CN114635450A - 盖挖车站永久钢管结构柱施工工法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了盖挖车站永久钢管结构柱施工工法，涉及盖挖车站永久钢管结构柱施工技术领域。本发明至少包括以下步骤：第一次测量放线，在桩机就位后，采用桩机破路，并埋放护筒和基础桩，对埋放好的护筒进行测量复核，形成基础桩施工填。本发明在施工工法中的钢管柱为一次施工成型钢管柱，作为后期结构柱使用，采用一根工具柱连接后插入到主体结构柱的位置，插入完成后将工具柱进行割除，避免了传统格构柱站内割除的施工困难，简化了施工过程,且在施工工法中采用钻孔灌注桩采用36h超缓凝混凝土，为钢管柱插管施工预留了充足的施工时间，但又保证了施工进度。

Description

盖挖车站永久钢管结构柱施工工法

技术领域

本发明涉及盖挖车站永久钢管结构柱施工技术领域，具体为盖挖车站永久钢管结构柱施工工法。

背景技术

地铁开辟城市的地下空间，节省了城市的土地占用，减少了噪音，很大程度上减轻了城市的交通压力，地铁建设成为了城市交通的主要形式，伴随着地铁施工的发展，地铁建设的周期长等特点，给城市交通带来了越来越大的压力，为减轻地铁施工对城市交通压力，盖挖施工大幅的减少了地铁施工占道时间。相比于传统的采用格构柱作为顶板支撑结构，以钢管柱作为顶板支撑结构具有一次成型、精度高、承载力强的特点，但正因如此，钢管柱作为后期车站主体结构的结构柱，施工精度是其施工的最重要控制部分，钢管柱插桩过程，施工精度较高，但是，现有的工法所采用的的为传统的吊车吊装，自重下沉的方式远不能满足施工精度的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供盖挖车站永久钢管结构柱施工工法，以解决现有背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：盖挖车站永久钢管结构柱施工工法，至少包括以下步骤：

第一次测量放线；

在桩机就位后，采用桩机破路，并埋放护筒和基础桩，对埋放好的护筒进行测量复核，形成基础桩施工；

钻孔后形成成孔；

对成孔进行一次清孔；

在清孔后吊放钢筋笼；

在吊放完成后进行二次清孔；

进行二次清孔后进行混凝土浇筑；

在混凝土浇筑完成后进行二次测量放线；

此而是将在将钢管柱和工具柱进行焊接后将钢管柱进行吊装和拆入；

并将工具柱进行切割；

回填。

优选的，所述混凝土浇筑过程中包括以下步骤：

新鲜泥浆制备；

新鲜泥浆存储；

对钻孔内进行注浆；

注浆中多余的孔内泥浆进行回收；

回收的泥浆通过滤沙机进行处理，处理后的废料出渣，好的后形成净化泥浆；

加料拌制再生泥浆后存储，直至需要后配合对钻孔内进行注浆。

优选的，所述护筒的长度为八米，便于满足人员下井割除工具柱需求，基础桩处设置有四根声测管和两根注浆管，便于后期对基础桩成桩质量进行检测和注浆加固，所述基础桩采用C35超缓凝混凝土，初凝时间为36h，便于插桩施工。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明在施工工法中的钢管柱为一次施工成型钢管柱，作为后期结构柱使用，采用一根工具柱连接后插入到主体结构柱的位置，插入完成后将工具柱进行割除，避免了传统格构柱站内割除的施工困难，简化了施工过程；

2、本发明在施工工法中采用钻孔灌注桩采用36h超缓凝混凝土，为钢管柱插管施工预留了充足的施工时间，但又保证了施工进度；

3、本发明通过具有6个自由度的插管机器将钢管柱插入到已浇筑完混凝土的钻孔灌注桩内，能保证钢管柱在标高、水平位置上、垂直度上均有较高的施工精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明整体的工法示意图；

