唐 劍，付 洵

(中鐵二局股份有限公司，成都 610032)

1 工程概況

安全高效地建設(shè)好地質(zhì)條件和周邊環(huán)境以及本身結(jié)構(gòu)均較復(fù)雜的地鐵車站，除了要做好地勘和設(shè)計(jì)等前期工作以外，確定合理的施工技術(shù)和施工方法也非常關(guān)鍵。然而，施工方法的選取與待建結(jié)構(gòu)所在地段的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、城市規(guī)劃要求、周圍既有建筑物、道路交通狀況、場(chǎng)地條件、結(jié)構(gòu)埋深、結(jié)構(gòu)形式、工期和土建造價(jià)等眾多因素密切相關(guān)，必須綜合比較后才能確定。

武漢地鐵洪山廣場(chǎng)站位于武漢市洪山廣場(chǎng)西側(cè)，場(chǎng)地與工程條件較為復(fù)雜，在確定采用蓋挖逆作法施工后，采用HPE液壓垂直插入施工還是使用鋼管混凝土柱作為施工中的中間樁進(jìn)行開(kāi)挖，必須進(jìn)行分析比較才能確定。綜合分析各種因素后，選用后者并視鋼管混凝土柱作為結(jié)構(gòu)本身的一部分。鋼管混凝土柱須承擔(dān)大部分結(jié)構(gòu)荷載，其安全與穩(wěn)定將會(huì)涉及工程整體安全。因此，如何確保中間樁基施工、鋼管柱安裝及定位和混凝土澆筑的質(zhì)量，并提出一整套切實(shí)可行的合理工法和技術(shù)方案與參數(shù)是急需解決的難題。

洪山廣場(chǎng)站屬武漢地鐵2#線與4#線的換乘車站，車站為地下三層多柱多跨箱形結(jié)構(gòu)。車站基坑主體平面呈楔形，建筑面積為10 300 m3，基坑最大開(kāi)挖深度達(dá)26.81 m。中間立柱為φ900 mm的鋼管混凝土柱，柱基礎(chǔ)為φ1 800 mm混凝土灌注樁，見(jiàn)圖1。

2 中間鋼管立柱樁施工方案

因洪山廣場(chǎng)站采用蓋挖逆作法施工，對(duì)鋼管柱高程、平面位置及垂直度要求非常高，故施工關(guān)鍵技術(shù)主要在于鋼管柱的精確定位及安裝。依基坑開(kāi)挖施作技術(shù)［1-3］，經(jīng)過(guò)充分比選，采用下部定位器加上部絲杠相結(jié)合的方式進(jìn)行定位。實(shí)踐證明，完全可以滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

圖1 鋼管混凝土柱剖面

下部定位器安裝時(shí)，需要嚴(yán)格控制其高程與平面位置以保證安裝精度。柱底樁基C30混凝土澆筑完成并鑿除杯口混凝土后，樁底壓漿。待樁基檢測(cè)完成后，測(cè)量放線，安裝四腳錨栓并澆C50混凝土將其錨固。然后，微調(diào)定位器的平面位置，使定位器中心與鋼管柱中心重合。

另外，鋼管柱上部采用四個(gè)改良后的絲杠對(duì)稱定位。絲杠帶卡一端支撐在鋼管柱頂部法蘭盤上，帶托一端支撐在人工挖孔樁護(hù)壁混凝土上。按前面經(jīng)精確調(diào)整的鋼管柱的高程以及下部平面位置，分別調(diào)節(jié)上部四個(gè)絲杠，使鋼管中心與樁中心垂線相重合，從而使鋼管柱精確定位。

