿角度基本吻合后，再下放钢管柱；在起吊耳板底部离护筒顶达到预设值时，再停止下放钢管柱，并转动钢管柱，对调角耳板立面轴线进行测量放线，使其牛腿方向、角度与设计牛腿角度基本吻合后，再下放钢管柱。

S32、钢管柱的垂直度检验及校正，钢管柱完成下放后，使用吊垂线和水准尺检验其高出地面段的垂直度，是否满足设计要求，若有偏差，使用千斤顶校正其垂直度和桩位偏差。

通过采用上述技术方案，在钢管柱下放时，两次对钢管柱进行调整，极大的提升了牛腿放置的准确性，使得钢管柱在受力时也更加的均匀，降低了钢管柱的负担；钢管柱下放完成后，再次对钢管柱进行垂直度的检验，能够及时了解钢管柱的安装状况，便于对钢管柱进行调整，极大的提升了钢管柱安装的准确性。

本发明进一步设置为，所述S2的基础桩混凝土浇筑中，混凝土的初凝时间至少为八小时以上，并且钢管柱的安装、定位、固定应在混凝土初凝前完成。

通过采用上述技术方案，使得安装钢管柱的时间比较充足，提升了基础桩与钢管柱连接的牢固性与稳定性，便于施工。

本发明进一步设置为，所述S4包括：

S41、钢管柱内混凝土灌注成桩，钢管柱完成安装后，待基础桩混凝土终凝后，再对钢管柱内进行混凝土浇筑，并且对桩孔周边一定范围内进行防护；

S42、空桩回填及桩孔防护，空桩回填在钢管柱完成灌注后、钢管底混凝土强度达50％后进行。

通过采用上述技术方案，待基础桩混凝土终凝后，再对钢管柱内进行混凝土浇筑，使得钢管柱浇筑时，基础桩不易下沉与变形，避免了对基础桩的破坏；防护的设置，可以有效的防止各大型设备作业、行走时的振动，对钢管柱的精度产生影响；空桩回填在钢管柱完成灌注后、钢管底混凝土强度达50％后进行，降低回填时对钢管柱精度的影响。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.在钢管柱放入到护筒中时，因定位钢环板与护筒的内侧壁抵接，使得钢管柱就不易发生倾斜，有利于钢管柱保持与护筒的同一垂直度，同时钢管柱的轴线也容易与护筒的轴线重合，使得钢管柱能够安装的更加准确，而且在安装时，因钢管柱的垂直度不会发生变化，所以就不需要频繁的去检测钢管柱的垂直度，减少了测量次数，安装时的效率也更高；孔洞的设置，便于钢管柱放入护筒中时泥浆的上涌，有利于钢管柱的平稳下放；

2.定位钢环板至少设置两块，增加了钢管柱与护筒的抵接点，使得钢管柱下放时更加不易倾斜，而且因相邻两块定位钢环板之间间隔设置，使得相邻定位钢环板上抵接点之间的距离也加大，钢管柱受到水平方向上的力时，钢管柱所受的力更加容易分散至整根钢管柱上，减少了局部受力过大的情况，进而使得钢管柱更加不易发生歪斜，提升了钢管柱安装的准确性。

附图说明

图1是本发明中钢管柱的结构示意图。

图2是本发明的钢管安装的结构示意图。

图3是本发明的工艺流程图。

图中，1、钢管柱；11、调角耳板；12、起吊耳板；13、定位钢环板；131、孔洞；2、成孔；3、护筒；4、基础桩。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，为本发明公开的一种地铁车站钢管混凝土桩施工工艺，包括钢管柱1，钢管柱1呈圆柱形且为Q345材质，钢管柱1内部中空设置，并且钢管柱1的下端呈圆锥形、钢管柱1的上端开口，钢管柱1的轴侧外表面上还涂设有防锈漆，进行防锈处理；钢管柱1为了运输方便，一般将钢管柱1分节设置，在施工现场再进行焊接连接。为了增大钢管柱1的受力面积，在钢管柱1的轴侧面上焊接有牛腿；为了方便在吊装钢管柱1时转动钢管柱1，在钢管柱1的轴侧外表面上还分别焊接有两块调角耳板11，调角耳板11长方体形状且为Q345材质，两块调角耳板11相对于钢管柱1对称设置；为了方便吊装时吊绳与钢管柱1的连接，钢管柱1的轴侧外表面上还焊接有起吊耳板12，起吊耳板12呈长方体形状且为Q345材质，起吊耳板12也设置有两块，并且两块起吊耳板12相对于钢管柱1对称设置，起吊耳板12上还开设有吊孔供吊绳穿过。

