地铁暗挖PBA工法车站钢管柱施工

地铁暗挖PBA工法车站钢管柱施工

杜苗繁

中铁一局集团第二工程有限公司，河北 唐山 063000

摘要：地铁8导洞PBA工法的流程主要包括四个环节：开挖导洞阶段、桩柱安装阶段、施工扣拱阶段、施工主体阶段。因此，按长春地铁5号线车站为例。本文主要介绍了城市地铁PBA工法中钢管柱安装施工过程中的运输加工、定位测量、吊装定位、周边加固等主要工艺技术措施，以及对所有工艺的质量要求。通过实施各种工艺技术改进措施，提升了建设效能，节省了成本，减少了建设隐患。

关键词：PBA工法；钢管柱；定位测量；质量控制

1引言

随着城市化的发展和节能环保要求的提高，全国主要城市的地铁建设热潮已经开始。城市地铁在施工过程中，浅基坑应用广泛施工的方法孔桩法(PBA法)在地铁车站施工中尤其流行。根据不同工程的地层情况，施工资源的配备最大限度地选择合适的成孔方法减少施工风险。长春市轨道交通地铁 5号线亚泰大街站位置处于长春大街与亚泰大街两条主干路的交叉口，车站沿长春大街中间线路布置。车站的周边基本大部分都是居住用地，有个别的商业用地，车站西北象限为永长小区，东北象限为东北宾馆酒店用品城和南关消防大队，东南象限为吉林省妇女儿童活动中心，西南象限为富贵居小区，沿亚泰大街方向有一高架路位于车站正上方。

2钢管柱施工技术管理

2.1钢管柱概况

钢管柱挖孔桩为φ1500mm@6000mm，挖孔深度为7.67m。护壁采用C30的混凝土，开挖分节施工。孔口直径为2000mm。中桩位置上层导洞结构净宽4000mm，净高4500mm，中桩位置下层导洞结构净宽4000m净高4500mm。

2.2钢管柱施工

（1）钢管柱的类型

该车站采用外径φ800的钢管柱，组成部分有管柱钢管、衬管、环形钢板、牛腿环型钢材和抗拉钢板，柱帽环形盖板、法兰盘，钢筋笼以及C50微膨胀混凝土所构成。钢柱壁厚为20mm，钢材选用Q345C，高强螺栓的性能级别为8.8级。

（2）钢管柱加工制作及运输

为提高钢管柱生产的精度和产品质量，对钢管立柱实行了工厂加工，钢立柱的焊接按照国家相关标准进行，在加工完毕后运至现场吊装。钢柱加工时，应注意预留与中板的衔接的地方。

钢管材料用直缝焊接管。焊缝管须使用对接熔透焊缝，且焊缝抗拉强度不应小于标准钢管抗拉强度。焊缝品质必须符合现有国标《钢结构工程施工及验收规范》GB50205中一级焊缝的品质规则，并对全部条件均实行了超声检验和探伤检验。同时竖向各节环形钢管直径不得低于1.5m，且卷管与钢管延压的走向必须相同。

钢管柱制造完成后，必须逐一完成严格检验。

钢管柱的各种构件在加工过程中都必须对其表面采取高压冲洗方式进行除锈和除尘处理，达到材料光滑，无焊渣，焊疤，粉尘，污垢和水等污物的效果。除非另有特别说明，所有钢构件都经过了防腐。

没有防锈保护层的钢结构材料，不能出现由锈蚀而引起的材料不合格，比如：片状撕裂，凹陷及截面体积缩小。所有材料都应该使用苫布进行覆盖放置从而减少钢构件的生锈。出厂的钢构件要有标记，在施工过程中，比如运输、吊装等，要避免碰撞、剐蹭、捆绑产生勒痕，如果有损坏，变形要及时进行了修复、校正。钢管柱从竖井口采用龙门吊吊至横通道口，在用小平板车运至导洞内钢管柱孔口位置。

（3）钢管柱定位测量

为提高钢管立柱安装的垂直程度，钢立柱的柱脚钢板在中部和梁帽中间联合通过上部导洞的导线网，以减少上下导洞导线网的闭合偏差(在偏差容许区域内)。钢管柱定位检测过程中使用以下方法：

1)利用上导洞导线点定出钢柱中心线方向，在挖孔桩加强梁上点定出"十"字形的法线方向；

2)采用"十"字丝线在孔口位置用垂线准确的把钢柱中心定在已预埋的柱脚钢板内；

3)在柱脚钢板内的中线画出钢柱的外部轮廓线(R=800mm，900mm)；

4)紧靠钢管柱外的轮廓线，靠圆弧角90度焊四块抗剪能力的牛腿钢板作为钢管柱的限位装置挡板，在钢管柱定位后进行周边焊接。

（4）钢管柱吊装

在对应钢管柱位置人工凿出拱顶拱顶格栅钢筋，以格栅主筋钢筋为吊点，并通过两点吊装工作完成了钢管立柱施工吊装作业，在吊运前，要用工字钢作为轨道将钢立柱分节运至孔内附近。