图2为本发明混凝土浇筑的示意图；

图3为本发明钢管柱、工具柱连接方式及精度控制方法的示意图；

图4为本发明护筒复核的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一：

请参阅图1：

盖挖车站永久钢管结构柱施工工法，至少包括以下步骤：

第一次测量放线；

在桩机就位后，采用桩机破路，并埋放护筒和基础桩，对埋放好的护筒进行测量复核，形成基础桩施工；

钻孔后形成成孔；

对成孔进行一次清孔；

在清孔后吊放钢筋笼；

在吊放完成后进行二次清孔；

进行二次清孔后进行混凝土浇筑；

在混凝土浇筑完成后进行二次测量放线；

此而是将在将钢管柱和工具柱进行焊接后将钢管柱进行吊装和拆入；

并将工具柱进行切割；

回填。

请参阅图2：

混凝土浇筑过程中包括以下步骤：

新鲜泥浆制备；

新鲜泥浆存储；

对钻孔内进行注浆；

注浆中多余的孔内泥浆进行回收；

回收的泥浆通过滤沙机进行处理，处理后的废料出渣，好的后形成净化泥浆；

加料拌制再生泥浆后存储，直至需要后配合对钻孔内进行注浆。

施工准备:

1、技术准备

开工前，做好本实施例中涉及的施工方案、工艺的编写、报审与论证工作。技术先导，技术指导施工，开工前做好施工交底，对危大实施例中进行安全交底。

2、机械、材料准备

对进场的机械进行排查，施工中使用的200t履带吊、100t履带吊做好进场验收，检查起重吊装扁担，增加对小型机具的管理。对钢筋原材、机械连接套筒和泥浆材料进行见证取样，实验合格后方可使用。

3、场地布置

提前规划好施工场地，避免钢筋笼吊装行走过程中出现安全事故。合理规划泥浆池位置、钢筋加工平台位置，保证现场有序施工。

基础桩施工

基础桩采用传统基础桩施工方法，但较常规基础桩有以下几点区别：

1、基础桩护筒长度8m，满足人员下井割除工具柱需求

2、每根基础桩设置4根声测管，两根注浆管，便于后期对基础桩成桩质量进行检测和注浆加固。

3、基础桩采用C35超缓凝混凝土，初凝时间为36h，便于插桩施工。

钻孔灌注桩配筋详见表钻孔灌注桩技术参数表：

①钢筋主筋混凝土保护层厚度不小于70mm，主筋连接采用机械连接形式，其他钢筋连接应采用焊接。

②在每个钢板箍上加焊三根φ25钢筋，形成等边三角形支撑。

③有效桩顶以下6m范围内螺旋箍筋间距100mm，其余范围螺旋箍筋间距150mm。

④钢筋笼底部500mm范围内按1：10收成闭合状。

钢管柱工具柱焊接:

施工中钢管柱柱顶标高为盖挖顶板下标高，与地面距离约为5m，钢管柱上方需设置工具柱，利用HPE液压垂直插入机工具柱控制钢管柱压入精度、垂直度等。

本实施例中工具柱长度约为11m，直径为840mm，采用t＝20mm钢板卷制而成，考虑到法兰连接工具柱与钢管柱会出现垂直度偏差，本实施例采用焊接法连接，施工完成后再进行割开，每次割开均会损耗0.5m左右工具柱。

钢管柱、工具柱连接的精准度为钢管柱施工控制的第一步，只有当钢管柱、工具柱形心线垂直时，才能保证钢管柱插入后的精度。工具柱与钢管柱连接采用传统的垂直度控制方法，一次性焊接完成，避免中途因热胀冷缩使钢管连接处出现偏差；

施工时，将工具柱与钢管柱放置四个调平装置上，人工在工具柱与钢管柱焊接四根(A12，长30cm)钢筋，同截面处钢筋垂直，在末端用尼龙线连接，使用千斤顶调整工具柱与钢管柱姿态至尼龙线到柱子每一个点的距离相等，迅速将工具柱与钢管柱对称点焊固定，最后对称满焊，期间不停顿。考虑到柱内浇筑混凝土施工，为避免钢管柱出现气密性差的情况出现，将钢管柱法兰连接处满焊。

如图3所示：

在钢管柱下端及工具柱上端各焊接一根钢筋，根据钢管柱和工具柱的材料厚度，保证L1＝L3+2，同时，根据L2处套接钢管直径和材料厚度，保证L1＝L3+2＝L2+22，则可以保证此方向钢管柱和工具柱的形心线重合。在钢管90°方向按照此方法类推，则可保证两个

