谈地铁盖挖车站的中间桩柱施工方法.doc

谈地铁盖挖车站的中间桩柱施工方法摘 要:以北京地铁 10 号线二期潘家园站为例，介绍了潘家园站在中间桩柱施工方法以及施工中采取的一些质量控制措施，着重阐述了桩基质量控制方法、桩头处理要点、钢管桩的安装及定位三方面内容，以期为同类工程提供指导。关键词:盖挖车站，中间桩柱，质量控制1 工程概况 潘家园车站位于北京东三环南路与潘家园路交叉的十字路口处西南角，沿东三环南路南北向平行布置，偏三环路西侧，潘家园路南侧。潘家园车站的基本结构形式为地下二层四跨( 局部三层) 箱形框架结构。车站覆土厚度约 3 m，车站主体长 197 m，宽度为 30 2 m 31 6 m，底板埋深 17 4 m( 二层) 25 86 m( 三层) ，车站主体采用盖挖法施工。整个车站穿越地层主要为粉质粘土、粉细砂、中粗砂层，结构底板坐落于粉质粘土及中粗砂层上。 车站采用盖挖逆作法施工，中间设置三排中间立柱，中间立柱为700 mm 钢管混凝土永久柱，永久柱下部为1 800 mm 钢筋混凝土钻孔灌注桩桩基，钻孔深度约 52 m，桩基 35 m。2 中间桩柱施工流程 中间立柱流程图如图 1，图 2 所示。3 中间桩柱质量控制要点3 1 桩基施工质量是工程控制难点 深大钻孔桩施工难度大，质量控制难度大，重点控制以下三个方面: 1) 钻机选型。在施工中，需首先解决钻孔灌注桩中间桩施工阶段设备选型的问题，要首先保证选用足够数量的适合本工程地质，同时适合于本工程的特点( 钻孔灌注桩桩长 52 m，桩径最大1 800 mm) 的机械设备及时投入到本工程的施工中去。 选择 TRM220 钻机作为中间桩成孔作业机械，相关参数见表1。 2) 成孔质量。施工过程中，采取切实有效的措施，控制钻孔的垂直度。中间桩柱钻孔深度大，钻孔过程持续 12 h，成孔垂直度要求高，允许偏差在 3以内。在钻孔的过程中，采用全站仪和经纬仪对钻杆的垂直度进行实时检查纠偏。钢管柱最大法兰半径为 650 mm，钢套管半径 794 mm，允许护筒偏差量小，成孔的垂直度直接影响钢管柱能否顺利安装。因此在钻孔过程中应实时掌握钻进的垂直度，如有偏差，立即修正。钢筋笼长 35 m，钢护筒长约 21 5 m，有 4 5 m 与钢筋笼搭接，分为钢筋笼、钢护筒( 提前拼装完成) 两节下放孔内，在孔口法兰连接。 3) 桩底沉渣及水下混凝土质量。钻孔桩桩体的沉降将严重损害中间立柱的安装精度，并可能引起结构的不均匀沉降现象。为此，必须加强钻孔灌注桩的清底工作。清孔分两次进行，第一次沉渣处理的时间为终孔停钻后，主要方式为向孔底压入新泥浆，并用导管上下提动搅起沉渣。第二次沉渣处理的时间为混凝土灌注之前，采用空气升液排渣法或空吸泵的反循环方式。 水下混凝土的和易性、泌水性、流动性、抗渗性等技术指标均应满足规范要求。水下混凝土的灌注机具，包括导管、储料斗/隔水阀等在施工前要认真检查，以保证其良好的使用性能。混凝土灌注过程中严格按规范要求控制混凝土的初灌量、埋管深度、起拔导管的时间等施工参数并保持混凝土灌注的连续性，保证超灌高度。3 2 桩基桩头处理控制要点 桩基混凝土浇筑采用水下混凝土浇筑，混凝土顶标高在车站基坑底标高( 上接钢管柱) ，上部空孔段采用钢套管护壁，桩基混凝土浇筑完成并初凝后，抽排钢套管内泥浆，人员下到钢套筒底凿除桩基顶部浮浆，空孔段高约 17 m，人员上下难度大，钢套管(1 620) 内空间狭小，桩顶浮浆量大，厚度达1 m 左右，约2 m3浮浆，处理难度大，是钢管柱施工难点之一。针对桩头处理的特点采取以下措施: 1) 钢套管高出地面不少于300 mm，人员上下采用软梯，并系安全绳，在下孔前用探测仪探测孔内是否存在有害气体，继续对孔内压风，保证孔内新鲜空气，吊斗上下时，孔内人员顶部有防护措施等; 2) 桩混凝土终凝后即开始抽除泥浆，争取在浮浆强度低的时间段内清除，在保证质量的前提下以减小该工序的难度，缩短施工时间; 3) 桩头凿除到新鲜混凝土面位置，并及时将凿除掉渣土清理吊出钢套管，严禁将小块渣土遗留，保证混凝土在此处的连接质量。3 3 钢管柱的安装与定位控制要点 钢管柱定位主要控制以下方面: 1) 钢管单节垂直度及拼装。钢管柱在加工厂加工，对卷板工艺优化，对加工过程进行控制，保证单管的垂直度，钢管分节安装，对接位置的肋板焊接时，先将两节钢管吊装到焊接平台，对接位置用钢卡锚固，然后开始焊接，避免因焊接引起钢管变形弯曲，两节钢管焊接并冷却后，检查钢管的垂直度。 2) 钢管下口的定位。现场安装过程中需要对钢管下口和上口分别定位，受工艺限制，下口采用安装自动定位器定位，上口采用花篮螺栓调整定位。 自动定位器定位流程图如图 3 所示。 钢管柱的直径 700 mm，壁厚 20 mm，内径 660 mm。自动定位器呈十字锥形，固定边与水平面所成的直角误差在 1以内。其锥底宽度比钢管内径小 6 mm。定位器尺寸、安装见图 4，图 5。 定位器用于钢管柱下口的三维定位，使用投点仪确定平面位置、掉钢尺确定高程的方法。现场在桩顶浮浆凿除后，测量人员核查定位，并检查钢套管空间是否满足钢管安装。定位器通过带有可调滑槽的连接器与钢套管连接，定位完成后，浇筑第一次高标号细石混凝土到定位器的标高，再一次复测，合格后方可下放钢管柱。 3) 钢管上口的定位。钢管柱下放后对上口进行定位，在钢管柱顶部及相应标高的钢套管上焊接临时挂钩，利用三个花篮螺栓将钢管与钢套管连接，调整花篮螺栓，实现钢管柱的定位( 见图6) 。 4) 后续施工过程中钢管柱位置的稳定。在顶板浇筑前，钢管柱是长悬臂柱，抗侧向变形能力差，因此在钢管柱与孔壁之间均匀填细砂，使钢管周围均匀受力，避免偏载。 后序施工过程中，严禁机械设备碰撞钢管柱，钢管柱周边土方开挖则尽可能对称开挖，在钢管柱周圈05 m 范围采用人工清理。4 效果评价 目前该工程主体结构基本完成，中间柱施工均满足要求，实测钢管柱沉降值、差异沉降、垂直度等均满足允许值，施工效果良好。5 结语 从施工效果分析，中间桩柱施工控制难点在于精度控制，施工关键工期在于桩顶浮浆的处理，施工成败在于沉降和差异沉降的控制。就本工程中间桩柱施工情况，笔者认为有以下几方面值得进一步优化改进: 1) 宜预留足够的