地铁车站钢支撑结构中的临时立柱施工实践 .pdf

第 22 卷 3 期 2010 年 3 月 doi 10 39696 i ssn 1674 1803 20 10 03 11 文章编号 1674 1803 20 10 0 3 0037 03 中国煤炭地质 C0 A L GE 0 L 0 GY OF C HIN A V o1 2 2 N o 3 M ar 20 l0 地铁车站钢支撑结构中的临时立柱施工实践 李 贤军 京煤集团综合地质工程公司 北京102300 摘要 对于地 下空 间超宽的地下车站 为了确保钢 支撑结构 的安全 需要设置支撑钢作 为l临时立柱 以北京望京西 站为例 介绍 了临时立柱设计及施工工艺流程 并针对格构柱尺寸狭小难以设立临时立柱 的问题 采用 了普通 焊接 钢管灌注混凝土工艺的解决 方法 关键 词 地铁 基坑 钢 支撑 支护 临 时 立柱 望 京西 站 中图 分 类 号 TU 471 1 文 献标 识码 A C on stru c ti on P rac ti c e of T em po ra ry C olum n s i n M etro Sta ti o n Steel Su p po rti n g S tru c tu re Li X i anjun Com prehensi ve G eologi c al Engi neeri ng Com pany Bei ji ng Coal Group Bei ji ng 102300 A b st rac t T o gu aran tee the safety of steel sup porti ng stru c tu res i n m etro stati on extra w i d e un dergrou nd sp ac e tem porary steel c olum ns as supporti ng struc ture are needed To take the W angji ng west m etro stati on of Bei ji ng subw ay as an exam ple i ntroduc ed desi gn an d c onstruc ti on tec hn ologi c al fl ow of tem porary c olu m n s In allu si on to sm all si ze of latti c e c olum n th us hard to c onstru c t tem p orary c olum ns the c om m on w elded ste el tu be c onc rete grou ti n g tec h nology i s used K eyw ords subway undati on pi t steel supposi ng stru c ture tem porary c olum n W angji ng w est m etro stati on 0概 况 务 拟建北京地铁 15 号线线路全长 45 8krn 共有 2 1 站 其 中望 京 西 站 为 地 下 双 层 岛 式 车 站 长 322 1m 车 站顶 板 覆 土 约为 3m 东 侧 为 双层 单 跨 的 箱形框架结构 深 16 5m 宽 22 7m 西侧结构型式为 双 层 三 跨 的 箱 形 框 架 结 构 局 部 深 19 54m 宽 37 05m 基 坑 采用 明挖 法 施 工 护 坡 桩 采用 q 800 m m的 C 钢 筋 混 凝 土 灌 注 桩 间 距 1 200ra m或 1150m m 标 准 段采 用 三 道 q 609m m xl4m m的 钢支 撑 西侧局 部深 处采 用 四道 钢 支撑 加 宽处 钢支 撑 中 部设 7 根 临时立 柱 近年来 国内外 地 铁基坑 时有 事故 发生 而 临时 立柱的施工质量关系着地铁车站支护结构的整体安 全性 临时立柱的成孔 钢筋笼下放 格构柱下放 混 凝 土灌 注 中的每个 单项施 工 质量均 能保 证 但要 保 证工序的衔接和整合 就需创新思路 尤其在混凝土 灌注工序上 针对格构柱的具体情况 最终采用普通 焊接钢管灌注混凝土 4d 就优质高效地完成施工任 作者简介 李贤军 1979 男 中国地质大学 Jr京 勘察专业 注册 岩土工程师 从事岩土工程设计 施工工作 收稿 日期 2009一 l2 18 责任编辑 樊小舟 1场地工程地质及水文地质条件 依 据勘 察报告 场 地揭 露地层 最 大深 度为 45m 