方向钢管柱和工具柱形心线重合。

护筒埋设与钻孔成桩：

护筒加工，为了准确固定桩位，防止孔口坍塌、保障人工切割工具柱安全，钻孔前先埋设护筒，因天津土体大多为黏土，考虑到人工切割工具柱时需下井作业，本实施例中工具柱采用长6m厚度为4mm的钢护筒。

如图4所示，进行护筒的复核；

钻机钻孔成桩，护筒埋放完成后，测量放线，仍然使用十字交叉法定位桩心，此时记录护筒至桩心的距离h1、h2(h1、h2相互垂直)。

钻头采用土层双底捞沙钻斗钻机就位后调定位系统、垂直度控制系统初始值，然后后开始钻孔，孔径2.2m，孔深47m，用泥浆护壁，成孔范围内土层主要包括杂填土、粉质粘土、粘质粉土、粉砂，平均成孔时间在6～8h。在现场施工中约40m位置遇上砂层，为避免塌孔，施工中选择静置10-12小时再进行钻孔。静置期间进行泥浆循环，并定时进行钻挖机掏底防止塌孔。

第一次清孔：待成桩后，进行第一次清孔，采用旋挖机对底进行反复清理，期间反复上提、下放旋挖钻头，使孔内泥浆均匀分布。清底后进行泥浆检测，合格后方可下放钢筋笼，若不合格进行泥浆循环置换泥浆，防止因泥浆密度过大导致钢筋笼下放不到位。

超声波测孔。为检测孔的质量与深度，采用超声波测孔的方式对孔深与垂直度进行检测。超声次数根据现场实际情况而定，一般测两次。

钢筋笼吊装与浇筑基础桩：

钢筋笼吊装。采用200t履带式起重机(主吊)+100t履带式起重机(次吊)配合进行吊装。主笼与辅助笼分2次吊装，主筋采用焊接连接。桩基钢筋笼分节焊接完成后，分节固定注浆钢管。

下放导管与桩基础浇筑。待钢筋笼吊装到位后安装浇筑导管，利用导管进行第二次清底、泥浆循环。基础混凝土采用C35 P10水下缓凝36h混凝土。浇筑混凝土时，先利用大斗存放约3方混凝土，进行浇筑前封底。更换小斗进行埋管浇筑混凝土，混凝土浇筑要连续施工。接近基础桩顶时，为保证桩长，按照0.5m进行超灌。管住结束后采用人工打捞混凝土检测是否达到桩顶位置的方法进行检测。

钢管柱吊装与插桩：

HPE液压机组装、调试。采用200t履带式起重机将HPE液压垂直插入机吊装就位，HPE液压垂直插入机就位后，测量人员与施工人员共同复核压管机平整度、孔位中心偏差，满足要求后方可吊装钢管柱。

吊装钢管柱。钢管柱与工具柱在地面拼装完成后再整体吊装，总长26.38m，采用200t履带式起重机(主吊)+100t履带式起重机(次吊)配合进行吊装。钢管柱吊至竖起状态时，拆除辅吊吊具，撤离辅助吊车。移动主吊将钢管柱缓慢放入HPE液压机内。

采用HPE液压垂直插入机插入钢管柱。钢管柱吊放至HPE液压垂直插入机内，由HPE液压垂直插入机抱紧钢管柱，本实施例中采用两台经纬仪进行垂直度控制，在垂直方向内观测钢管柱姿态，调整拆入机钢块位置达到钢管柱垂直。开始下放钢管柱时，由于自重，钢管柱能自由下入孔内一定深度；当浮力大于钢管柱重量后，由HPE液压垂直插入机将钢管柱抱紧，按照从下到上的顺序依次松开液压定位器，下压力将钢管柱下压插入孔内；当插入钢管至工具柱位置时，在顶板法兰处安装定位器，根据测得h1、h2的数值进行水平方向设定初始值。如不符合要求可调整HPE液压垂直插入机的水平度，直至钢管柱垂直度满足要求。在工具柱柱上提前标记插入终止标高，压入至设计标高前应减缓压入速度，确保钢管柱标高满足设计要求。

