后插法钢管柱高精度一次性定位施工工法

后插法钢管柱高精度一次性定位施工工法目前我国许多大中型城市地铁项目纷纷上马，在国家大力倡导和谐发展的今天，参建各方都会十分注重降低地铁建设过程中对周边环境的影响，采用盖挖逆作法进行地铁车站施工，在交通疏解、周边建筑物变形控制等方面有很大的优势，得到广泛运用。在部分地铁车站支撑钢管柱施工时，往往因地下水位高，直径较大的钢管柱底部封闭插入桩基混凝土时浮力大，钢管柱的自重相对变轻，造成钢管柱难以靠自重插入到位，即使靠自重插入，插入精度也无法满足要求，如何较好地控制大吨位钢管柱施工精度，成为盖挖逆作法地铁车站施工技术难题之一。xx集团三处有限公司在xx综合交通枢纽项目施工中，结构中间柱为钢管混凝土柱，桩径1.6m，钢管柱长度达45m，钢管柱最重约90t，插入混凝土深度最大达16m，施工15mm，垂直度误差不超过1/1000，结构采用盖挖逆作法施工，钢管柱采用后插法施工配合全回转工装平台精确定位，较好地解决了以往施工精度差、高危险性以及混凝土插入困难等施工难题，同时大大提高了施工进度，经在施工中不断总结与实践，形成了本施工工法。2.1施工精度高。全回转工装平台定位后将钢管柱吊装插入两个垂直液压装置内，加设抱箍，利用水平调节器和垂直调校装置进行微调，定位准确后进行插入，过程中通过垂直传感器随时掌握钢管柱的垂直度情况，随时调节。2.2施工工效高。随着工艺熟练度的不断增加，每根钢管柱的安装时间均可控制在2小时左右，仅为人工安装法的1/2，大大节约了工期。2.3简化工序，节约成本。本工艺研发简化了施工工序，钢护筒的长度从30米降低至8米，同时降低了钢护筒的损耗，将施工成本降到了最低限度。2.4增设的两组垂直液压装置有水平调校功能，在钢管柱上安装垂直传感器，整个装置通过电脑操作系统进行数据监控及水平位置调节，最小调节单位以mm计，可以满足设计精度要求。2.5运用本工艺进行钢管柱定位安装，操作人员无需下至护筒底部的危险作业，避免了人工地下作业的安全风险，大大降低了现场安全管理的压力。本工法适用于各类复杂地质条件下超大型基坑的高精度大重量钢管柱施工。钢管柱施工采用旋挖钻机+全回转工装平台定位技术，旋挖钻机钻孔时，通过超声波设备及机身自带垂直度监测系统对成孔垂直度偏差进行控制；钢管柱采用全回转工装平台进行安装，通过在全回转工装平台进行垂直度控制，确保钢管柱垂直下放，且无偏离轴线的平面扭转，为后续开挖后对接各层型钢梁提供有利条件。施工过程中采用多点起吊，控制超大型钢管柱起吊过程中的弯曲变形。针对钢管柱垂直度不满足要求的情况，及时采用全回转工装平台对钢管柱进行纠偏，保证钢管柱垂直度。5.1施工工艺流程图5.1-1大重量钢管柱施工工艺流程图5.2施工要点5.2.1施工准备1、进场前准备钢管柱进场前先行在现场加工钢管柱存放对接平台，因钢管柱截面尺寸不一，平台必须保证整体水平并具有高度调节功能。2、进场检查钢管柱进场后，项目质检员对每根钢管柱的垂直度、直径、长度、壁厚等数据进行实测并进行焊缝探伤检测，合格后报监理工程师验收。3、钢管柱与工具节拼装验收合格的钢管柱，与工具柱拼接。钢管柱及工具柱吊放在拼装平台上，通过水准仪、全站仪对钢管柱和工具柱连接的平整度、顺直度进行校正，通过法兰螺栓连接，法兰与法兰连接处填塞钢垫片以保证工具柱和钢管柱同心同轴。4、测量定位根据设计图及现场控制点、高程点，进行桩位放样，指导旋挖钻机就位。5、现场根据施工组织情况制作泥浆箱，配置钻孔所需泥浆。5.2.2钢护筒埋设护筒采用钢护筒，用钢板经卷制焊接而成。