深基坑超深钢管柱精准定位施工技术研究

许小龙 张舵 杨达星

摘要：工程以武汉地铁12号线汉钢站深基坑开挖工程为依托，采用深基坑盖挖逆作法下进行主体构造施工，并对此工序下超深钢管柱的垂吊定位技术进行研究创新。通过以优化施工工艺、应用先进监测技术以及精准定位技术，通过“三项标高定位法”使在深基坑盖挖逆作施工条件下超深钢管柱高精度垂吊。以保证施工质量和工程进度，为日后的类似工程打下基础。

关键词：深基坑 盖挖逆作法 钢管柱 垂吊技术

中图分类号： TU758.11

Research on Construction Technology for the Precise Positioning of Ultra-Deep Steel Pipe Columns in Deep Foundation Pits

XU Xiaolong*  ZHANG Duo  YANG Daxing

（The Fifth Construction Ltd. of China Tiesiju Civil Engineering Group， Jiujiang， Jiangxi Province， 332000 China）

Abstract： Based on the deep foundation pit excavation project of the Hangang Station of Wuhan Metro Line 12， this project adopts the cover and cut-top down method of deep foundation pits to construct its main structure， and studies and innovates the hanging positioning technology of ultra-deep steel pipe columns in this process. By optimizing the construction technology， and applying advanced monitoring technology and precise positioning technology， the ultra-deep steel pipe column is suspended with high precision under the cover and cut-top down construction condition of deep foundation pits by the "three elevation positioning method"， so as to ensure construction quality and the project progress， and lay the foundation for future similar projects.

Key Words： Deep foundation pit; Cover and cut-top down; Steel pipe column; Hanging technology

随着社会经济的蓬勃发展，地铁车站的建立就成为了必要选择，但大多数地铁车站都始建于繁华闹市区。因此，相较于传统的明挖顺作法施工盖挖逆作法施工更加的适合这类工况的施工[1-3]。 盖挖逆作法施工相对于经典的明挖法施工在施工工艺、施工难度上有着更高的要求。其中，作为竖向支撑体系钢管柱承受着上部结构的恒荷载和施工工程中的活荷载。因此，深基坑钢管柱的精准定位会对施工质量和结构整体的稳定性会产生显著的影响效果。夏源等人[4]以北京城市副中心站综合交通枢纽工程为例，介绍了深基坑盖挖逆作法下超深钢管柱的定位技术。朱武卫等人[5]等通过对施工后桩基础位移对结构的影响分析，对其破坏稳定性进行探讨。陈琦等人[6]也明确的讲述了钢管柱的精准定位问题是决定逆作法施工成败的关键技术。

本工程以武汉地铁12号线汉钢站深基坑开挖工程为例，详细介绍了深基坑在盖挖逆作法中钢管柱的高精度定位问题以及优化施工流程。

1工程概况

武汉地铁12号线起始均为武昌火车站的环线。汉钢站为地下四层四柱岛式站台车站，采用盖挖逆作法施工。车站外包总长200 m，标准段宽50.7 m，开挖深度30.6 m。

该工程在施工范围内共计要下95根超深钢管混凝土柱。车站底板主要位于粉质黏土层中，端头部位位于强风化泥岩、中风化泥岩。其地质环境复杂，在旋挖成口工程中容易造成孔径偏心，成为影响钢管桩下沉的高精度导致基础达不到设计标准稳定性。

2工艺流程

2.1工艺流程

超深钢管柱定位是一项较为复杂的技术，需要高水平的设计、施工和监测。超深钢管柱施工工艺流程：复测桩位→埋设护筒→钢管柱底部清空凿毛→钢筋笼垂吊→桩位复测、平整钢平台→定位焊接→钢管柱垂直度监测→浇灌混凝土→钢管柱定位复核→拔出钢护筒→养护回填。

2.2埋设护筒

采用旋挖钻埋设护筒，护筒埋设应符合规范要求，护筒顶应高出地面0.3 m，严防地表水或其他杂物进入护筒内。筒选用外径φ2 500 mm，长度6 m，采用20 mm厚的钢板加固而成。加工钢护筒时，垂直度误差在1/500以内。椭圆度小于2 cm，焊接用坡口两面焊，所有焊缝无间断。护筒上部留有300 mm×200 mm的溢浆口，以方便泥浆循环，顶部对称焊接两个吊环或割两个φ50 mm的圆孔，供吊拔护筒时使用。在护筒安装完成后，将护筒与孔壁间隔用周围素土进行密实，以达到增强护筒侧壁与孔壁之间的摩擦力，可以保证成孔时护筒的稳定性。

2.3泥浆材料制备

埋好护筒后，用暗管法安排泥浆管道，要预留泥浆通道。在桩基施工平台旁边放置泥浆箱，泥浆箱的尺寸6 mx2.2 mx2.5 m。泥浆箱包括沉降槽、储浆池等，由从钻孔桩内排出的含有钻渣的废水排出至沉降罐，在沉淀池中初步沉降后再注入储浆池，由泥浆泵吸收。调制水泥时必须使用膨润土、膳食纤维素、纯碱调制，比例为 116.4∶4.664∶0.583∶949.3新配的泥浆要放置24 h后才能用，以保证设计强度要求。