参照图1与图2，钢管柱1的轴侧面上还焊接有定位钢环板13，定位钢环板13呈圆环形且为Q345材质，定位钢环板13套设在钢管柱1上，定位钢环板13的轴线与钢管柱1的轴线相同，并且定位钢环板13的外直径与护筒3的内直径相等，护筒3呈圆管形且为Q345材质。

参照图1，定位钢环板13至少设置有两块，可以为两块、三块、四块或五块，此处为两块，两块定位钢环板13分别处于钢管柱1轴侧面靠近两端端部的位置上。

参照图1，定位钢环板13上开设有孔洞131，孔洞131至少设置有两个，可以为两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个、十一个或十二个，此处为八个，八个孔洞131绕定位钢环板13的轴线均匀设置，并且孔洞131的延伸方向与定位钢环板13的轴线相同。

参照图3，以下为该施工工艺的施工流程：

S0、准备，包括：平整、硬化场地与定出桩位，首先使用工程机械对施工场地进行平整，然后再对场地进行混凝土硬化，最后根据设计图纸和交接点坐标采用全站仪测定出基础桩4轴线，按照设计图纸的桩坐标，准确定出桩位，并及时做好桩位标记及编号；

S1、桩孔施工，包括护筒3埋设与旋挖成孔2，在进行护筒3埋设前，首先需要使用钻头设置引孔，在设置引孔时，钻设引孔的钻头需要对准预先定出的桩位，使得桩位的中心点处于钻头的轴线上，进而使得引孔钻出后，引孔的中心与桩位的中心重合，引孔钻出后，再换上护筒3，将护筒3从引孔处竖直向地下钻入，并且护筒3的轴线应与引孔的中心重合；

护筒3埋设好之后，再使用旋挖机将护筒3中的泥土掘出，形成成孔2，此时护筒3的轴线与成孔2轴线重合，护筒3的轴侧外表面与成孔2的侧壁抵接。

S2、成孔2中基础桩4成型，包括钢筋笼的放置以及之后的混凝土浇筑，在放置钢筋笼之前，还应该对成孔2进行第一次清孔，第一次清孔，采用钻机放慢钻速利用双底捞渣钻头将悬浮沉渣全部带出的方式进行，第一次清孔结束后，孔底沉碴厚度不得大于100mm，采用沉渣厚度的检测仪或吊锤检测孔底沉渣厚度，第一次清孔完成后，再进行钢筋笼的放置，放置钢筋笼之前，首先将定制的钢筋笼运送至施工场地，然后采用吊装的方式进行放置；

钢筋笼放置好之后，再进行第二次清孔，清孔方法采用气体反循环方法将孔底沉渣清出。置换泥浆并及时补充新泥浆，直至各项指标合格。清孔过程中须保持孔内水头，防止坍孔，不得采用加深钻孔深度的方法来代替清孔。清孔结束时后3-5min，在监理工程师监督下用标准测绳测量沉渣厚度。测绳探头为圆锥形。定期复测测绳标尺位置的准确度，且应有备用测绳。灌注混凝土前最后测量孔深，检查沉渣厚度不得大于100mm，超过标准的必须进行再次清孔；

混凝土浇筑中，混凝土的初凝时间至少为八小时以上，可以为八小时、九小时、十小时、十一小时或十二小时，此处优选为十小时，并且钢管柱1的安装、定位、固定应在混凝土初凝前完成。