护筒内径比桩径大20cm，高度根据不同桩位处地质情况确定。考虑现场及地质情况，本工程靠近车行道方向的围护桩全部采用长护筒，靠近非机动车道的围护桩分段先进行试桩，若试桩出现塌孔及混凝土超灌，则本段后续围护桩也采用长护筒。护筒露出地面部分开设1～2个溢浆孔，护筒排浆口和泥浆沟相通。护筒间连接时，要求对焊平直，密封性好。护筒埋设使用振动锤锤击的方法，先将场地平整，钢护筒整体焊接，使用振动锤在桩位处安设护筒，护筒与坑壁之间用粘土填实。埋设好的护筒后，使用十字护桩对护筒位置进行复核，平面偏差不大于50mm，竖直倾斜度不大于1/200。5.2.3钻机就位旋挖钻机机位处地面应坚实平整，钻机移动至施工桩位处，保证钻机处于水平状态，钻机桅杆垂直，钻头中心位置对准桩位中心点。5.2.4钻孔开孔时，要保证钻头对准桩位，防止出现斜孔现象和桩位偏差，应使初成孔壁竖直、圆顺、坚实。土层采用捞砂斗钻进成孔，岩层采用牙轮钻头及入岩筒钻分三序扩孔钻进，分别为1.5m孔径、2m孔径、2.5m孔径。起初，钻机要轻压慢转渐渐进入，待钻头全部进入地层后方可加速钻进。开孔及整个钻进过程中，始终保持孔内泥浆高于地下水位1m，并低于护筒顶0.3m，以保持足够的泥浆压力以保持孔壁稳定，在钻进过程中取渣和停钻后，应及时向孔内补充泥浆，保持孔内水位高度、泥浆比重及粘度。5.2.5成孔验收1、桩孔直径、深度、垂直度验收成孔达到设计深度时，技术人员及时对孔位、孔径、孔深及垂直度进行检验，并报监理工程师验收，做好隐蔽工程检查证的签认，方可进行下部工序；验收不合格需进行整改，直至验收合格。2、清孔当成孔深度和地质满足设计要求，并得到现场监理人员确认后，即进行清孔工作，初步清孔采用抽渣法清孔，掏到用手摸泥浆无2～3mm大的颗粒后，再采用换浆法清孔，抽渣及吸泥应及时向孔内注入清水或新鲜泥浆，保持孔内水位，避免塌孔。孔底沉淀物厚度不大于技术规范及图纸要求，安放钢筋笼。5.2.6钢筋笼加工钢筋笼集中在加工区整体制作，加强筋与主筋全部点焊，焊点交错布置，焊接要牢固。螺旋筋与主筋点焊，隔一根主筋点焊一点。钢筋笼外侧设置控制保护层厚度的定位钢筋，其间距竖向为5m，环向不得少于4处。钢筋主筋设计采用螺纹钢，所有主筋加工期间采用机械连接。5.2.7钻机移位，钢管柱基础桩钢筋笼吊装钢筋笼安装前移除钻机。钢筋笼吊装吊耳采用两根Φ32HPB300圆钢，长度根据护筒顶部高程及设计桩顶高程计算，使用履带吊进行吊装。钢筋笼就位后应予以固定，避免灌注混凝土时，钢筋笼上浮。下放钢筋笼时，应对准孔位轻放、慢放。若遇阻碍，应徐徐下放，防止碰撞孔壁而引起坍塌。吊装过程专人指挥，信号明确一致。吊车旋转范围及行走路线上严禁非施工人员进入。5.2.8钢管柱基础桩混凝土浇筑为保证后续施工钢管柱顺利下放，混凝土采用48小时超缓凝C35.P10水下。由于钢管柱需插入柱下桩基础，提前计算混凝土插入后桩顶上浮量。浇筑标高采用混凝土面检测仪器配合人工控制。5.2.9全回转工装平台就位完成柱基混凝土浇筑后将全回转进行全回转工装平台对中调平。就位对中后，全回转工装平台可手动、自动调整水平度。5.2.10钢管柱吊装1、钢管柱吊装采用2台履带吊配合吊装施工，吊装时利用主次吊车多点起吊钢管柱，钢管柱在安放过程中缓慢放置，避免碰到全回转工装平台。