液压垂直插入钢管在逆作法施工深基坑的应用

韩峥

摘 要：随着轨道交通的大力发展和城市地下空间的开发利用，逆作法施工深基坑中间支撑桩广泛用于高层建筑多层地下室和轨道交通地下车站等多层地下结构的施工，特别是近年来我国客运专线与城市轨道交通共用的交通枢纽工程和地铁换乘车站的地下空间多为负3至4层，深度一般为-25 m至-32 m，基本都采用逆作法施工。该文结合某地铁换乘车站工程-20m以下桩基工程逆作法“一桩一柱”实例，介绍了桩基混凝土浇筑后采用液压垂直插入机安装钢管柱施工技术，可供同类工程参考。

关键词：液压垂直插入 钢管柱 定位 应用

中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（c）-0133-02

1 工程概况

某市地铁换乘车站，主体结构地下四层多跨框架结构，采用盖挖逆作法施工，在冲孔桩顶混凝土中插入永久性钢管柱作为施工阶段的竖向支撑结构，钻孔灌注桩兼做使用阶段的抗拔桩。本项目一期工程中的共计有89根冲孔灌注桩，每根桩均插入钢管柱作为永久结构柱施工，钢管柱作为施工阶段的竖向支撑结构，钻孔灌注桩兼作使用阶段的抗拔桩，因此本工程具有以下特点：单桩承载力大，桩直径大，深度深，永久性钢管柱垂直度偏差小于l/500（l为钢管柱的长度）。钢管柱直径分别为1.5 m及0.9 m两种，其下部冲孔桩桩径分别为2.5 m及1.8 m两种（其中28根钢管柱直径1.5 m的桩顶标高从地面至冲孔桩混凝土面深度为19.2 m；16根钢管柱直径0.9 m的桩顶标高从地面至冲孔桩混凝土面深度为15.6 m。