S3、钢管柱1的安装，包括：钢管柱1的制作、钢管柱1的下放以及钢管柱1的定位，钢管柱1采用定制的方式获取，根据实际的需要进行定制；钢管柱1的下放采用吊车吊装的方式进行，并且在吊装放置时，钢管柱1轴侧表面上的定位钢环板13轴侧面与护筒3的内侧壁抵接，从而使得钢管柱1轴线与护筒3的轴线重合，从而达到定位钢管柱1的目的，在钢管柱1下放时，成孔2中的泥浆从孔洞131中冒出；

为了方便钢管柱1的下放，在钢管柱1内部灌注有水，使得钢管柱1的自重加大，便于放置，而且当钢管柱1由于接触到基础桩4上的混凝土、因混凝土握裹力过大无法下放时，采用振动锤，振动钢管柱1，完成下放。

S31、钢管柱1牛腿方向进行控制，在钢管柱1下放时，还应该对钢管柱1牛腿方向进行控制，在调角耳板11底部离护筒3的距离顶达到预设值时，停止下放钢管柱1，然后转动钢管柱1，对调角耳板11立面轴线进行测量放线，使其牛腿方向、角度与设计牛腿角度基本吻合后，再下放钢管柱1；在起吊耳板12底部离护筒3顶达到预设值时，再停止下放钢管柱1，并转动钢管柱1，对调角耳板11立面轴线进行测量放线，使其牛腿方向、角度与设计牛腿角度基本吻合后，再下放钢管柱1。

S32、钢管柱1的垂直度检验及校正，钢管柱1完成下放后，使用吊垂线和水准尺检验其高出地面段的垂直度，是否满足设计要求，若有偏差，使用千斤顶校正其垂直度和桩位偏差。

S4、钢管立柱浇筑成型，包括：

S41、钢管柱1内混凝土灌注成桩，钢管柱1完成安装后，待基础桩4混凝土终凝后，再对钢管柱1内进行混凝土浇筑，并且对桩孔周边一定范围内进行防护；

S42、空桩回填及桩孔防护，空桩回填在钢管柱1完成灌注后、钢管底混凝土强度达50％后进行，回填分为两次，第一次回填完成后，方可使用全回转钻机拔出护筒3，护筒3拔设完成后，再进行第二次回填，回填后注水使其密实，回填好之后也需要在周边一定范围内进行防护。

以下是针对地铁站广州上涌公园站实施的具体案例：

上涌公园站地质情况描述如下：

表1上涌公园站地质情况

广州市位于东经112°57'－114°03'，北纬22°35'－23°35'，属南亚热带季风气候区，横跨北回归线。由于背山面海，具有温暖多雨、光热充足、夏季长、霜期短等特征。广州地区气候特点见表。

表2广州地区气候特点

车站主体结构中柱采用钢管柱的形式，钢管柱共计24根，采用外径800mm，t＝24/30mm，Q345钢。钢管柱基础为直径1500钻孔灌注桩。

⑴钢管柱

钢管柱设计壁厚30mm和24mm，其中30mm柱共10根，24mm柱共14根。钢管柱钢材材质为Q345B。钢管柱内填充C60、C50微膨胀混凝土。

钢管柱共设置3道钢牛腿，分别位于第二道支撑与纵梁连接处、第三道支撑与纵梁连接处和底板位置处；钢管柱顶设置插筋，插筋深入冠梁混凝土中。

⑵钢管柱基础桩

钢管柱基础桩采用直径1500钻孔灌注桩，设计实桩长13m，采用C35水下混凝土，共24根。

主要施工工艺包括基础桩施工与钢管柱施工。

基础桩施工包括：测量放线、全套管施工、旋挖钻机施工、第一次清孔、基础桩钢筋笼安装、第二次清孔、混凝土浇筑与基础桩检测。

测量放线：根据设计图纸和交接点坐标采用全站仪测定出基础桩轴线，按照设计图纸的桩坐标，准确定出桩位，并及时做好桩位标记及编号。

开工前精确测定桩位，并绘制钻孔桩桩位平面布置图。埋设护筒前桩位设置护桩，以便复检。

使用全站仪进行轴线引测，以保证桩心定位准确，为便于施工过程中桩心位置的校核，再由桩中心引出4个方向控制点，测定桩位后，做好标识，并注意保护。以便施工过程中随时复核桩位，保持桩位的准确性。并请测量监理工程师复测无误后方可进行钻孔施工。