2、插入钢管柱钢管柱吊放至全回转工装平台内，刚开始下放永久性钢管柱时，由于永久性钢管柱的自重，钢管柱能自由下入孔内一定深度，当浮力大于永久性钢管柱重量后，将钢管柱内适当注水加重，由于定位板的约束，钢立柱的位移水平和垂直方向上只有10mm偏差，可以满足钢立柱安装的设计要求精度，钢管柱插入基础桩混凝土标高上0.5m~1m时，采用全回转工装平台内调节装置抱紧钢管柱工具节，然后精确定位将钢管柱一次性插入至设计标高。5.2.11钢管柱周边碎石回填垂直插入永久性钢管柱后，待混凝土达到终凝即可对永久性钢管柱四周进行碎石回填，在钢管柱外侧设置溜槽，回填时碎石在钢管柱四周均匀填入，防止单侧填入过多造成钢管柱偏位、弯曲，边回填边将孔内泥浆排除。碎石回填高度与永久性钢管顶标高以下300-500mm，然后抽出钢管柱内注入清水。钢管柱上部待工具柱拆除后回填；回填时排出的泥浆抽至废浆池后外运清除。5.2.12钢管柱内混凝土浇筑永久性钢管柱四周回填碎石后，此时仍由插入机抱紧永久性钢管柱，控制好柱顶标高即可进行永久性钢管柱内浇筑混凝土，混凝土采用导管法浇筑C60微膨胀自密实混凝土，混凝土浇筑至钢管顶位置停止浇灌。5.2.13全回转工装平台移除待钢管柱内混凝土终凝后，吊出全回转工装平台工，拆除工具节，将设备及材料堆放至指定位5.2.14地面恢复全回转工装平台移除后，对施工区域进行回填平整恢复场地。5.3劳动力组织施工人员经培训合格后上岗，特殊工种人员持证上岗，单根钢管柱施工需25人左右，人数保持相对稳定，并根据施工现场情况及时调整。表5.3-1主要施工人员安排情况表序号工种人数备注1旋挖机司机22焊工4324全回转司机25全回转桩工66修理工2728辅助人员5256.1主要材料供应计划钢管柱施工根据现场情况及生产计划制定材料采购计划，所有材料经验收合格后方可进场。主要材料供应计划见表6-1所示。表6.1-1主要材料供应计划（单根钢管柱）材料名称钢筋HRB400，φ32t按需钢筋笼钢筋HRB400，φ28t按需钢筋笼钢筋HPB300，φ16t按需钢筋笼混凝土C35P10m。按需混凝土m。按需钢管柱根按需加工成品6.2主要机械设备的数量配置、性能根据施工进度计划安排，合理组织施工机械设备按工序分批进场。根据施工技术要求和施工作业条件确定设备选型；按照施工进度计划指标配备设备台数，生产能力留有余地，力求均衡施工。主要机械设备进场见表6.2-1。表6.2-1主要设备进场数量表序号设备类别型号、规格数量备注1全回转平台DTR2005H12液压动力站QSM11-33513旋挖钻机三一460/36014履带吊机/15履带吊机/16测斜仪检测系统/17混凝土浇筑监测系统/18场内转运汽车MVT-40029钢筋弯曲机BEN351钢筋切断机CUT43D1钢筋调直机CT4/81在工程质量控制上除执行国家、地方的相关规程、规范和办法的要求外，还应做好以下几点要7.1钢管柱制作过程质量控制钢管柱的制作进行质量控制，制作过程中最重要的是控制钢管柱的卷制以及焊接过程。钢管柱采用Q345B钢。钢管应为直缝焊接管，焊接管必须采用对接熔透焊缝，焊缝强度不得低于钢管强度的要求。7.2桩基混凝土浇灌施工质量控制由于本工程的桩基础为混凝土灌注桩，所以对混凝土质量要求很高。钢管柱下的基础桩因在灌注桩混凝土施工完成后、混凝土初凝前，需要在桩内插入钢管柱，故根据以往工程的施工经验和本工程的实际情况，要求钢管柱下桩的混凝土缓凝48h。7.3全回转工装平台就位对中质量控制当混凝土桩灌注完成后，应重新放出桩位中心，并将十字线标记在护筒上，待复核桩位后，然后吊装全回转工装平台就位，使全回转工装平台定位器中心与基础桩位中心处于同一垂直线上。