張子真 丁海明 炊鵬飛 金建申

（中建交通建設(shè)集團有限公司，100161，北京∥第一作者，助理工程師）

蓋挖逆作法地鐵車站中柱及基樁施工工藝優(yōu)化

張子真 丁海明 炊鵬飛 金建申

（中建交通建設(shè)集團有限公司，100161，北京∥第一作者，助理工程師）

以北京地鐵14號線東湖渠站工程為例，對蓋挖逆作法中柱及中柱基樁施工中鋼套筒、定位器施工工藝進行了優(yōu)化。與現(xiàn)有施工工藝相比，新工藝具有材料省、施工質(zhì)量便于控制、操作簡便的優(yōu)點，具有一定的經(jīng)濟效益，對類似工程施工具有一定的參考意義。

地鐵車站；蓋挖逆作法；施工工藝；鋼套筒；定位器

First-author'saddressChina Construction Communications Engineering Group Co.，Ltd.，100161，Beijing，China

處于城市中心地帶地鐵車站采用明挖法施工會阻斷地面交通，而蓋挖逆作法能最大限度地減小施工占地面積，不中斷交通，因此近年來得到了廣泛應(yīng)用。文獻［1］結(jié)合天津站交通樞紐工程，研究了蓋挖逆作法中間樁施工工藝和鋼管柱定位方法。文獻［2］結(jié)合南京地鐵1號線新街口站研究了地鐵車站逆作法鋼管柱的定位方法。文獻［3］結(jié)合北京地鐵4號線動物園站研究了中間樁施工技術(shù)和鋼管柱定位方法。各施工方法的原理基本相同，但均有改進的空間，本文結(jié)合北京地鐵14號線22合同段東湖渠站工程實踐，對蓋挖逆作法車站中樁柱施工工藝進行優(yōu)化，取得了良好的經(jīng)濟效益。

1 工程概況

北京地鐵東湖渠站位于廣順北大街下，沿南北布置。車站等級為3級，車站采用12 m島式站臺，雙柱三跨式混凝土結(jié)構(gòu)，標準段凈寬19.5 m，總凈長255 m，有效站臺長度為138 m，車站中心覆土約4.4 m。車站共設(shè)5個出入口通道（4個出入口、1個消防通道）及2組4個風(fēng)亭。車站中柱基礎(chǔ)采用Φ1 800 mm鉆孔灌注樁（中樁），中柱采用Φ700 mm鋼管混凝土柱。車站橫斷面圖如圖1所示。

圖1 地鐵東湖渠站標準段橫斷面圖

2 中柱及基樁施工工藝流程

地鐵東湖渠站采用蓋挖逆作法施工，中樁柱施工采用鋼套筒護壁，中樁柱施工工藝流程如圖2所示［4］，中柱基樁及中間柱施工工藝如圖3、圖4所示。

3 鋼套筒加工參數(shù)優(yōu)化

文獻［1］介紹的中間樁施工技術(shù)中，鋼套筒采用上、中、下3節(jié)。上節(jié)與中節(jié)采用外法蘭連接，中節(jié)和下節(jié)采用內(nèi)法蘭連接。待鋼管柱核心混凝土灌注完成后，人工將內(nèi)法蘭螺栓擰開，然后用千斤頂和吊車將上中節(jié)鋼套筒拔出，實現(xiàn)循環(huán)利用，鋼套筒布置形式如圖5所示。

圖2 東湖渠站中柱及基樁施工工藝流程圖

圖3 中間樁施工工藝

圖4 鋼管柱的安裝工藝

圖5 “騰瑞振”式三節(jié)鋼套筒

因為上、中節(jié)鋼套筒用外法蘭連接，所以拔出阻力由鋼套筒自重、鋼套筒與土的動滑動摩擦力和外法蘭盤與土體的咬合力組成，見式（1）。

式中：

Ff——拔出阻力；

G——鋼套筒自重；

μ——鋼板與土的動滑動摩擦系數(shù)；

k——土的靜止側(cè)壓力系數(shù)；

γ——土的重度；

D——鋼套筒外徑；

h——上中節(jié)鋼套筒總長；

f——外法蘭盤與土體的咬合阻力。

鋼套筒拔出過程中，外法蘭盤會帶動三角形區(qū)域的土體一起向上移動，其作用類似一個土楔體，不斷擠密周邊土體（見圖6），并受到阻力f。顯然，f會非常大，它將增加鋼套筒拔不出來的可能性，這樣就只能做切割處理，影響了重復(fù)利用的設(shè)計初衷，如圖7所示。

研究生教育過程是導(dǎo)師與研究生的雙向活動，師生心理和情感交流貫穿始終，師生關(guān)系直接影響著研究生培養(yǎng)的最終質(zhì)量。應(yīng)將心理交流和情感教育作為研究生教育過程的紐帶，在導(dǎo)師營造濃郁的學(xué)術(shù)氛圍及和諧的生活情境時，本著師生平等的思想，建立和諧的師生心理關(guān)系，實現(xiàn)師生共情;通過師生優(yōu)勢互補、教學(xué)相長，實現(xiàn)師生共贏。