全套管施工：护筒采用直径(外径)1.59m、厚度45mm、长15m套管，套管顶标高应高于施工面50cm。

由于施工场地已进行混凝土硬化，采用旋挖机装配直径1600mm截齿筒钻进行引孔，穿透混凝土面层。引孔前根据已放线的桩位，从向外90cm引出四条控制线，并做好标记。在引孔前，根据四个方向的控制线，控制钻头的位置，确保引孔的中心点与桩位重合，即护筒中心点与桩位重合。具体埋设控制要求：护筒埋设动力选用DTR2005H全回转钻机。先采用旋挖机破除水泥板路面后，再进行护筒埋设。

施工时，全回转钻机对中后，调整钻机垂直，再在相互垂直方向挂吊线锤，使吊线锤垂线与护筒边线重合，保证护筒垂直后，采用开始埋设护筒。边埋设，边观察吊锤线垂直度及钻机上水准气泡居中情况。下护筒时，使用水准尺测量护筒在同一水平位置的四个方向的垂直度。每下两米测量一次，确保护筒的垂直满足立柱桩垂直度，直至护筒埋设完成。护筒埋设完成后，采用超声波测壁仪检测护筒垂直度是否满足设计要求。再进行一步施工。

旋挖钻机施工：施工完成15m全套管后，后续钻孔桩至桩底采用sany360旋挖钻进行施工，旋挖钻施工采用优质膨润土泥浆护壁。

⑴钻机就位

钻机就位前要求场地处理平整坚实，以满足施工垂直度要求，钻机按指定位置就位后，须在技术人员指导下，调整桅杆及钻杆的角度。

对孔位时，采用十字交叉法对中孔位。在对完孔位后，操作手启动定位系统，予以定位记忆。对中孔位后，钻机不得移位，钻臂也不得随意改变角度。

⑵护壁泥浆制备

由于本项目旋挖桩需穿过较厚的淤泥层，因此必须严格控制泥浆性能，为保证护壁质量，采用膨润土进行护壁。

①泥浆性能指标及测试方法。

表1泥浆性能指标及测试方法

注：比重1.2为成孔后泥浆比重，正常情况下只测比重、粘度、含沙率。

②泥浆储存

泥浆储存采用场地现有的地连墙泥浆储备池，共4个，单个27方。

③泥浆循环

泥浆循环采用7PLN型泥浆泵输送，15PLN型泥浆泵回收，3PLN泵在泥浆池间循环，由泥浆泵和泥浆管组成泥浆循环管路。

④泥浆的分离净化

泥浆使用一个循环之后，要对泥浆进行分离净化，以提高泥浆的重复使用率。泥浆的分离净化采用泥浆分离装置，对泥浆进行分离净化并补充新制泥浆，以提高泥浆的重复使用率。

(3)成孔

因钢管混凝土桩对于垂直度要求高，需采用钻杆有导向架的sany365R旋挖机使用直径1500mm钻头进行旋挖成孔，确保成孔垂直度。

①钻孔过程中，根据地质情况控制进尺速度：由硬地层钻到软地层时，可适当加快钻进速度；但在淤泥层中钻进时，要减速慢进。

②成孔时，设专职记录员记录成孔过程的各种参数，必须认真、及时、准确、清晰。

③钻进过程中，指派专人(现场技术人员)负责，经常检查钻杆垂直度，经常检查钻杆垂度，每钻进2米，需测量一次钻杆四面与护筒边的距离是否一致，若偏差大于5mm，及时调整纠偏，确保桩芯对中。

钻进过程中严格控制仪表盘上的垂直度读数，确保桩垂直度达到设计要求。

钻进过程中必须控制钻头在孔内的升降速度，防止因浆液对孔壁的冲刷及负压而导致孔壁坍塌。钻进成孔过程中，根据地层、孔深变化，合理选择钻进参数，及时调制泥浆，保证成孔质量。