7.4钢管柱垂直度控制当永久性钢管柱顶标高都在地面以下的一定的深度时，应在永久性钢管柱顶部连接一根同直径的工具柱，并利用工具柱将永久性钢管柱插入至设计标高。7.5钢管柱内灌注混凝土的质量控制永久性钢管柱四周回填后，用钢筋将永久钢立柱焊接在钢护筒管上，只要控制好柱顶标高，即可进行永久性钢管柱内浇筑混凝土作业。施工时，缓慢下放导管进行永久性钢管柱内的混凝土灌注施工。钢管柱内混凝土为干作业灌注，在灌注时需特别注意钢管柱顶部的混凝土密实度。当灌注到永久性钢管柱顶标高350mm～500mm后，应停止灌注，严防超灌造成混凝土凝结上部工具柱后无法拆除工具柱。7.6拆除工具柱及平台移位的质量控制当钢管柱四周回填并浇筑钢管柱内混凝土后，四周回填碎石已在固定永久性钢管柱中心位置，此时即可拆除上部工具节。待割除永久性钢管柱与工具柱连接部位，拆除送柱工具节后，由吊车将全回转定位平台移位即可。施工过程中除应严格遵守国家和部颁有关施工安全技术规则外，还应注意以下事项：8.1施工现场的电线采取加钢套管埋地或架空、挂设方式铺设，并在使用过程中随时检查，确保绝缘良好。8.2施工现场实施机械安全管理及安装验收制度，机械安装要按照规定的安全技术标准进行检测。所有操作人员要持证上岗。使用期间定机定人，保证设备完好率。8.3机械设备的操作人员，均经培训并持证上岗，机械设备专人操作、专人负责。8.4钢管柱吊装前，预先制定吊装方案，并经专家评审通过后严格按方案实施。8.5施工人员必须按要求带好防护用品，穿好救生衣；焊工按要求做好防护。8.6履带吊起吊作业期间，必须有人指挥，并有良好的通信，确保指令能够及时下达执行。8.7所有的机械和设备要做到定期的维修保养，保持在良好的标准状态运行。8.8起吊前必须检查相关挂钩、绳索等受力物是否有损伤。9.1为防止噪音扰民，围蔽适当加高至2.5m，对较大噪音的设备及作业场地采取封闭作业。9.2施工场地噪音控制标准按《建筑施工场界噪声限值》要求执行，确保离开施工作业区边界30m处噪音小于70dB，撞击噪音最大不超过90dB。9.3地处城市繁华地段，周边存在医院、学校等噪声敏感单位，要采取主动降噪、被动隔音等措施，将环境噪声控制在允许排放范围。9.4土、石、砂等材料运输和堆放进行遮盖，减少污染。10.1经济效益深在xx综合交通枢纽施工过程中，通过后插法钢管柱高精度一次性定位施工工法的实施，使工程施工进展顺利，安全质量得到有效保证，单根钢管柱下放安装时间仅需2个小时，结构施工提前30天。同时钢管柱精度满足设计及施工规范要求。10.2社会效益该工法在施工过程中，通过项目通过采取主动降噪、被动隔音等措施，施工过程中噪音小。该工法较原有的人工挖孔、吊装插入方式相比大大提高了施工安全性及施工精度，实现了科学施工与环保、节能施工的有效结合。11.1xx综合交通枢纽11.1.1工程概况xx枢纽14号线车站址位于福田中心区东北部，笋岗西路、泥岗西路、华富路、华强北路五叉路口，周边有xx市体育中心、市二医院、华富村、实验中学等。基坑东侧紧邻地铁7号线运营区域，并共用地下连续墙围护结构。平面位置见图11.1-1：图11.1-1xx综合交通枢纽核心区工程位置图11.1.2施工情况及效果评价xxxx综合交通枢纽项目施工中，结构中间柱为钢管混凝土柱，桩径1.6m，钢管柱长度达45m，钢管柱最重约90t，插入混凝土深度最大达16m，施工平面误差精度要求≤15mm，垂直度误差不超过1/1000，采用全回转工装平台对钢管柱旋转进行纠偏，保证钢管柱垂直度的同时减缓混凝土凝固的11.2xx地铁6号线6102标