3 中間立柱樁施工技術(shù)與工藝

按相關(guān)施工技術(shù)［4-5］蓋挖逆作中間立柱樁，施作主要分為中間樁基施工、鋼管柱安裝及定位、鋼管柱內(nèi)鋼筋籠吊裝及混凝土澆筑等三部分。

3.1 中間立柱樁基施工

1)人工挖孔

中間柱下部基樁直徑1 800 mm，為便于樁機(jī)下鉆、提鉆以及保證安裝精度，人工挖孔部分的有效內(nèi)徑確定為1 900 mm，比下部基樁直徑大100 mm。護(hù)壁采用C20鋼筋混凝土，厚度150 mm，每節(jié)高度控制在1 200 mm以內(nèi)。護(hù)壁形式采用外齒式護(hù)壁，上下搭接50 mm，確保整個(gè)護(hù)壁從上至下的整體性良好。另外，人工挖孔樁成孔至鋼管柱底高程以下2 m。

2)基樁施工

柱下樁基長(zhǎng)度15～35 m，孔深普遍在40～65 m之間。按規(guī)范確定的人工挖孔樁深度不得超過(guò)25 m的要求，25 m以下樁基采用機(jī)械成孔。

3)樁底壓漿及樁基檢測(cè)

由于洪山廣場(chǎng)站地質(zhì)條件變化較大，中間樁樁端持力層承載力差異較大。為控制樁間差異沉降，采用壓漿(后注漿)對(duì)樁底范圍的土體進(jìn)行加固。并對(duì)所有中間樁基進(jìn)行超聲波檢測(cè)，以確保樁身的完整性。

樁底壓漿流程:清理管頭→做管頭→上管頭密封器→接上高壓管→清水開(kāi)塞→拌漿→注漿→屏漿→清洗→結(jié)束。

3.2 鋼管柱安裝與定位

1)定位器安裝前的準(zhǔn)備工作

樁基施工完成后，先在混凝土初凝而未終凝前使用φ600 mm的旋挖鉆機(jī)鉆孔取芯，取芯深度3.0 m。然后用泥漿泵抽走樁孔內(nèi)的護(hù)壁泥漿，最后人工鑿除杯口混凝土。杯口混凝土底面比鋼管柱設(shè)計(jì)底面要低700 mm，以便安裝鋼筋網(wǎng)及二次澆筑混凝土。

2)定位器的安裝

定位器呈十字錐形，由定位十字錐板、方形錨固底板等構(gòu)件組成，見(jiàn)圖2。其中十字錐板實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼管柱的引渡功能，并限定鋼管柱的水平位移。方形錨固底板承托鋼管柱，并控制鋼管柱的水平位置及高程。

圖2 定位器平面設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

定位器的安裝主要包括兩方面的工作。首先，將定位器中心與設(shè)計(jì)鋼管柱中心對(duì)中;其次，將定位器水平板面高程調(diào)整到設(shè)計(jì)鋼管柱底高程。先從地面用5 kg錘球?qū)吨行囊郎y(cè)至已清理平整的樁基面上，進(jìn)行定位器的初定位安裝。再用1/20萬(wàn)的投點(diǎn)儀通過(guò)全站儀直接置于地面樁心位置，將樁心直接投測(cè)于定位器中心，指揮定位器精確定位，直至安裝完畢。

3)鋼管柱定位

鋼管柱定位為本工法的關(guān)鍵技術(shù)，鋼管柱采用上下兩端同時(shí)定位法固定。鋼管柱下端定位主要依賴于定位器，上端用絲杠定位。鋼管柱定位施工工藝流程為:安裝四腳錨栓并澆C50混凝土錨固→安裝定位器→吊裝鋼管柱→上部絲杠定位→澆筑杯口C50混凝土至底梁底高程。

鋼管柱實(shí)行整體吊裝，最長(zhǎng)鋼管柱為24.31 m，質(zhì)量10.5 t。采用兩臺(tái)吊車起吊，一臺(tái)25 t汽車吊配合一臺(tái)70 t履帶吊，柱端起吊采用型鋼加工成扁擔(dān)與鋼管柱用高強(qiáng)螺栓連接，鋼管柱定位見(jiàn)圖3。