钢管柱插入至设计标高后为防止钢管柱倾斜，应严禁移动插管机，通过时间(混凝土初凝时间)及同条件试样混凝土双控制指标，选择插管机撤离时机(一般在36h左右)。HPE液压机移位3h后，在钢管柱与孔壁之间回填碎石至钢管柱柱顶标高，并采用泥浆泵将孔内泥浆全部抽排干净。抽排完成后，立即解除工具柱与钢管柱的连接(人工进入孔内，用氧气乙炔，采用切割的方式将工具柱从钢管柱割除)。

声测检测与试桩检测：

声测检测

为保证成桩质量，对钢管柱基础桩进行声测，声测的结果显示成桩质量与深度是否达到设计要求。声测检测为100％检测。

试桩检测

为验证单桩竖向抗压极限承载力是否满足设计要求，施工前，分别施作了2根试验桩，进行自平衡静载试验检测。自平衡试验结果表明，试验桩的单桩竖向抗压极限承载力满足设计要求。

试桩钢筋笼提前安装油压荷载箱、位移线，在钢筋笼吊装至荷载箱位置时，人工将钢筋切割替换为角铁。回填时，保护好试桩的油管与位移线。

桩后注浆

桩基后注浆。钢管柱桩基础需实施后注浆以提高桩基基础承载力。后注浆管为1根桩侧注浆管、4根桩底注浆管(为节省成本，本工程采用声测管作为底注浆管)，采用钢管制作，与钢筋笼绑扎固定。注浆浆液的水灰比根据土的饱和度、渗透性确定。注浆作业在成桩2～30d后开始，当注浆压力长时间低于正常值或地面出现冒浆或周围桩孔串浆时，应改为间歇注浆，间歇时间为30～60min，或者调低浆液水灰比。

施工主要机械表

施工主要材料计划表

实施例二：

根据上述的实施一进行一种实施例的应用：

天津地铁4号线北仓站盖挖施工中，八根钢管柱设计深度47m，主要穿越地层为：砂质粉土层、粉质黏土层、粉砂夹粉质黏土层、粉砂层，在钻孔中约40m遇砂层。通过本工法中采取的措施，有效的避免塌孔，缩短了工期。通过对钢管柱精度的控制，钢管柱偏差如下表所示：

钢管柱施工最大偏差统计表

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (3)

1.盖挖车站永久钢管结构柱施工工法，其特征在于：至少包括以下步骤：

第一次测量放线；

在桩机就位后，采用桩机破路，并埋放护筒和基础桩，对埋放好的护筒进行测量复核，形成基础桩施工；

钻孔后形成成孔；

对成孔进行一次清孔，采用旋挖机对底进行反复清理，期间反复上提、下放旋挖钻头，使孔内泥浆均匀分布；

在清孔后吊放钢筋笼；

在吊放完成后进行二次清孔；

进行二次清孔后进行混凝土浇筑；

在混凝土浇筑完成后进行二次测量放线；

此而是将在将钢管柱和工具柱进行焊接后将钢管柱进行吊装和拆入；

施工中钢管柱柱顶标高为盖挖顶板下标高，与地面距离约为5m，钢管柱上方需设置工具柱，利用HPE液压垂直插入机工具柱控制钢管柱压入效果；

并将工具柱进行切割；

回填。

2.根据权利要求1所述的盖挖车站永久钢管结构柱施工工法，其特征在于：所述混凝土浇筑过程中包括以下步骤：

新鲜泥浆制备；

新鲜泥浆存储；

对钻孔内进行注浆；

注浆中多余的孔内泥浆进行回收；

回收的泥浆通过滤沙机进行处理，处理后的废料出渣，好的后形成净化泥浆；

加料拌制再生泥浆后存储，直至需要后配合对钻孔内进行注浆。

3.根据权利要求1所述的盖挖车站永久钢管结构柱施工工法，其特征在于：所述护筒的长度为八米，便于满足人员下井割除工具柱需求，基础桩处设置有四根声测管和两根注浆管，便于后期对基础桩成桩质量进行检测和注浆加固，所述基础桩采用C35超缓凝混凝土，初凝时间为36h，便于插桩施工。

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