④钻进施工时，利用挖掘机、铲车及时将钻渣清运，保证场地干净整洁，利于下一步施工。钻进达到要求孔深停钻后，注意保持孔内泥浆的浆面平齐孔口高程，确保孔壁的稳定。

⑤成孔深度达到设计要求后，采用钻筒清孔，清孔采用清孔钻头来掏除钻渣，保持孔底沉渣满足设计要求。

⑥终孔要求：立柱桩入第三层梁底板以下13.2m。

第一次清孔：钻孔达到要求深度后，用测绳测孔深检查合格后，经驻地监理工程师认可，进行孔底清理，否则重新进行扫孔。

第一次清孔在成孔之后吊装钢筋笼之前进行。第一次清孔，采用钻机放慢钻速利用双底捞渣钻头将悬浮沉渣全部带出的方式进行。

第一次清孔结束后，孔底沉碴厚度不得大于100mm，采用沉渣厚度的检测仪或吊锤检测孔底沉渣厚度。

基础桩钢筋笼制作与安装：

(1)钢筋笼采用向生产厂家定制的方式获取。

(2)钢筋笼运输吊装：

本工程钢筋笼长14.1m，钢筋笼分1节进行整体吊装，钢筋笼水平吊运采用平板车进行运输至灌注位置，笼体起吊采用现场150t或者75t履带吊进行吊装，大小吊钩相互配合，人工拉绳牵引，钢筋笼入口缓慢下放至孔口，孔口横担两根工10的工字钢横穿固定，然后焊接吊筋，吊筋长度必须经过现场主管工程师及监理工程师的确认后方可完成钢筋笼吊装下放。

第二次清孔：在下放钢筋笼后，浇灌混凝土之前，必须进行二次清孔。清孔方法采用气体反循环方法将孔底沉渣清出。置换泥浆并及时补充新泥浆，直至各项指标合格。清孔过程中须保持孔内水头，防止坍孔，不得采用加深钻孔深度的方法来代替清孔。清孔结束时后3-5min，在监理工程师监督下用标准测绳测量沉渣厚度。测绳探头为圆锥形。定期复测测绳标尺位置的准确度，且应有备用测绳。灌注混凝土前最后测量孔深，检查沉渣厚度不得大于100mm，超过标准的必须进行再次清孔。

混凝土浇筑：本工程采用C35水下混凝土，灌注前做好一切准备，保证砼灌注连续紧凑进行。因需考虑后续钢管插入，本工程采用初凝时间为10h的混凝土进行浇筑，避免钢管柱安装过程中混凝土出现初凝，无法进行安装，造成废桩的风险。且钢管柱的安装、定位、固定应在混凝土初凝前完成，确保施工质量。

①水下灌注的砼保持良好的和易性，其配合比通过试验确定，本发明中砼供应选用商品砼，砼的供应须经监理及业主的认定的供应厂家，到场后砼坍落度控制在180～220mm之间，砼灌注用的导管壁厚为不少于4mm，直径为250～300mm，导管底管节长2.0～4.0m，两管之间丝扣连接，必须安设不小于5mm的橡胶垫，要求连接可靠，密封性好。使用前须进行试拼及闭水试压，试压压力为0.6～1.0MPa，导管安装后底端距孔底距离控制在30～50cm。

②浇注水下砼采用不小于2m3的料斗，确保一次性封底。导管内临近泥浆面位置吊挂隔水栓，用铁丝固定在料斗上。待初灌砼足量后，切断隔水栓固定铁丝，或者采用隔水球，将砼灌至桩底。砼初灌量保证砼灌注后导管埋设深度不少于1m，并进行连续灌注。

③围护桩混凝土为地方搅拌站提供，罐车运输至现场。首批封底混凝土下落时有一定的冲击能量，能够把桩底沉渣尽可能地冲开，是控制桩底沉渣，减少工后沉降的重要环节；此外，钢筋笼上浮问题也应在这一阶段加强控制。灌注后泥浆从导管中排出，要保证导管下口埋入混凝土不小于1m深。

④灌注开始后，应紧凑连续地进行，严禁中途停工。在灌注过程中，应防止混凝土拌和物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底，使泥浆内含有水泥而变稠凝结，致使测探不准确；应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除；导管的埋置深度应控制在2～6m。同时应经常测探孔内混凝土面的位置，即时调整导管埋深。