2.4一次清孔与检测

一次清底采用先采用“平底捞沙钻头”进行初步清底，将大部分松散岩石、沉渣清除。再采用气举反循环，将孔底剩余沉渣吸出孔外。反循环过程中，泥浆经由滤砂机过滤，重新送至孔口，形成循环，同步降低孔内泥浆含砂率。以保证在钢管柱下插时的平整度。

使用超声波设备对成孔情况进行检测，使用12#槽钢在孔口护筒上架设轨道，用于放置超声波测壁仪，并将超声波探头与桩心重合，检测实桩范围内孔径情况，每5 m读取一次桩径数据，计入施工记录。同样采用超声波设备判断垂直度。

2.5钢筋笼吊装

（1）并且制作对接平台。使用槽钢、角钢，制作现场对接平台，对接平台与地面之间施工钢筋锚固，并浇筑混凝土基座，确保平台平稳。基座上安装定位件，确保吊装安放后，两节钢管柱轴心对齐。 （2）钢管柱吊装前，插入桩基钢笼内焊接固定。接着把钢管柱和钢筋保持架拼好，然后将钢管柱吊起来。具体步骤是：主吊缓慢上升，次吊协调，让钢管柱垂直于地面。用指挥台控制吊车把钢管柱放到孔里定好位。要注意让履带式起重机平顺地移动和转向。在去中心化过程中，需要不断观察垂直度的变化，及时纠正偏差。

2.6钢管柱下放

立柱桩钢筋安装完毕以后。坐标中心点重新进行放样完成后、操作平台开始安装，然后下放钢管柱，并割除吊耳。与工具节处需要进行二次防水处理措施。

2.7钢管柱定位

2.7.1钢管柱标高定位

在定位平台水平后，测量其顶部标高，并在钢管柱上焊接两块钢板作为定位卡。将钢管柱吊入桩孔，利用定位卡将其悬挂在定位平台两侧的横梁上。可以确保钢管柱的高程和垂直度。同时，要检查定位卡的焊接强度是否能承受钢管柱和预灌混凝土的荷载。

2.7.2钢管柱顶层平面定位

钢管柱吊装入定位平台中心孔后，利用定位平台顶部的螺旋千斤顶调整钢管柱顶端的水平位置。然后，通过全站仪在定位架顶部测出桩位中心点，并在该点悬挂锤球。将预制好的定位十字架放置在钢管柱顶部，并用顶升臂调整钢管柱的位置，使其与悬挂锤球的尖端对准。然后固定钢管柱顶部。

2.7.3管柱垂直度定位

钢管柱顶端固定在定位平台上，因自重而垂直下落，但钢管柱可能会因砼浇注的干扰而发生倾斜导致垂直度偏离。为此，需采用垂准仪检测钢管柱的位置，如果钢管柱出现偏移，操作工人需要下到底部，用密封螺旋千斤顶调整位置。完毕后，对钢管柱顶部平面位置进行复测。

2.8护筒拔除及孔内回填

为保证钢筋混凝土柱的安装精度，须等待混凝土完全凝固、工具拆卸之后，然后再进行回填。钢管内混凝土浇完后，需在钻孔桩和钢管柱之间的空隙里回填细砂（并每隔10 m用C20素混凝土填充1 m高的段落），并保证填砂均匀密实，把回填土填到柱定标高，然后把钢丝绳、吊钩和护筒连起来，抬起并抽出护筒到地面。

3 结论

结合武汉地铁12号线汉钢站深基坑开挖项目，对深基坑盖挖逆作法钢管柱高精度垂吊技术进行以下总结。

根据复杂的地质环境明确施工的具体步骤，以及明确施工设备。在对深基坑的精度控制上采取“三项标高定位法”以有效地保证成孔的垂直精度、水平精度，为后续的施工提供保障。采用高精度垂直度控制施工方法，精准地控制深基坑钢管柱的垂直偏差问题，有效地保证工程的施工质量。

参考文献

[1] 窦华港，马玲.环形盖挖逆作中心明挖顺作法在某基坑工程的应用[J].岩土工程学报，2008，30（S1）：639-643.

[2] 王健，马红涛，王水海.明挖车站跨路口局部盖挖逆作法施工技术研究[J].现代隧道技术，2022，59（S2）：125-130.

[3] 陶连金，代希彤，黄美群，等.盖挖逆作法与明挖顺作法施工变形控制对比[J].辽宁工程技术大学学报（自然科学版），2020， 39（2）：136-144.

[4] 夏源.盖挖逆作法钢管混凝土柱高精度调垂技术研究[J].施工技术（中英文），2022，51（7）：128-131.

[5] 朱武卫，席宇，刘博涛，等.深基坑桩撑支护体系下桩后土压力监测及分布模式探讨[J].建筑结构，2023，53（17）：134-140.

[6]陈琦. 逆作法施工中一桩一柱的超高垂直精度控制方法[J]. 工程技术研究， 2020， 5（7）： 24-25.