地铁车站盖挖法钢管立柱施工技术

李永运

摘要：近年来，随着城市规模的迅猛发展，城市交通的压力越来越大，对城市交通设计施工技术创新提出了更高的要求。在多数城市轨道交通车站地段采用盖挖施工技术。文章针对成都地铁4号线玉双路站盖挖段钢管立柱施工技术进行探讨。

关键词：地铁车站盖挖法；人工挖孔桩；钢管立柱

中图分类号：TU741 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）10-0069-03

一、工程概况

成都地铁4号线玉双路为中间站，为地下岛式站台车站，总长184.9m。车站西端头处一环路主干道上，设计采用盖挖作业，根据现场施工条件及与周边管线的位置关系，内部支撑采用钢管立柱基础，4根φ1.7m人工挖孔桩，每根桩基长度为24.244m。钢管柱内灌注C50微膨胀混凝土。钢管柱采用φ800 t=16mm A3钢管。钢管伸入底板下2.0m,柱下作钢筋混凝土基础。

二、施工工艺

（一）施工测量

在施工准备阶段布设精密导线网。平面桩位测量放样用全站仪进行放样定出桩位中心线并埋设护筒，复核后报请监理工程师，无误后立即埋设护桩。高程控制采用加密水准点为基准测放高程，并采用柱底埋设定位钢板的内定法进行精确定位。

（二）挖孔施工

1．孔井口加固处理。在挖掘前，孔井口周围须用混凝土制成护壁锁口予以围护，其高度应高出地面30cm，防止土、石、杂物滚入孔内伤人。因施工区域内地层富水量较大较浅，施工前须进行井点法降低地下水位。

2．挖掘成孔。位于无水地层的桩基，完成护壁施工后，可人工直接开挖，人工清渣掘进，用慢速卷扬机将渣石吊运出井，手推车运送弃渣。位于有水地基时，要边开挖边加强周边降排水，并及时进行护壁施封闭。

在孔深大于5m的井孔中作业时，要每天开工前进行有毒气体检测，并将孔内积水抽干，采用鼓风机或大风扇向孔底吹入新鲜空气5min，使孔内混浊空气排除，才准下人作业。孔深超过10m时，地面应配备向孔内送风的专用设备，风量不宜少于25L/s。孔底凿岩时应加大送风量。

在孔壁可能坍塌、有渗水的情况下，应及时增加护壁，护壁采用现浇混凝土。

在穿越不稳定地层时，人工挖孔护壁长度不应大于0.5m。

为防止地面人或物体坠落桩孔内，孔口四周必须设置护栏。

人工挖孔桩挖出的土石方应及时运走，孔口四周2m范围内不得堆放淤泥杂物；机动车辆通行时，应做出预防措施或暂停孔内作业，以防积压塌孔。

第一节孔圈护壁应比下面的护壁厚100～150mm，并应高出现场地面0.3m。

终孔后应立即清除护壁淤泥、孔底残渣、杂物和积水，并及时浇筑封底混凝土。

3．挖掘孔径。挖孔直径应是设计桩径+护壁厚度。根据土质情况，一次开挖深度控制在0.8～1.0m，在细砂层的中砂层，挖孔桩护壁竖向一次开挖深度不得大于0.5m，护壁后继续开挖。每一段开挖均应测量孔的中心位置，发现偏差及时纠正。

4．防水、排水。除在平台四周挖截水沟外，并注意防止挖孔内排出的水渗入孔内。水量较大时，应加强井点降水量并采取对周围桩孔同时抽水，以减少开挖孔内的涌水量，采取交替循环施工的方法。

5．流砂的处理。人工挖孔时，细砂、粉砂层地质在地下水的作用下极易形成流砂，严重时会发生井漏，要采取有效可靠的措施。

（1）流砂情况较轻时，可以缩短循环开挖深度，减少挖层孔壁的暴露时间，及时进行护壁混凝土灌注。当孔壁塌落，有泥砂流入而不能形成桩孔时，可用纺织袋装土逐渐堆堵，形成桩孔的外壁，并控制保证内壁满足施工图要求。

（2）流砂情况较严重时，可以下钢套筒以加强护壁。钢套筒与护壁钢模板相似，以孔外径为直径，可分成4～6段圆弧，再加上适当的肋条，相互用螺栓或钢筋环扣连接，每开挖0.5m左右，即可分片将套筒装入，深入孔底不少于0.2m，插入上部混凝土护壁外侧不小于0.5m，安装后即支模灌注护壁混凝土。若放入套筒后流砂仍上涌，可采取砼封闭孔底，待砼凝结后，将孔心部位的砼清凿以形成桩孔。必要时，可以打管注浆，固结砂土后开挖。