⑤导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。如导管法兰卡挂钢筋骨架，可转动导管，使其脱开钢筋骨架后，再移到钻孔中心。

⑥拆除导管动作要快，时间一般不宜超过15min。要防止螺栓、橡胶垫和工具等掉入孔中。要注意安全。已拆下的管节要立即清洗干净，堆放整齐。

⑦在灌注过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，而使导管漏水。

⑧混凝土灌注到接近设计标高时，要计算还需混凝土数量(计算时应将导管内及混凝土输送泵内的混凝土数量估计在内)，通知拌和站按需要数拌制，以免造成浪费。

考虑桩顶有一定的浮浆，采用“灌无忧”设备控制混凝土浇筑至桩顶以下1.5m位置(插入钢管后，砼上浮至桩顶以上0.5m)，以保证桩顶砼强度，同时又要避免超灌太多而造成浪费和增加大钢管柱安装浮力。

⑨在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高减小,超压力降低,而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加,相对密度增大.如在这种情况下出现混凝土顶升困难时,可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土，使灌注工作顺利进行。在拔出最后一段长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。

⑩为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应加灌50-80cm混凝土，以便成桩后将此段混凝土清除。在混凝土灌注前应进行坍落度、含气量、入模温度等检测并记录，在灌注混凝土时，每根桩留取一组试件。灌注时间、混凝土面的深度、导管埋深、导管拆除以及发生的异常现象等，应指定专人进行记录。

基础桩检测：按照设计要求，基础桩施工完成后对桩进行承载力检测及桩身完整性检测，基础桩检测执行广东省标准《建筑地基基础检测规范》(DBJ15-60-2008)，桩身完整性检测采用声波透射法或钻芯法，检测数量为不少于总桩数的30％且不得小于20根；对于未抽检到的其余桩，采用低应变法进行检测。

考虑到本工程有24根桩，为了保证检测根数，24根桩全部埋设声测管，声测管直径直径50，壁厚3mm，每根桩埋设3根。

钢管柱施工

本工程钢管柱直径为800mm，设计钢管柱长度31.48m，钢管柱采用向生产厂家定制的方式获取，考虑到运输问题，钢管柱分两节运输至现场，现场焊接成1根钢管柱。钢管柱最重约20t，采用1台150t履带吊+1台75t履带吊双机抬吊。

钢管柱施工包括：钢管柱吊装、钢管柱下放、钢管柱定位、钢管柱内混凝土灌注成桩与空桩回填及桩孔防护。

钢管柱吊装过程：本工程钢管柱最重约20t，按照危大工程管理办法(建质2017 37号文)要求，未超过30t，无需编制专项施工方案。

钢管柱的起吊，为保障其起吊安全，采用180t履带吊为主吊，吊点设置在第一节柱顶设置300mm*300mm*30mm两个起吊耳板，并开直径50mm的吊孔，扁担孔间距为1250mm。采用卸扣穿入，钢丝绳吊装。其中扁担、钢丝绳与卸扣满足吊装要求。75t履带吊为副吊，副吊吊点设置在第三层钢牛腿下，钢丝绳兜吊。主副双机抬吊的方法，在空中完成90°转身，后由主吊竖直吊立。为方便安装过程中，预埋件牛腿角度准确，需加设的调角耳板、调角耳板立面轴线与起吊耳板呈90°，与钢牛腿预制件立面轴线一致。

钢管柱下放过程：钢管柱在下放时，采用180t履带吊垂直吊立、缓慢下放至孔内，当浮力过大造成钢管柱下放困难时，采用对钢管柱内注水的方法(钢管自重约20t，浮力约25t。)，增大其自重，继续下放。当钢管柱由于混凝土握裹力过大无法下放时，采用单夹振动锤，振动钢管柱，完成下放。

为确保钢管柱安装过程中定位精准，需在钢管底部和顶部分别加设定位钢环板，定位钢环板上开设8个直径200mm的孔洞，保障钢管柱下放时泥浆顺利上涌。定位钢环板与钢管柱双边满焊。

