地铁车站型钢柱施工及其垂直度合格率优化

李东原

(中铁七局集团郑州工程有限公司，河南 郑州 450000)

0 引 言

车站采用型钢混凝土单柱取代传统混凝土双柱，能增加公共区美观，使视野更开阔，减少因柱子多而产生的的压抑感。型钢混凝土柱为内置型钢和混凝土相结合的竖向受力构件，适用于大跨度、高承载力结构，未来被应用在地铁建设中将是一个发展趋势。然而型钢混凝土柱截面小，钢筋、型钢密集、模板安装困难，型钢柱垂直度控制及钢筋的制作安装质量和梁柱节点施工质量控制要求较高，无法快速准确安装到位，将致使柱脚混凝土浇筑滞后，严重影响后续防水及底板施工。型钢混凝土柱不同于以往地铁车站立柱施工，不仅涉及普通立柱的钢筋混凝土，还涉及型钢的制作、运输、吊装、安装等，工序复杂且衔接紧密，类似工程可借鉴的经验不多。

1 工程概况

郑州市南四环至郑州南站城郊铁路二期工程包括郑州南站及城郊铁路二期市政配套工程2座车站，车站为地下车站。郑州南站13号线车站主体结构中共有13根型钢混凝土柱，型钢柱底部与抗拔桩连接，上部与主体结构柱共用。其中单根H型型钢柱10根，十字交叉H型型钢柱3根，型钢规格为600×300×25×40。钢管材料为Q345，混凝土采用C50无收缩混凝土，加混凝土微膨胀剂。根据设计图纸要求，型钢柱分三节施做，每施工一层主体结构安装一节型钢柱。型钢柱规格横断面如图1所示，型钢柱整体立面图如图2所示。

图1 型钢柱断面图(单位：mm)

图2 型钢柱整体立面图

2 施工工艺流程

型钢柱由专业厂家进行加工制作，经检测合格后，方可进场使用。至底板向上拼装和施作型钢柱与各板连接节点，随主体结构浇筑型钢柱内混凝土。型钢柱柱脚位于底板以下1.6～2.8 m处，通过定位器定位型钢柱位置，并将型钢柱同抗拔桩及纵梁连接成一个整体。型钢柱与纵梁连接采用提前焊接好的套筒连接，板筋通过预先开孔穿过型钢柱或按照图纸要求弯锚。各个连接节点同该处纵梁、柱一同绑扎钢筋、支模、浇筑。施工顺序为：由换乘节点位置向南北两端依次施工，随底板一同施作型钢柱柱脚，底板达到强度后，安装第二节型钢柱；第二节型钢柱与中板连接节点跟随中板一同浇筑，顶板及顶梁浇筑前完成型钢柱与顶板连接节点，每安装一节型钢柱即浇筑一节型钢柱。型钢柱施工流程图如3所示。

图3 型钢柱施工流程

定位器是型钢柱施工精度控制的关键工序，施工控制坚持做到安装前放线，安装后重新复核定位器坐标及水平度。定位中心孔必须同型钢柱中心重合，经测量复核型钢柱位置无误，浇筑完定位器后，浇筑过程要时刻注意定位器的保护，防止定位器移位或倾斜。施作定位器时，由测量人员现场复核定位器坐标，并在后期施工过程中定期检查型钢柱垂直度、连接节点坐标。

3 型钢柱垂直度合格率改善

3.1 垂直度一次合格率低的原因分析

型钢混凝土柱垂直度一次合格率是反映工程质量的一个重要指标，必须满足现行国家标准的要求。在型钢柱的施工过程中，调查结果表明定位器失效和型钢柱安装调节幅度大对型钢混凝土柱安装垂直度的影响占比达86%，是造成型钢混凝土柱安装垂直度一次合格率低的主要问题所在。因此，针对定位器失效和型钢柱安装调节幅度大进行因果分析，提出了七个可能的影响因素：①起重设备未进行验收；②缺乏技术交底和培训；③定位器锥形定位钢板设计不合理，型钢柱定位困难；④定位器加工尺寸偏大；⑤测量仪器未鉴定；⑥吊点选择不合理；⑦型钢柱无有效校正措施。

对上面七个原因经过现场逐一验证分析、排查核实，最终得出以下两条要因：①定位器锥型定位钢板设计不合理，型钢柱定位困难；②型钢柱无有效校正措施。找到原因后，制定了相应的解决对策。

3.2 解决对策

3.2.1 措施一

更改定位器锥形定位钢板的位置。将锥形定位钢板沿X轴侧(以中心位置为基准提前定位出型钢柱尺寸)更改定位，确保X轴锥形定位钢板居中布置，间距35 mm(型钢柱腹板厚度25 mm)，通过两侧定位钢板固定使型钢柱中心与定位器中心相重合，定位器锥形定位钢板位置示意图及制作图如图4、图5所示。

图4 原单H型钢柱定位器锥形定位钢板布置图

图5 更改后单H型钢柱定位器锥形定位钢板布置图

3.2.2 措施二

采用钢管加顶托斜顶型钢柱进行微调垂直度。吊装型钢柱校核垂直度时先用门吊或汽车吊初调，将型钢柱安装在定位器后，沿垂直型钢柱的方向分别选用2根φ48钢管和顶托斜顶型钢柱，跟随全站仪观测型钢柱垂直度偏差来调节顶托外漏丝扣长度，直至垂直度满足要求，其调整过程及安装完成示意图如图6～图9所示。

图6 调节垂直度

图7 钢管加顶托斜顶型钢柱调节垂直度

图8 全站仪复核垂直度

图9 安装完成

采用更改后的定位器并使用钢管加顶托斜顶型钢柱调节垂直度后，对现场型钢柱垂直度情况进行检查，检查结果显示型钢柱垂直度基本满足达到或小于10 mm的要求，整体合格率高达98%。说明采取的调整措施能够减小型钢柱微调幅度，使型钢柱垂直度符合设计及规范要求，措施有效。

4 结束语

依托郑州南站13号线车站主体结构工程中的型钢混凝土柱，针对其施工过程中垂直度一次合格率不高，进行调查分析并提出改善措施，并对提高型钢混凝土柱垂直度的方法进行了整理和总结，施工经验得到了丰富，在专业技术、管理技术和综合素质方面都显著提高。