（三）桩孔护壁

1．砼护壁采用外齿式护壁形式。每挖掘1.0～1.5m深立模灌注砼一次，护壁厚度为15cm，护壁砼强度等级为C20早强混凝土。护壁内竖向等距放置φ12@200mm长1.13m的直钢筋，φ12@150mm螺旋箍筋。

2．护壁砼灌注施工方法。

（1）桩孔每挖进一节，经检查断面尺寸及垂直度符合设计要求，报监理工程师检验合格后，立即支模灌注护壁砼。

（2）孔口设置作业平台，用来向孔内吊放模板、混凝土和施工用具。

（3）安装护壁模板：模板高度与一次开挖深度一致，护壁模板应高出上节护壁底端50-75mm。利用孔口桩中心十字桩，悬线检查模板位置，纠正偏斜，保证线位至模板各点的距离不小于设计桩径（减去模板厚度）。

（4）灌注护壁混凝土：混凝土从模板上端开口处灌入，采用钢钎或插入式捣鼓器将混凝土捣鼓

密实。

（5）拆除模板继续下一段施工：护壁混凝土达到一定强度后（一般不少于12h）便可拆模，继续开挖下一段桩孔。

（6）每节桩孔护壁做好以后，将桩位轴线和高程测设在护壁上口，然后用十字线对中，吊线坠向井底投点。孔深必须以基准点为依据向孔内引测。

（7）模板安装符合要求后，可用木楔打入土中支撑模板，稳定位置，防止砼在振捣时模板发生

位移。

（四）钢管柱施工原则

1．钢管柱制作安装及施工要求应严格按照《钢管混凝土结构设计与规程》的有关要求进行。

2．每根钢管柱基础必须在监理验槽达到设计柱底要求后，方能施工下道工序。桩底持力层应嵌入中风化泥岩内，且单桩地基承载力不小于12000kN。

（五）钢管柱的加工制作

1．采用卷制焊接管时，钢板要平直，不得有翘曲，表面不得有锈蚀或冲击痕迹，卷管方向应与钢板压延方向一致，并采用坡口焊。竖向及水平焊缝可采用分段反向焊接顺序，如管纵向拼接时，竖向焊缝应错开。钢管制作允许偏差：纵向弯曲允许值f≤10mm,椭圆度f/≤3/1000,受力端不平度f≤0.3mm。

2．焊接采用埋弧自动焊，设置引弧板，焊丝选用H08A，应符合GB50205-95要求，焊剂401。

3．抗剪钢套应密贴钢管，采用摩擦型高强螺栓连接，高强螺栓应作防锈处理，高强螺栓孔应采取钻眼成孔。钢管与钢套箍连接面应作喷砂处理。

（六）钢管柱的安装

钢管组装后应根据钢管的强度和稳定性验算合理布置吊装点位置，减少吊装荷载作用下钢管的变形，必要时应采取临时加强措施。吊装前应清洗钢管内壁，将管上口包封，以防异物落入管内。吊装就位后，应立即进行检测、校正，确保钢管垂直度。钢管混凝土柱允许吊装误差应符合上表标准要求。钢管柱定位板面安装，应根据钢管柱底面推算标高确定。

（七）成孔与浇筑

钢管柱用φ1700mm的人工挖孔桩成孔，在钢管吊装就位，底板底面以下基础混凝土灌注后，应在桩孔与钢管之间回填粗砂，并加水使其密实。钢管内混凝土必须连续浇灌，不得中断，混凝土浇灌到低于管顶100mm位置时，待混凝土强达到50%后，用同级水泥砂浆补填到管口稍溢出，再用钢管端承板紧压在管顶，进行点焊。待水泥砂浆强度达到50%设计强度，再将端板补焊到设计要求。灌注混凝土前，应先浇灌一层强度等级不低于混凝土的水泥砂浆找平，厚度为10～20cm。为满足塌落度的要求及减少收缩量，混凝土内应加入适量的减水剂及微膨胀剂。

（八）钢管混凝土现场检测

所有钢管焊缝及抗剪钢板、抗剪牛腿、抗拉钢板必须达到《钢结构工程混凝土及验收规范》（GB50205-95）的焊缝质量等级一级。

（九）钢管柱防火

钢管柱的防火采用外包5cm的水泥砂浆层。防火层的施作将钢筋在地面上按钢管柱的展开尺寸定位焊好后箍牢在钢管柱上，并在外层挂上钢丝网，用1∶2水泥砂浆两次抹在钢管柱上，并注意抹圆外表面。

三、结语

采用人工挖孔桩进行成孔,须每次作业前向孔内补充新鲜空气并进行有毒气体检测,同时现场地质条件较差,加强周边建筑的监控量测作业。钢管柱安装须进行精确定位测量，各个工序须有效协调组织并加强安全监控工作。

（责任编辑：周加转）