基于PBA工法城市轨道工程钢管柱的质量控制

孙仁学

（中铁十九局集团轨道交通工程有限公司，北京 101300）

0 引言

PBA工法是以科学的理念将盖挖法和分步暗挖法结合在一起，充分体现这两种方法的优点，进而完善施工技术。这种工法的初期受力体系是由中桩、边桩P（Pile，桩）和底梁、顶梁B（Beam，梁）以及拱A（Arc，拱）共同构成的。施工过程中，会由上至下逐步挖掘土体，与此同时，还会进行二次衬砌，通过以上操作就能修建出承载效果优良的体系。修建地铁站时，会受到地质条件、地下预埋管线、道路保通以及周边建筑物的影响，不能直接进行明挖，也不能使断面面积过大，这种状况下，需要使用PBA工法。这种方法是以浅埋暗挖分步法为基础，再结合盖挖法进行的。修建过程中，能够有效避免一系列暗挖风险。

1 钢管柱的设计种类与运输方式

1.1 钢管柱的设计种类

某城市地铁站在设计时，使用了90根12.18 m长的钢管柱，管柱的内径是900 mm，厚度是20 mm，柱内灌注了标准为C55的混凝土，以2排纵向的方式布置。钢管柱是加劲肋钢板、钢管、顶环形法兰盘、以及底环形法兰盘共同焊接的，施工现场使用螺栓连接。柱内灌注时使用标准为C55的混凝土和钢筋笼。施工时，通过人工挖掘的方法修建钢管柱，再使用中粗砂回填。

1.2 钢管柱的加工制作及运输方式

施工现场的所有钢管柱，都是按照《建筑钢结构焊接规程》（JGJ 81—2002）的要求制作的，制作过程中，严格规范每一项操作，这样才能保障钢管柱的质量。焊接过程中也要严格根据相关规定进行，焊接时需要进行全熔透对接焊缝，还要使用X射线以及超声波检查所有的焊缝，焊缝质量必须和《钢结构工程施工质量验收规范》（GB 50205—2001）、《钢管混凝土结构设计与施工规范》（CECS 28:2012）中的要求一致。检测结果要符合《钢结构设计规范》（GB 50017—2014）的规定。上述操作均完成并符合要求后，就要清洗构件表面的锈迹，清洗标准是构件表面无油污、焊渣、灰尘、焊疤，并有金属光泽，之后还要进行镀锌防腐操作，构件两道喷涂油漆。构件在出厂前就需做好标记，运输时要做好防护工作，避免运输过程中损坏构件[1]。

2 钢管柱的定位

钢管柱的施工过程中，较关键的精度控制操作是定位。PBA工法中，定位底板脚法兰盘是非常重要的。施工时为了确保定位的准确度通常从上下两端同时进行，上端定位时使用花篮螺栓，下端定位时使用自动卡具定位器。图1为钢管柱定位。

2.1 钢管柱脚板法兰盘定位

为了保证准确定位，该工程在施工前就已经加入了自动卡具定位器。这种定位器的形状为十字，是由钢板焊接而成的。较关键的构件有定位十字板以及环形锚固底板。安装时脚板的标高与位置是通过环形锚固板控制的，钢管柱的中心是通过定位十字板固定的。自动卡具定位器的加工误差＜2 mm，是由车床进行加工的。

定位脚板法兰前，测量使用的是上下层贯的方法。参考施工图对钢管柱脚板法兰进行加工，设18个螺栓孔位于柱脚板上，螺栓孔上设置定位杆。修建前，水准基点与地面坐标点通过竖井引进主洞，使用经纬仪在底纵梁的顶部放置钢管柱，脚板的标高使用精密水准仪进行控制[2]。

绑扎完底纵梁钢筋以后，就要进行钢管柱脚板法兰盘的定位。首先利用全站仪确定钢管柱的中心，之后利用水准仪确定出底法兰盘的标高，最后使用水平靠尺检验脚板的平整度。上述操作均符合要求后，固定纵梁的主筋与锚固筋定位杆的下部。焊接固定时，需要控制温度，完成焊接之后需要再对脚板的标高与位置进行检查，然后浇筑混凝土。最后的操作中，需要控制脚板底、底纵混凝土的标高。图2为柱脚板定位布置图。