根 据钻探 资料 及室 内土 工试 验结果 按 地层 沉积 年 代 成 因类型 本工 程场 地勘 探范 围 内的土层 划分 为 人工 堆积层 p 第 四纪全新 世 冲洪积层 Q pZ 第四纪晚更新世冲洪积层 Q al p1 三大层 本 场 区按地 层岩性 及其 物理 力学 性质 进一 步分 为 7 层 图 1 勘 察深 度范 围 内 共发 现 三层地 下水 第一 层为 潜水 含水层为粉土 2 层 细砂 3 层 主要接受大 气降水 管道渗漏 园林绿化浇灌及侧向径流补给 以蒸 发 侧 向径 流 向下 越 流补 给 的方式 排 泄 第 二 层为层间水 含水层为粉土 2 层 主要接受侧向径 流及 越 流补 给 以侧 向径 流方 式排 泄 第 三层 为层 间 水 含水层为圆砾 层 中粗砂 1 层及粉细砂 2 层 主要接受侧向径流及越流补给 以侧 向径流方式 排泄 2基坑护坡桩及临时立柱设计参数 望 京西站 车站 采用 护坡 桩加钢 支撑 联合 支护 体 系 护坡桩分 A 型 B 型 C 型和 D 型 其中 A 型位 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 中 国 煤 炭 地 质 第22卷 图 1望京 西 站 综 合地 质 剖 面 图 Fi gure 1 C om p reh ensi ve geologi c al sec ti on of W angji ng west m etro stati on 于基 坑加 深 处 共 97 根 桩 深 23 7m B 型位 于基 坑 标 准段 处 共 389 根 桩 深 21 7m C 型 位 于基 坑 加 宽处 北侧 共 6l 根 桩深 2O 1m D 型 位 于基 坑加 宽 处南侧 共 37 根 桩深 21 7m 其中 A 型 B 型 C 型 灌注桩配筋主筋为 20q 28 D 型灌注桩配筋主筋为 22qo28 全部为均匀配筋 加强筋全部为 qo20m m 间 距 20m 螺旋筋 全部 为 q 14m m 间距 lOOm m 标 准段 采用 3 道钢支撑 加深处 四道钢支撑 加 宽处 设 三道 钢支 撑 第 一道 p609m m 16m m 的无缝钢管 共有 12 根 设计轴力 687kN 预加轴力 300kN 第二道 q 630m m 16m m 的无缝钢管 共有 12 根 设计轴力3 083kN 预加轴力l 235N 第三道 q 630m m x16m m 的无缝钢管 共有 12 根 设计轴力 3407kN 预加轴 力 l 440kN 第一道钢支撑加两端的固定端和活动端 单根 重 量 10 5 t 钢 管 两 端 铰支 在 自重情 况 下 有 一 个 向下 的挠 度 挠度 值 为 0 25m 施 工 中 添加 预 应 力 由于制作 施工等的偏差 力可能不在一个平面上 这就导致一个附加弯矩 即使偏差在允许范围内 由 于 预加轴 力非 常大 导致弯 矩相 当可观 进而 挠度加 大 本来 0 25m 的挠度 基坑 支护就 不允许 添加 预 应力后挠度又加大 所 以为了保证加宽处钢支撑结 构 的安全 必须采 取 临时立柱 支撑钢 支撑 相 当于在 钢管 中间施加一 个 向上 的力 以减少 挠度 确保安 全 性 第二道 第三道单根重量 10 9 t 三道钢支撑总 重量 388 t 每道 钢支撑 下设 纵 向联系 梁和剪 刀撑 梁总重 量 17 t 剪刀撑 总重量 7 t 7 根 临时立 柱需 承 受 388 17 7 412 t 的 重量 每 根 需 承受 58 9 t 不 包括其 自重 由于基坑 开挖完 毕后 只有 基底 以下 的土层能 给临时 立柱提 供承 载力 故 设计 提 出 临时立柱 钻孔 深度 为 基 坑 开 挖深 度 再 向下 13 00m 即基底 向下 13 00m 本次 7 根临时立柱实际钻孑 L深度为 3O 39 30 80m 孔径 1 00m 基坑底部以下的 13 00m 灌注 C25商 品混 凝 土 基 坑 底部 以下 0 05m 处 安置 钢 筋 笼 笼 长 9 0m 钢筋 为构 造 配 筋 主 筋 为 14qo20 加 强 筋为 ho20m m 间距 2 00m 螺 旋筋 为 qol4m m 间距 lOOm m 主筋保护层 70m m 钢筋笼外径为 qo860m m 由 4 根 140m m xl40m m xl6m m 的角钢 外贴 360m m 300m m 10 800 的缀 板焊 接成 460m m 460m m 的格 构 柱 钢支 撑所 有重量 通过格 构柱 向下传递 格构 柱 长度 为 18 7m 插 入混凝 