钢管柱定位过程：钢管柱定位主要设计四个方面：钢管中心点定位、垂直度控制、牛腿方向、钢管柱标高控制。

(1)由于护筒及桩位中心点定位、护筒垂直度已在设计要求范围内。钢管柱的上部及下部已安装钢板定位垫片，钢管柱的中心点定位采用这两道钢板垫片来定位，确保钢管柱与护筒的中心点定位、垂直度保持一致，并满足设计要求。

(2)钢管柱牛腿方向控制具体操作需按两步进行。

第一步，将钢管柱吊立至孔口，基本对中后，开始缓慢下放，当调角耳板底部离护筒顶50cm时，停止下放，使用两根钢管分别穿入耳板调角孔洞，撬动钢管转动钢管柱，对耳板立面轴线进行测量放线，使其牛腿方向、角度与设计牛腿角度基本吻合后，下放钢管柱。并穿杠固定钢管柱，并切换吊点。

第二步，粗调角度后，继续缓慢下放，当起吊耳板底部离护筒顶50cm时，停止下放，使用两根钢管分别穿入起吊耳板调角孔洞，撬动钢管转动钢管柱，对起吊耳板立面轴线进行测量放线，使其牛腿方向、角度与设计牛腿角度完全吻合后，下放钢管柱，并穿杠固定钢管柱。以此来控制钢管柱的牛腿角度。

(3)钢管柱的垂直度检验及校正

钢管柱完成下放后，使用吊垂线和水准尺检验其高出地面段的垂直度，是否满足设计要求，若由偏差，使用千斤顶校正其垂直度和桩位偏差。

(4)钢管柱的标高的定位

由于钢管柱定长，且预埋件已在钢构厂完成安装，满足设计要求。因钢管柱顶高出地面，直接测量柱顶标高，可计算出各预埋件位置是处于设计标高。所以直接测量柱顶标高为8.0m，可以确保各预埋件的标高偏差是否满足设计要求。

钢管柱内混凝土灌注成桩过程：为防止浇筑钢管柱内混凝土时触碰到钢管柱，造成钢管柱的偏位，以及浇筑混凝土造成钢管柱下沉，影响钢管最终定位的准确性。钢管柱完成安装后，待立柱桩混凝土终凝后，达到25％(约24小时)后，再对钢管柱内的进行混凝土浇筑。安装完成后，对桩孔周边5米范围内进行防护，防止各大型设备作业、行走时的振动，影响钢管柱的精度影响。

钢管柱内混凝土浇筑采用直径180mm导管进行浇筑，由于钢管柱内为清水，所以浇筑混凝土时，不需采用开塞大料斗，可选用直径50cm小料斗进行混凝土浇筑。混凝土一次性浇筑至+3.64m。

钢管柱内混凝土采用C50、C60自密实细石混凝土，坍落度180～220mm，用导管输入法进行抛落浇注，根据C50自密实混凝土工作性能，合理设计混凝土配合比，使其具有良好的和易性、流动性、自填充性，工作性能良好，混凝土不离析、不泌水，确保混凝土结构均匀密实且有较小的自由收缩率。在浇注时导管下端深入钢管内，混凝土沿钢管壁进行浇注，在混凝土浇筑时，一次浇筑的最大高度为5m左右，两次混凝土浇筑的时间间隔不小于1～2h，且不超过混凝土的初凝时间，以让混凝土中气泡自动溢出，以确保混凝土内部结构密实。

空桩回填及桩孔防护过程：(1)空桩回填在钢管柱完成灌注后、钢管底混凝土强度达50％后进行，采用挖机、铲车回填中砂进行第一次回填，确保密实，并避免回填时触碰到钢管柱。

(2)第一次回填完成后，方可使用全回转钻机拔出护筒。护筒拔设完成后，再进行第二次回填，回填后注水使其密实。

(3)桩孔周边应设置5m范围的大型设备禁行区，避免大型设备对立柱的碰撞对立柱桩造成影响。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种地铁车站钢管混凝土桩施工工艺，其特征在于，包括：