圖3 鋼管柱定位

4)樁間回填砂石

鋼管柱定位及安裝完成后，鋼管柱外皮與人工挖孔內(nèi)壁有500 mm的間隙，需進(jìn)行回填處理。為保證回填的密實(shí)度，一般采用粒徑5 mm左右細(xì)豆石均勻回填。同時(shí)，為防止回填過(guò)程細(xì)豆石對(duì)鋼管柱的沖擊造成管體的偏移，每次回填達(dá)到2 m后，即對(duì)鋼管柱的上部定位絲杠進(jìn)行一次校核，以保證回填完畢后鋼管柱的中心與樁中心重合。

3.3 鋼管柱內(nèi)鋼筋籠吊裝與混凝土澆筑

鋼管柱內(nèi)鋼筋籠直徑為640 mm，且鋼管內(nèi)有牛腿嵌入，鋼管柱內(nèi)凈空最小為660 mm，由此鋼筋籠與牛腿最小距離僅為1 cm。因此，鋼筋籠加工必須嚴(yán)格控制鋼筋籠的直徑，以免出現(xiàn)鋼筋籠管內(nèi)就位困難。最長(zhǎng)的GZ3鋼管柱長(zhǎng)達(dá)24.21 m，按傳統(tǒng)的混凝土澆筑方式難以保證柱內(nèi)C50混凝土的密實(shí)性。為此，采用導(dǎo)管澆混凝土，插入式振動(dòng)棒振搗的方式施工。鋼管柱施工完畢后見(jiàn)圖4所示。

圖4 鋼管柱施工完畢后示意

4 中間立柱樁施工效果分析

采用上述工法施工后，鋼管柱安裝及定位均可滿足施工質(zhì)量與安全要求。按本文提出的工法施工，鋼管柱中心線與基礎(chǔ)中心線以及立柱頂面不平整度的施工偏差均為±2 mm，遠(yuǎn)小于允許差值±5 mm。另外，無(wú)論是頂面高程、立柱不垂直度、還是各柱間距離等中間樁基質(zhì)量都大大提高，全部滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

從施工單位最為關(guān)注的項(xiàng)目成本控制來(lái)看，采用中間立柱樁施工工法比常用的HPE液壓垂直插入施工工法也有大幅降低，成本比較見(jiàn)表1。

表1 項(xiàng)目成本效益分析

5 結(jié)語(yǔ)

1)對(duì)于目前正在大量修建的大型地鐵車站施工，特別是采用蓋挖逆作法進(jìn)行施工，如果選用鋼管混凝土柱作為施工中的中間樁柱進(jìn)行開(kāi)挖，則中間樁施工技術(shù)是關(guān)乎工程整體質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵，是必須解決好的難題。

2)按研究出的中間樁基施工、鋼管柱安裝及定位、鋼管柱內(nèi)鋼筋籠吊裝及混凝土澆筑等施工工藝進(jìn)行工程建設(shè)，能夠較好解決鋼管柱定位和安裝等關(guān)鍵問(wèn)題，與HPE液壓垂直插入施工工法相比，具有工法操作性強(qiáng)、節(jié)省投資、施工可全面進(jìn)行以及大幅節(jié)省時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)。

3)盡管蓋挖逆作中間鋼管柱的施工工法在工程中實(shí)施得較好，但因地鐵車站工程地質(zhì)條件、基坑本身結(jié)構(gòu)以及施工單位技術(shù)力量等因素不同，對(duì)其他類似工程而言，還需結(jié)合具體情況作進(jìn)一步討論。

［1］李彪.地鐵車站蓋挖逆作法鋼管柱施工技術(shù)［J］.施工技術(shù)，2008，37(增):80-83.

［2］鄭騏.蓋挖逆作法地鐵車站的中間樁施工技術(shù)［J］.市政技術(shù)，2009，27(5):498-500.

［3］董朝文.蓋挖逆作地下結(jié)構(gòu)中間樁柱施工技術(shù)［J］.巖土工程界，2006，9(4):59-63.

［4］楊開(kāi)武，徐桂珍，蘇藝.富水條件下蓋挖逆作地鐵車站中間柱施工技術(shù)［J］.都市快軌交通，2007，20(1):64-67，71.

［5］趙大兵.蓋挖逆筑法地鐵車站中間柱施工技術(shù)［J］.工程科技，2007(2):45-51.