地铁车站盖挖逆作法钢管柱施工技术

曾杰

摘要：随着地铁工程的大力建设，地铁工程的施工进行也在如火如荼地进行，本文结合某地铁车站盖挖逆作法的事例，针对地铁车站盖挖逆作法钢管柱施工技术，采用了HPE插入机联合安装钢管立柱以及旋挖钻成孔的方法的措施。这一办法大大提高了垂直度的控制精度以及施工进度，保障了施工关键节点的工作质量。希望对相关工作人员起到一定的帮助。

关键词：地铁车站工程;逆作法;钢管柱

大部分地铁线路都从市区内通过，为了避免造成对地面交通情况的干扰，以及降低对环境的影响，可尽量减少到最低限度，所以地铁线路工程大都采用盖挖逆作法。盖挖逆作法的施工难度相较其他施工方法更难，对于技术的要求也较高。由于地下结构层数的增加，对于中间立柱的精确定位以及垂直度的控制成为逆作法施工的一个难度极大的关键技术工作。

1、工程概况

某地铁车站采用盖挖逆作法进行施工，主体结构为地下二层，地铁车站的总体长度大约494m，标准段宽度23.3m，地下三层结构为6号线换乘的节点。

运用盖挖逆作法进行施工断长、宽分别为96.2m、78.2m，地下一层、地下二层、地下三层形状分别为八边形、十边形、一字形。盖挖逆作段地下一层基坑、地下二层基坑、地下三层基坑约为10.5m、18.4m、25.85m。

基坑内范围各个土、岩层按照自上而下的顺序分别为，素填土层、淤泥质粉质黏土层、黏土层以及粉粗砂砾层、砂质黏性土层、全风化片麻状混合花岗岩层以及强风化片麻状混合花岗岩层。车站底板位于砂纸黏性土层以及砂砾层，车站的平均覆土深度大约为3.7m。地下水位稳定状态深5.0—2.4m。砂层主要是富水性及透水性较好的含水层。

地铁车站盖挖逆作段利用800mm厚的地下连续墙作为车站盖挖逆作段的围护结构，共68根φ600φ800的钢管立柱，作为竖向支撑柱。钢管柱全部使用Q345B的无缝钢管，壁厚为30mm，内部灌入C50级混凝土。钻孔灌注桩作为钢管立柱的基础，采用阶段钢管立柱作为车站内使用的基础桩并兼做抗拔桩。采用直径φ1.2m的钻孔灌注桩，桩基插入中风化岩层2.2—5.0m，作为端成型桩基。立柱中心线以及基础中心线允许的偏差以及立柱顶面不平度的偏差都为±5mm;立柱顶面标高与设计标高间的误差为+0～-20mm垂直度允许的偏差为长度的1/1000且不可大于15mm。

2、盖挖逆作法施工钢管柱的重点及难点

（1）在本工程的施工进行中，逆作法施工段主要在地下三层结构，钢管柱的精确定位及垂直控制，钢管立柱的高度较大，对于安装质量的标准较高，都属于在本工程进行盖挖逆作法施工时的重点之处和难点处。

（2）桩基混凝土需要进行超缓凝[1]。为了给钢管柱的定位及插入留出充足的时间进行，这一时间不能早于24h。缓凝混凝土的配合比的实施与设计同样是钢管柱施工的关键点。

（3）桩基钢筋笼的连接质量十分关键[2]。它不仅影响钢管柱的垂直度，一旦连接时钢筋笼的安装发生偏位情况则会影响钢管柱的插入。

（4）通过工具柱与顶在地面以下4.5～5.9m的钢管柱进行连接，为了控制钢管柱安装质量，需要通过HPE钢管垂直插入机控制工具柱。但如何使二者中心线相吻合，且能连接牢固并且能进行拆装工具柱，保证其能重复进行使用，这是工具柱和钢管柱进行连接的重点以及难点。

3、旋挖钻机+HPE插管机联合安装法

（1）原钢管柱设计安装方法

以前的设计是采用常规的钢管柱安装方法，在完成了桩基成孔且完成浇筑混凝土后，人工进行下到桩基孔内进行安装定位器、钢管柱的方法。其步骤如下：

（1）通过全护筒跟进到钻孔中[3]。然后在第一次浇灌混凝土时，要注意至钢管柱地标高上不低于500mm的位置;