土 中 3 0m 临 时立柱 采用 旋 挖钻 机 成孑 L 终 孔后 吊装 钢 筋笼 格 构 柱 再灌 注 混 凝 土 最后 回填 中粗砂 3施 工流 程 根据本 标段 车站地 质情况 采用 旋挖 钻机成 孔 施工 工艺 流程如 图 2 所 示 3 1 桩位放 样 施工前 首先复核原始设计数据 准确无误后实 地放样定出孔位 并定出沿桩位纵横轴线交叉的控 制桩桩位 护筒埋设后 稳定钻孔 使钻机顶部 的起 重滑 轮槽缘 的铅 直线对 准桩位 中心 并用 经纬仪 精 确校 核 由于地 质条件 较复杂 钻头 在钻进 的过程 中 可能会偏离 中心 所以在钻进过程中每个作业班通 过控制桩检查桩位 如有偏差及时调整钻机位置 确 保孔位 偏差在 允许 范 围以 内 3 2 护 简制 作 安 装 钻孑 L灌注桩施工采用钢制护筒 用厚 4 6ra m 钢 板制作 焊接成整体 护筒每节高 1 5 2 0m 侧壁留 有 20c m x20em口作 为泥 浆流 出 口 最下 一节 护筒 下 端设刃脚 护筒埋设时 应计算好护筒的长度 并要 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 3 期 李贤军 地铁车站钢支撑结构 中的临 时立柱施工实践 39 施工准 备 清孔 钢筋镌格 上 占 构住韵 作 钻机位置平整 安放钢筋 笼 占 格构柱 r 导 测量定位放样 士壮 I 管 试 i 拼 打 钻机就位 压 i P 制 压 入护壁 燕往水 俭 作 混 护 I 1 r 凝 筒 拔 除 护 筒 土 钻 进 L 拌 合 运 输 桩 头凿除 桩基 试验 图 2施 工 工 艺 流 程 图 F i gure 2 C onstru c ti on tec hnologi c al fl ow c h art 求焊接牢固 根据地质情况控制标高 用旋挖钻机将 护筒击 入地层 3 3 钻子 L 本 1lI 程护 坡桩 钻孔 的质量要 求 如下 桩位偏 差 不 得大 F 5c m 垂直度 偏差 不 得大 于桩长 的 1 3 4 清子 L 清孔采 用抽 渣法 终孔 后用 抽渣 筒清孔 直 到用 手 摸 泥 浆 无 2 3m m 大 的 颗 粒 且 其 密 度 为 1 15 1 20g c m 清渣时 及时向孔内注入清水或纯泥浆 保 持孔 内水 头 避 免坍孔 待 钢 筋笼 格 构柱 安装 完 毕后 检 查孔 底 沉渣 厚度 如不 符 合要 求 需 采 用 空 气 吸 泥机进行 二次清渣 直到 符合 要求 方能 进行 水 下混 凝 土灌注 施工 3 5 吊放 钢筋 笼 格构 柱 钢筋 笼在运 输 吊放过 程 中严 禁高起 高落 以 防 弯 曲扭 曲变 形 钢筋 笼入孔 时 对准孔 位徐 徐轻 放 避免 碰撞孔 壁 格构柱 中心 与钢筋 笼 中心重 合 格 构 柱插入钢筋笼 内 2 95m 格构柱与钢筋笼采用 4 根 tp14m m 钢筋 在孔 VI帮焊 下 放过 程 中如遇 阻 不 得 强 行下入 查 明原 因 处理 后继 续 下放 钢筋笼 与格 构 柱 的位 置采 用桩 位 放 样时 的控制 桩 来 控制 方 位 方位准确后 固定吊筋 通过吊筋长度来保证格构柱 与 钢筋笼 的深 度 3 6 水 下混凝 土浇 注 南于 格 构 柱 内部 净 空 尺 寸 为 408m m x408m m 目前 灌 桩 市 场 主 要 采 用 qo300m m 的 导 管 灌 注 混 凝 土 如果 采 用 q 300m n 的导 管 灌 注 导 管 两 侧 缝 隙 仅为 54m m 考虑格构柱及导管的垂直度偏差 那么 实际缝隙不大于 20ra m 而 C 混凝土的石子公称粒 径 就 是 20ra m 所 以从 技术 上否 决 了该 方案 第一根临时立柱 采用调整混凝土参数 即坍落 度 180 200m m的豆 石混 凝 土 调 整施 工工 序 下 放 钢筋笼后不是立即再下放格构柱 而是灌注混凝土 即钻机 成孔一 吊放钢筋 笼一 灌注 混凝 土一 吊放格 构 柱一 回填 中粗 砂 这样 做 的好处 是 旋 挖 钻机成 孑 L 吊放 钢 筋笼 灌注 混凝 土 这 与普 通 的灌 注 桩施工 工 序 一 样 工人 熟 悉流 程 技 术人 员 也 清楚 质 量状 况 只是最后增加 了一个吊放格构柱 格构柱 自重 3t 长 度 18 7m 钢 度 非 常好 原 本认 为 调 整 混 凝 土 参 数 格构柱凭借 自重就能轻松插入混凝土土中 但是 实际效果是格构柱凭借 自重可以插入 1 5m 深 现场 临 时 采 用 旋 挖 钻 杆 强 行 压 入 也 只 能 向下 再 压 