地铁车站钢管混凝土柱施工技术

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【摘 要】随着近年来国民经济的迅猛发展，钢管混凝土结构凭其承载力高的特点在我国得到了广泛应用，本文以青岛五四广场站盖挖法施工为背景，详细介绍了钢管混凝土柱的制作工艺、施工方法和措施，仅供同类工程参考。

【关键词】钢管混凝土柱；钢管对接；精确定位

1 工程概况

1.1 工程简介

五四广场站位于香港中路与山东路相交处，沿香港中路呈东西向布置，车站有效站台中心里程为K6+962.786，设计终点里程K7+058.286.本站为三号线与二号线换乘站。车站西北角为香格里拉大饭店，主体结构设置变形缝。

本站主体总长度277.6m，标准段长44.8m，主体车站高度为16.3m。主体顶板最大覆土厚度：5.6m。车站主体围护结构采用桩+预应力锚索与岩石锚杆相结合的形式，基坑深度：19.34m。

车站主体共181根钢管柱，其中Φ600×16临时钢管柱8根，1200×600矩形钢管柱4根（壁厚20mm），变形缝Φ600×16钢管柱20根，Φ1000×20钢管柱59根，Φ800×16钢管柱90根（图1）。

1.2 工程水文地质

本施工区段地貌类型为剥蚀斜坡和山前侵蚀堆积坡地，所处地形变化不大。

地下水类型按赋存方式分为：第四系松散岩类孔隙水、块状基岩裂隙水两类。

车站内西侧第四系土层不发育，东半侧第四系土层较厚，赋水性较好，岩石全风化带和强风化带赋水性较差，地下水不丰富。地下水对混凝土结构具有微腐蚀性，对混凝土结构钢筋具有弱腐蚀性，不需做特殊处理。

2 钢管柱制作工艺

2.1 钢管柱制作工艺流程（图2）

2.2 钢管柱制作工序操作要点

1）放样、号料应根据工艺要求预留制作和安装的焊接收缩量；制作时切割、刨边等加工余量。

2）切割后出现变形的零件，要矫正其平直度，质量要求为局部挠曲矢高f的允许偏差值在1m范围内f≤1.0mm。

3）板材坡口加工及端面加工，为保证施工质量，进行刨平加工，其加工余量不应小于2.0mm。

4）组装前，应先检验合格，所有焊接面需按要求打磨。打磨范围：焊缝边缘每边30-50mm，并不得有大于1mm的局部缺口。

5）钢管卷制：在卷板过程中，应注意保证管端平面与管轴线严格垂直。卷压钢板时，考虑到一次变形量不能太大，应及时调整上滚间隙。钢管卷制后应在管端打上十字轴线并作标记。

6）钢管焊接成型后，为消除焊接变形，应采用机械校正，直至达到尺寸精度要求。机械校正无法完成的可用热加工来校正。

7）钢管对接时，为确保对接处的焊接质量，采用全熔透焊缝。

8）钢管柱制作焊接纵焊缝均采用自动埋弧焊焊接。施焊前应清除焊丝上的油污和铁锈，对焊剂进行烘焙至350℃～400℃，保温2h。焊缝两端设置引弧板和引出板。焊接完毕后，应采用气割切除引弧和引出板，并修磨平整，不得用锤击落（图3）。

3 施工方法

3.1 钢管柱定位

利用车站控制网中的导线点，经过全站仪和配套使用的激光垂准仪（既是激光垂准仪又是棱镜基座）确定钢管柱的中心，进行定位器精确定位，应使误差小于3mm。在投点仪投点时，每次投点按90°变化四个方向，如点位均落于同一点，即是桩心。否则会产生四个方向点，并形成一个四边形，此时四边形的中心点即为桩心，见图4。

3.2 定位器安装

通过垂准仪从孔口将钢管中心点转投至孔底。根据所投的中心点确定定位器中心，同时测设定位器的标高，然后固定定位器。定位器用预埋联接螺栓固定，安装时反复测量调整锚固脚的标高及水平度，定位器的安装必须复测达到精度要求。

3.3 钢管柱精确定位及固定

钢管柱采用上、下两端同时定位的方法定位。钢管柱下端定位主要依赖于自动定位器，上端采用安装3个方向花篮螺丝实现固定，上部中心精确定位与自动定位器的定位方法相同。将钢管柱吊起，在钢管柱底部嵌入定位器，然后对钢管柱上端精确定位，上端钢管柱之间设3根花篮螺丝的扣件，对钢管柱位置进行微调。经过对钢管柱的花篮螺丝的精确校正，钢管柱中心位置及垂直度满足设计精度要求，并牢固焊接确保钢管柱的稳定性及强度。我们认为定位器一经安装就位就确定了中间钢管柱的位置参数，因为钢管柱下端的平面位置、高程、垂直度将由定位器来决定。

3.4 钢管柱吊装

成品钢管直接运至施工现场，焊接完成经过超声波无损探伤后，可进行安装。吊装时柱中心对准相交线，同时用两台经纬仪在十字相交轴线上测量垂直度。

3.5 钢管混凝土浇筑

钢管混凝土浇筑采用高位抛落无振捣法，其原理是利用混凝土从高位顺钢管下落时产生的动能达到振实混凝土。此方法施工效率高，无振动无噪音。

为避免钢管柱底部出现蜂窝，在每次混凝土浇筑前，每次先浇灌一层水泥砂浆厚度约为10-15cm。

料斗的下口应比钢管的内径至少小100-200mm，以便混凝土下落时管内的空气能够排除。

浇筑时的最大自由落下高度宜在5m以下，最大水平流动距离应根据施工部位对混凝土性能的要求而定，最大不宜超过7m。

浇筑时应防止模板、定位装置的移动和变形。

分层浇筑混凝土时，应在下一层混凝土初凝前将上一层混凝土浇筑完毕。

混凝土浇筑后，静停过程中因气泡溢出导致混凝土沉降，可在浇筑时适当提高所要求的标高。

4 结语

综上所述，钢管混凝土柱施工操作简单，安全，易于推广，施工设备和人员投入少，与定位后锚固方法相比，具有明显的经济效益和社会效益。

【参考文献】

[1]赵育红.地铁车站盖挖逆作法中间柱施工技术[J].四川建筑科学研究，2014.

[2]王立玲.盖挖逆作法地铁车站钢管柱关键施工技术[J].工程与建设，2014.

[3]卢彬荣，李双燕.杭州地铁文化广场站盖挖逆作施工技术[J].浙江建筑，2010.

[责任编辑：杨玉洁]