2.2 测量定位钢管柱

安装钢管柱时精度的测量是十分重要的。施工过程中，使用导线网完成钢管柱的底脚板与柱顶中心位置的测量放线，钢管柱在水平方向上的位置使用全站仪测量。完成挖孔桩后，钢管柱底部的标高使用垂直测距仪测量，校核过程中使用水准仪以及钢尺。钢管柱的中心确定以后，要画出外部廓线，根据廓线的位置安装限位挡板。

2.3 吊装钢管柱

导洞内部的空间是比较小的，不能使用大型吊装机，所以钢管柱的吊装要使用简易门式架。门架横梁焊接了两根钢管柱。门式架安装了2个手动葫芦，钢管柱的质量要小于葫芦的质量。施工时，要有专业人员对门架的稳定性与承载力进行计算，符合要求后才能使用。

吊装操作前，钢管柱进行起吊的部位需要焊接吊耳，侧部焊接肋板，保证起吊过程中的安全性。第一节钢管柱使用手动葫芦进行起吊，沿着孔柱一直放到孔口，最后用夹具固定。起吊第二节钢管柱时，要保证垂直度。起吊时，每一块钢管柱的操作都与上述相同，当全部钢管柱都完成起吊时，就要进行检查。吊装过程中存在许多安全隐患，在此项操作中一定要严格按照规定进行，杜绝安全事故的发生。

2.4 固定钢管柱

实际工程中，会用焊接的方法将法兰与钢管柱管节固定。焊接过程是由2名工人完成的，根据相关文件严格进行操作，焊缝必须满足一级质量标准，最终还要进行探伤检验。

连接完所有管件以后，钢管柱要缓慢放置，柱脚板法兰盘上安装钢管柱，并将限位器放置在上方。稳定柱脚后，准确定位钢管柱的上部，将扣件安装在规定的位置中。纵轴线的垂直度、位置、标高都要进行精准校正，预埋件需要焊接在钢管柱的顶部。钢管柱的上部固定完扣件之后，就要将肋板焊接在柱脚板上，法兰的焊接是最后完成的，只有依次按规定完成以上操作后，钢管柱的稳定性才能得到保障。

3 浇筑混凝土

文件《钢管混凝土工程施工质量验收规范》（GB 50628—2010）与《钢管混凝土结构技术规范》（GB 50936—2014）中，对混凝土的用量有明确规定，再根据PBA法的特点，修建城市轨道时，要选择微膨胀混凝土。浇筑混凝土时，一定要检测施工现场的塌落度，将其控制在160 mm左右，最大不能超过180 mm。使用土泵将地面的混凝土送入浇筑点，密实操作中使用插入式振捣棒。浇筑之前，需要复核钢管柱的垂直度，浇筑之后，还要进行复核。浇筑混凝土时，经常会出现塌陷，因此要连续多次进行浇筑，不能一次性将混凝土全部浇筑在规定位置。施工过程中，要将60型的地泵布置在地面，导洞内壁要放置托钩。混凝土浇筑完成以后，还要使用超声波对混凝土的质量进行检测，质量标准参考文件《钢管混凝土结构设计与施工规范》（CECS 28—2012），严格按照要求进行操作，这样就能保障工程的整体质量。

4 结束语

图1 钢管柱定位

图2 柱脚板定位布置

钢管柱定位的准确程度直接影响着钢管柱的质量。施工过程中，柱脚螺栓与钢板都要进行预埋，施工时要严格把控钢管柱的位置。修建过程中，尽量借助工具完成操作，这样就能减少误差，减轻工人作业量。修建城市交通轨道时，需要面临的问题很多，涉及的技术也比较复杂，在每一项操作中，都要严格按照相关规定进行操作，只有严格把控每项操作，才能保证工程的质量。随着我国经济水平的提高，国民的生活需求越来越多，在这种情况下，需要加强我国工程建设的质量，完善每一项工艺的技术，尽量修建出安全性较高、稳定性较强的城市轨道，缓解交通拥堵问题。