2 液压垂直插入钢管施工

液压垂直插入钢管施工是一种使工作中底部基础桩与上部结构柱（钢管柱）连接的施工方法。施工中采用液压插入机，在基坑内施工支撑桩（冲孔桩）浇筑至基坑底标高后，在砼初凝前，将底端封闭的永久性钢管柱插入支撑柱（冲孔桩）中，直到插入至设计标高的施工方法。（1）钢管柱安装前的基本要求。钢管柱所有材料均为q345b，钢管柱的焊缝为全熔透ⅰ级，外表面不得出现凹凸不平的现象，必须平整、光洁。对于φ900 mm的钢管柱底部法兰最大直径不宜超过1.1 m，对于φ1500 mm的钢管柱底部法兰最大直径最好在1.80 m之内。钢管柱底部需加工成锥台形，锥形中心与钢管柱中心吻合。钢管柱在地面以下有一定的深度，为确保插入机能将钢管柱送至设计标高，在安装钢管柱时需加接一根工具柱，工具长度不小于插入机的高度+钢管柱顶在地面以下的深度0.5 m，并且工具柱加工时表面平整，竖向焊缝为同一侧直缝，工具柱直径及壁厚与钢管柱相同。（2）钢管柱焊接。为保证钢管柱与工具柱连接整体顺直，特设置钢管柱加工平台。该平台底部设置钢筋砼台墩，尺寸为2 m×3 m，平台与台墩采用钢筋焊接固定，加工平台设置四个，其标高相同、中线一致。钢管柱与工具柱放置在平台后，工具柱对入内衬管后，在工具柱与钢管柱顶面和侧面各设置一条控制线，以保证钢管柱与工具柱整体顺直，调直后采用电焊四面对称固定。本工程施工的钢管柱在地面以上，考虑液压垂直插入机施工要求，钢管柱垂直插入时必须采用工具柱将钢管柱送入至设计标高，钢管柱与工具柱采用电焊连接，工具柱可以回收再次利用，这样可以节约施工成本。在焊接工具柱时，为防止焊接变形特采用两台交流两电焊机同时对称作业，并且每焊接50 cm就要检查钢管柱与工具柱的整体顺直度，如发现偏位及时予以纠偏。（3）场地要求。为满足100 t、50 t履带吊机、砼搅拌车现等大型设备进场作业需要，对履带吊行走路线进行路基处理，本工程采用石碴和废砖碴铺设，桩周边场地采用砼硬化地面，采用c25砼，内铺直径12@0.2 m双向单层钢筋。在冲孔灌注桩浇灌完成后，马上撤走冲孔桩机，进行清理、整平，以确保液压插入机械就位、定位的稳固、准确。（4）灌注桩砼要求。桩的砼缓凝时间不小于15 h，其中砼运输时间按1 h计算，砼灌注时间按3～4 h计算，垂直插入机就位按2 h计算，插入钢管柱时间按5～7 h计算，合计时间约13 h，考虑其他原因砼15 h后二次搅拌坍落度不小于100 mm，不分层离析有较好的和易性。（5）施工工艺流程。桩砼浇筑完成→插入机就位对中→调整插入机水平度→吊装钢管柱→插入钢管柱→四周回填砂碎石→拆除工具柱和移机→钢管柱内浇筑砼。（6）施工方法。①垂直插入机就位对中。在灌注桩砼前做好砼留样工作，砼浇筑完毕后，对桩孔周边进行清理和铺设路基箱（路基箱尺寸为8 m×2.2 m×0.37 m）。路基箱铺设完毕再进行桩位二次放样，重新放出桩中心，并将十字线标记在护筒上，然后吊装垂直插入机就位，液压插入机根据定位器就位对中，将液压插入机械的定位器中心与灌注桩桩位中心在同一垂直线上。②调整垂直插入机水平度。就位对中后，液压插入机械可手动和自动调整水平度，并重新复核中心位置，满足要求后即可吊装性钢管柱入孔。③吊装钢管柱。采用两台吊车多点抬吊，其中1台100 t履带吊机直接起吊下放，另1台50 t履带吊机辅助。双机抬吊钢管柱在空中翻转垂直后，由100 t履带吊单独将钢管柱垂直缓慢放入垂直插入机上。④垂直插入机液压插入钢管柱。钢管柱吊放至插入机内，下入孔内至第二道法兰后，另一台吊车安装插入机机械的内衬，内衬安装完毕后，由插入机抱紧钢管柱，并复测钢管柱垂直度，同时在底部第一道法兰处安装高精度垂直度传感仪，此时吊钢管柱的吊机脱钩，钢管柱调直后垂直插入孔内，刚开始下放钢管柱时，由于钢管柱的自重，钢管柱能自由下入孔内一定深度，由于钢管柱底端封闭，当浮力大于钢管柱重量后，由插入机将钢管柱抱紧，用液压插入装置的液压下压力将钢管柱下压插入孔内，利用工具柱将钢管柱插入至设计标高，当钢管柱插至砼顶面后，将配重放入钢管柱内减小浮力，并重新复测钢管柱的垂直度，此时可根据插入机自身垂直仪、经纬仪及钢管柱上安装的垂直传感器反应到电脑的信号来确定钢管柱的垂直度，满足垂直度要求后继续下压插入至砼中，如不满足要求可调整插入机的水平度，直至钢管柱垂直度满足要求。⑤钢管柱四周回填碎石。插入钢管柱后10 h后，对钢管柱四周进行砂或碎石回填，回填时在钢管柱四周均匀填入，边填边将泥浆排，碎石回填高度与钢管顶标高以下500 mm左右。⑥拆除送柱标准节垂直插入机移位。当钢管柱四周回填碎石已固定钢管柱中心位置，等留样砼凝固后，即可割除钢管柱与送柱工具柱连接部位，拆除动力站，由吊车将垂直插入机移位。⑦灌注钢管柱内砼。下放导管进行钢管柱内的砼灌注，钢管柱内砼为干作业灌注，当灌注到法兰部位时，需上下抽动导管使砼充分填筑法兰底部的空隙，灌注到钢管柱顶标高350～500 mm后停止灌注。（7）钢管柱安装施工要求和主要技术措施。插入钢管柱施工要求：柱中心和基础中心允许偏差±5 mm；柱顶面标高和设计标高允许偏差0～-20 mm；柱垂直度允许偏差

3 结语

（1）液压垂直插入钢管柱工法定位准确、单桩安装施工周期短，大大节约了施工工期；垂直精度高，垂直度

参考文献

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