人 0 5m 之后 格构 桩端 部变形 无 法再压 人 事后 分析 格构柱在泥浆中有浮力 削减了一部分 自 重 地 层中有砂层 时间长了 泥浆 中的砂子沉淀了 格 构柱 四 面都 焊 有 360m m x300m m x10m m的缀板 间 距 800m m 格构 柱插 入 混凝 土 3 0m 也就 是 3 0m 的 混凝 土 中共 有 l6 块 缀板 因而 摩 阻力增 大 经 过技 术 经济分 析 比选 总结第 一根 临时立 柱 的不 足之处 最终 提 Ij了图 2 的施丁 T 艺流程 针对 导 管 问题 提 出采 用现 场制作 导 管 材 质选 用普通 外 径 q 2 19rnm 壁厚 4m m 的焊接 钢管 通过 焊接 将定 长 6 0m 的钢管制作成 30 0m 的整体导管 导管使用前 需 经过通 球 棚压水 试验 确保 无漏 水 无 渗水 时方 能 使 用 使用 时 导 管采 用 25T 吊车 整 体下 人 钻孔 中 导 管下 口至距 孔底 0 5m 处 浇筑 砼过 程 中提升 导 管 时 严禁 将 导 管提 离砼 面 尽 量 一次 灌 注 成功 否则 采用电焊切割拔 出来 的多余钢管 但应保证导管埋 人 混凝 土 中 2 4m 切剖下 来 自 刑管 不得 重复使 用 导 管长 度不 够需 用新 钢管接 上 焊接 质量 应满 足施 工 要求 灌 注接近 桩顶 标高 时 严 格控 制计算 最后 一 次 浇筑砼 量 使 桩顶 标 高 比设 计标 高高 出 0 5 0 8m 以保证桩 头质 量 剩下 5 根 临时 立柱一 次 浇筑成 功 一根 临时立 柱 中途切 割导 管 但 导管埋 深 符合设 计及 规范 要求 4结 语 地铁车站钢支撑结构中的临时立柱承担了钢支 撑的重量及其预应力的向下方向分力 关系着地铁 车站的施T 安全 稍有不慎就可能造成重特大安全 事故 影响 周边建 筑 物 构 筑物 市政 管线 城市 道路 等的安 全 下转第49 页 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 3 期 田忠斌 高精度三维地震勘探关键技术研 究及应用 49 释技术来提高三维地震勘探的精度和准确率 通过产 学 研相结合 煤炭企业 物探队伍 科研院校之间加强合作 联手攻关 取得 了显著的成 效和重大阶段性成果 高密度采集技术 层析反演静 校正技术 叠前时间偏移技术 岩性反演解释技术 从采 集到处 理到解 释 各个 环节 的技 术突破 构成 了 适合 中西部 煤炭 资源勘 探 的高精 度三 维地震 勘探 技 术 在野外施工过程中要建立完善的质量保证体 系 要保证专业技术人员到位 保证设备到位 保证 资金到位 采用合理得当的观测系统是资料处理工 作 的前提 在衔接 好 野外施 工工 序 的同时 必须 实测 炮检 点偏移 位置 和高程 必 须做好 测量 资料 的检 查 工作 确保测量资料的准确性 是地震勘探基础之基 础 选择并研制有效的成孑 L工具 确保好的激发层 位 努 力提 高资料 信噪 比 是 一切之 基础 目前 这些技术已经在全国广泛推广使用 极 大提高了煤炭地质勘探的精度 准确率和解决地质 问题的能力 为煤矿建设 安全生产 高产高效提供 了更加可靠的地质保障 取得了重大的社会效益和 决策 效益 对 开发利 用好 我 国西部 煤炭 资源 提高 国 家能源保障程度将产生重要而深远的意义 也更加 巩 固和 确保 了我 国煤炭 三维 地震勘 探技 术在 国际上 的领 先 地位 参 考文 献 1 宋玉龙 谭绍泉 胜利油 田高精度地震勘探采集技术及应用实例 J 石油物探 2004 o4 2 赵谱 武喜尊 高密 度采集技术 在西部煤炭 资源勘探 中的应用 J 中国煤炭地质 2008 20 06 31 田忠斌 山区地震成孔 工具研究 J 中国煤 炭地质 2008 20 06 4 杨文军 段云卿等 层析反演静校正i J 物探 与化探 2005 01 5 王建青 叠前时间偏 移技术在潞 安矿 区的应用 J 中 国煤 炭地质 2008 20 06 6 孟宪 民 蒋维平 波阻抗反 演技 术及其应用效 果 J 中国煤 炭地质 2009 21f01 上 援 第 39 贞 2009 年 9 月望 京西站 基坑 开挖 到底 12 月车 站主 体 2007 33 18 结构施工完毕 估计 2010 年 1 月临时立柱将拆除 2 朱敢平 某 地铁基坑事故处理与思考f J1 中国 西部科技 2005 8 整个工程质量符合设计及施工规范要求 不足之处 3 张志勇 郭庆是汪玉乐 等 地 铁车 站基坑支撑设 计与分析 JJ 城