S0、准备，包括：平整、硬化场地与定出桩位；

S1、桩孔施工，包括护筒(3)埋设与旋挖成孔(2)，护筒(3)的轴线与成孔(2)轴线重合，护筒(3)的轴侧外表面与成孔(2)的侧壁抵接；

S2、成孔(2)中基础桩(4)成型，包括钢筋笼的放置以及之后的混凝土浇筑；

S3、钢管柱(1)的安装，包括：钢管柱(1)的制作、钢管柱(1)的下放以及钢管柱(1)的定位，其中钢管柱(1)轴侧外表面上固定套设有定位钢环板(13)，定位钢环板(13)的轴线与钢管柱(1)的轴线重合，在钢管柱(1)下方到护筒(3)中后，定位钢环板(13)轴侧面与护筒(3)的内侧壁抵接，定位钢环板(13)上还设置有孔洞(131)；

所述S3中钢管柱(1)定位包括：

S31、钢管柱(1)牛腿方向控制钢管柱(1)的外侧表面上分别设置有调角耳板(11)以及起吊耳板(12)，在调角耳板(11)底部离护筒(3)顶达到预设值时，停止下放钢管柱(1)，然后转动钢管柱(1)，对调角耳板(11)立面轴线进行测量放线，使其牛腿方向、角度与设计牛腿角度基本吻合后，再下放钢管柱(1)；在起吊耳板(12)底部离护筒(3)顶达到预设值时，再停止下放钢管柱(1)，并转动钢管柱(1)，对调角耳板(11)立面轴线进行测量放线，使其牛腿方向、角度与设计牛腿角度基本吻合后，再下放钢管柱(1)；

S32、钢管柱(1)的垂直度检验及校正，钢管柱(1)完成下放后，使用吊垂线和水准尺检验其高出地面段的垂直度，是否满足设计要求，若有偏差，使用千斤顶校正其垂直度和桩位偏差；

S4、钢管立柱浇筑成型。

2.根据权利要求1所述的一种地铁车站钢管混凝土桩施工工艺，其特征在于，所述定位钢环板(13)至少设置有两块，并且相邻两块定位钢环板(13)之间间隔设置。

3.根据权利要求2所述的一种地铁车站钢管混凝土桩施工工艺，其特征在于，至少一块所述定位钢环板(13)处于所述钢管柱(1)靠近所述成孔(2)一端靠近端部的位置。

4.根据权利要求1所述的一种地铁车站钢管混凝土桩施工工艺，其特征在于，所述孔洞(131)至少设置有两个，并且孔洞(131)环绕所述定位钢环板(13)的轴线均匀设置。

5.根据权利要求1所述的一种地铁车站钢管混凝土桩施工工艺，其特征在于，所述S2中钢筋笼的放置之后、混凝土浇筑之前，必须对成孔(2)进行二次清理。

6.根据权利要求1所述的一种地铁车站钢管混凝土桩施工工艺，其特征在于，所述S3中钢管柱(1)下放时，钢管柱(1)内部灌注有水。

7.根据权利要求1述的一种地铁车站钢管混凝土桩施工工艺，其特征在于，所述钢管柱(1)插进基础桩(4)中后，采用振动锤振动钢管柱(1)，完成钢管柱(1)下放。

8.根据权利要求1所述的一种地铁车站钢管混凝土桩施工工艺，其特征在于，所述S2的基础桩(4)混凝土浇筑中，混凝土的初凝时间至少为八小时以上，并且钢管柱(1)的安装、定位、固定应在混凝土初凝前完成。

9.根据权利要求1所述的一种地铁车站钢管混凝土桩施工工艺，其特征在于，所述S4包括：

S41、钢管柱(1)内混凝土灌注成桩，钢管柱(1)完成安装后，待基础桩(4)混凝土终凝后，再对钢管柱(1)内进行混凝土浇筑，并且对桩孔周边一定范围内进行防护；

S42、空桩回填及桩孔防护，空桩回填在钢管柱(1)完成灌注后、钢管底混凝土强度达50％后进行，并且空桩回填分两次，第一次回填在护筒(3)拔出前，第二次回填在护筒(3)拔出后。

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