格栅主筋为C22，可承受最大拉力：3.14*11*11*360/10000=13.6t，单节钢管柱最大重量2.25t。

吊装时使用两个10t电葫芦和φ20的钢丝绳受力，分节吊装，起吊时应小心谨慎，避免了钢柱的变形。

吊装钢柱前，要把管道上口包封，以避免杂质掉入管道;钢柱吊装到位后，应立即校正，并采取相应的临时稳定措施，以提高安全性。

钢柱吊装时一定要注意底梁上的提前预埋的地脚螺栓。在底梁钢筋完成绑扎后，首先利用全站仪将钢管柱的坐标点精确地定位到初支喷混面的拱顶，并利用垂钓线绳确认中心，随后在该里程对应的侧墙上放出钢管柱的底部标高，用四根定位筋绑扎在底梁的主筋骨架，将钢管柱的法兰盘放到4根钢筋上(法兰盘上已经提前精确的预留好为高强度螺栓的孔口)，采取边墙的标高点位用拉线绳粗略调平法兰盘高度，接着，利用地脚螺栓的双螺栓和螺母进行精确调平法兰盘高度，最后要严格的检查法兰盘的平顺度，最后将钢管柱内的锚入钢筋插到底纵梁内。

（5）钢管柱固定

最后一节管与节法兰对接完成后，通过缓慢吊放型钢管柱使底部落于柱脚钢板上。在柱脚就位后，对钢管立柱的最上端定位，再通过钢U托对钢立柱部位加以微调。精确校正钢管柱顶高度、纵轴线位移、垂直角度的检测。由于钢管柱下端平面位移方向、高度、下垂度均已明确，当钢管柱顶端的平面空间方位校测确认后，就可以视为管顶和管底在垂直于方位投影重合，管道高度也已精确定位。

（6）钢管柱周边固定

安装完钢管柱后还需要对其周边进行固定，将钢管柱与上、下层孔内人工开挖孔壁缝隙塞严，在距离孔桩下部约50cm范围内孔桩护壁和钢管立柱之间的中间部分浇注C20砼，在中间部分回填中粗砂，填砂后各间隔4m浇筑0.5m厚度C20砼的固定圈，以避免在砼浇注混凝土时与钢管立柱发生移动。

绑扎钢管柱内钢筋笼：

柱底钢筋笼：底纵梁钢筋绑扎完毕后，预埋柱底钢筋笼。

柱顶钢筋笼：柱顶钢筋笼笼长2.4m，在地面加工成型，吊运至孔口附近，待钢管柱安装完成后，将钢筋笼按照设计标高固定在钢管柱孔口。

（7）钢管柱砼灌注

钢管柱内砼使用微膨胀商品砼，水泥级别为C50，由地面的混凝土泵车泵送至工作面浇筑。在砼施工之前应对钢柱的垂直性进行复核。

浇注钢管柱混凝土用地泵输送的方式进行连续的浇注，在孔内采用串筒分节接到柱子的柱脚钢板上1~2m处，这样便可以有效的避免砼自由落体产生混凝土离析的现象，串筒在使用时每浇注完一节高度后，拆除一节串筒。浇注时为提高管内砼的捣固效率，应用足够有效长度的振捣棒进行振捣保证密实度。柱内砼浇注标高应大于管顶法兰50mm。

3结语

在8导洞的PBA工法施工中，在导洞较小、空间受限情形下，架设钢管柱时应充分的考虑导洞的有效空间的，以免钢管柱的分节过高导致架设空间不足。同时通过在导洞内预埋工作吊钩，有效降低了吊装设施本身的工作空间，使钢管柱吊装作业面最大化，从而提高了架设速度。在钢管柱垂直度控制中，底法兰盘的平整度和环形钢板定位都是关键问题。经过对钢管立柱校正后，采取了上下桩口定位、桩内填砂有标准操作方案，以避免了钢管立柱在施工混凝土过程中发生移动，从而有效提高了钢管立柱的垂直度管理。通过钢管柱定位技术，整个项目施工进度的加快，节省成本，保证工程质量和施工安全，取得了良好的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论[M].合肥：安徽教育出版社，2004.

[2]肖昌军.北京地铁10号线劲松站PBA工法钢管柱安装施工技术[J].施工技术，2008（12）：238.