（2）人工为了凿除桩头至钢管定位器基座底[4]。需要下至第一次浇筑的混凝土顶面。

（3）进行人工安装定位器

（4）为完成钢管柱定位需下放钢管柱，并浇筑钢管柱嵌固长度范围内的桩基混凝土

（5）在护筒与钢管柱之间回填粗砂，继续往上拔钢护筒直到钢护筒被拔出，钢护筒要进行重复利用。

（6）最后进行浇筑钢管内的混凝土，就此完成钢管柱安装[5]。

原设计方案采用的钢管柱的安装方法，施工周期较长，工序十分复杂，且在施工过程中，工人要冒风险到28m深的深孔里进行定位器的安装以及混凝土的凿除，这一操作具有十分大的安全风险，且施工的成本过高。所以选用旋挖钻机+HPE插管机联合安装法。

三、旋挖钻机+HPE插管机联合安装方法

（一）HPE插入机安装钢管柱示意图，如图一所示。

采用旋挖钻机进行桩基成孔，并在桩基混凝土达到基坑底的标高后但要注意在混凝土开始初凝前，使HPE垂直液压插入机，把底端封闭的永久性钢管柱以垂直的角度插入支撑桩的混凝土中，插入至原设计的标高。

HPE通过液压垂直插入人机身上的两个液压垂直插入装置以及液压定位装置。在对支撑桩的混凝土进行浇筑过后、赶在混凝土进行初凝前将底端封闭的永久性钢管垂直插入在支撑桩混凝土中，知道插入到最初设计标高，才算完成一根钢管柱的施工。

（二）HPE液压垂直插入钢管柱的施工步骤

（1）先对钢管柱进行加工[6]。在钢套箍与钢管柱同时成型后，再整根运往安装现场。在对钢管柱进行焊缝时要采用Ⅰ级焊缝，且要在钢管柱端部焊接一个圆台形封端板。

（2）要進行工具钢管柱的制作，要采用直径和壁厚全都与工程钢管柱相同的无缝钢管柱制作。采用在其管内焊接内衬钢管的形式将工具钢管柱与工程钢管柱相连接。

（3）钢筋笼的安装及旋挖钻机成孔，垂直度要求为1/300以上，且钻进速度为50/h，钢筋笼要采用双层主筋，且主筋的对接采用机械连接的方式，以保证钢筋笼的垂直度。

（4）浇筑桩基混凝土，基础桩的混凝土为了满足插入钢管柱的需要，必须要需要一段缓凝时间，且缓凝的时间不能小于混凝土的运输时间以及浇筑时间、插入机就绪时间、插入时间的总和。

（5）HPE液压垂直插入机就位以及吊装钢管柱，一般情况下采用和两台吊车进行多点台钓，保证钢管柱底端不能着地以及将钢管柱缓缓放入液压垂直插入机上。

（6）在垂直度控制中插入钢管柱，因为本工程地盖挖逆作底端为地下三层结构，钢管插入施工过程中对钢管柱的垂直度控制精度要求极高。

（7）控制上浮力，因为钢管柱底部的封闭，产生的较大福利，可通过在钢管柱内加水的措施抵消上浮力。

（8）钢管柱内孔口的固定以及向钢管柱内浇筑钢筋混凝土，要在钢管柱插入至设计标高后对钢管柱的上端进行固定，钢管柱安装完成后进行钢管柱内的混凝土浇筑。

（9）拆除工具柱和倒护筒最后进行孔口回填，利用旋挖钻机将钢护筒拔出，在最后将孔口填平。

结束语：综上所述，在地铁工程施工中，相较于传统的施工方法，盖挖逆作法钢管柱施工技术可以降低施工的安全风险及成本，钢管柱垂直度控制的精准度高，质量也可靠，保证施工质量的同时，也提升了安装施工效率。在逆作法施工中，采用HPE插入机联合安装钢管立柱以及旋挖钻成孔的方法十分具有实用价值及深远前景。

参考文献

[1] 张晓鹏. 全盖挖逆作法地铁车站永久钢管柱施工关键技术[J]. 北方建筑， 2020， 005（002）：P.54-58.

[2] 张存才. 盖挖逆作法工程中钢立柱的几种施工方法[J]. 城市道桥与防洪， 2020， 000（004）：137-139.

[3] 彭永贺. 地铁车站盖挖逆作法施工技术研究[J]. 设备管理与维修， 2020， No.468（06）：150-151.

[4] 郑佳. 对地铁车站盖挖逆作法施工技术的分析[J]. 建材与装饰， 2019， 000（004）：243-244.

[5] 地铁车站盖挖逆作法施工技术研究[J]. 建筑技术开发， 2019， 46（06）：37-38.

[6] 肖筱. 城市地鐵车站工程的盖挖逆作法施工技术探析[J]. 建筑技术研究， 2019， 002（008）：P.78-81.