圖6 外法蘭盤上的土楔體

圖7 鋼套筒的切割處理

東湖渠站采用4節(jié)鋼套筒連接的形式解決，既可方便地分節(jié)安裝鋼套筒，又可避免外法蘭盤所帶來強大阻力的問題。具體做法是：第1節(jié)與第2節(jié)用內(nèi)法蘭連接（如果加工成整體，因過長而無法在城市內(nèi)運輸），第2節(jié)和第3節(jié)用內(nèi)法蘭連接；第3節(jié)和第4節(jié)用外法蘭連接，如圖8所示。吊裝時將把第4節(jié)與鋼筋籠焊接成整體吊放并在孔口臨時固定，然后將第1～3節(jié)鋼套整體吊放并與第4節(jié)鋼套筒在孔口外法蘭連接，最后整體吊放到設(shè)計標高，并對上口進行固定。待定位器安裝完成后，人工將第2～3節(jié)鋼套筒間內(nèi)法蘭螺栓擰開，然后用千斤頂和吊車將第1～2節(jié)鋼套筒拔出，實現(xiàn)循環(huán)利用。拔出鋼套筒所受阻力只有鋼套筒自重和鋼套筒與土的動滑動摩擦力，拔出操作更容易實現(xiàn)。鋼套筒拔出影像如圖9所示。

第3節(jié)鋼套筒設(shè)計長度為1 m，其主要作用有三點：

（1）起到內(nèi)外法蘭的過渡作用，操作人員在地面進行兩次吊裝構(gòu)件的外法蘭連接，增加施工安全性。

圖8 四節(jié)鋼套筒形式

圖9 鋼套筒的拔出

（2）鋼套筒及基樁鋼筋籠吊裝分2次完成，增加吊裝安全性，同時，施工中避免使用更大型吊車，減少了施工成本。

（3）第3節(jié)鋼套筒的長度可根據(jù)地面標高和樁頂標高的不同而適當調(diào)整，方便鋼套筒的循環(huán)利用。

4 定位器形式優(yōu)化

文獻［3］所介紹的鋼管柱定位技術(shù)中，定位器底板輪廓為圓形，導(dǎo)向板呈十字布置，相互分開，如圖10所示。這種定位器的優(yōu)點是造型美觀，缺點是不容易加工，材料浪費嚴重，導(dǎo)向板相互分離穩(wěn)定性不足，錨固力不足，錨固混凝土不易飽滿。為了彌補這種缺陷，東湖渠站采用十字板定位器，不僅節(jié)約鋼材，而且安裝方便，穩(wěn)定性好，如圖11所示。

十字板定位器底板采用3塊長方形鋼板焊成，因為導(dǎo)向板可以起到肋板的作用，所以十字底板的剛度和強度都可以滿足要求，這種底板比開孔圓形底板更節(jié)省鋼材，重量更輕，安裝也更容易。相同的鋼管柱采用兩種定位器安裝，十字板定位器可以比圓形定位器節(jié)省46.67%的鋼材。圓形定位器導(dǎo)向板是采用4塊完全相同的梯形鋼板對稱焊接在底板

圖10 圓形定位器示意圖

圖11 十字板定位器示意圖

5 定位器安裝措施優(yōu)化

文獻［2］介紹了南京新街口站鋼管柱十字板定位器的安裝方法（如圖12）。首先，在地面將定位器的預(yù)埋安裝腳焊接在下節(jié)鋼套筒壁的設(shè)計位置上，在鋼套筒吊放過程中嚴格控制其筒頂標高，從而精確控制安裝腳標高。然后，由井口將標高控制點投測于鋼套筒壁上，將柱心投測于樁頂基表面，根據(jù)實測的柱心位置在地面修整十字板四肢長度，用吊車將定位器及其配件吊入樁孔，施工人員在定位器預(yù)埋安裝腳上焊接定位器連接板，將定位器安裝就位。通過調(diào)節(jié)螺栓調(diào)節(jié)定位器標高，推移定位器調(diào)節(jié)其柱心位置。精確校核其平面位置、標高、垂直度后，緊固定位器調(diào)節(jié)螺栓。

這種方法的缺點是配件過多，安裝過程復(fù)雜，安裝腳標高控制方法過于理想化。實際操作中，因為鋼套筒長度制作誤差、地面渣土堆積、工人熟練程度變動等影響，鋼套筒頂不可能嚴格處于設(shè)計標高，致使安裝腳標高也會受嚴重影響。定位器需要在十字板末端沖切出4個馬蹄形孔洞，這增加了制作的難度。東湖渠站采用了更簡單的安裝方法，不僅過程簡單，成本低廉，還能保證安裝精度，其過程是：

（1）在鋼套筒頂測放鋼管柱十字軸線，同時在孔底測放定位器標高控制點，標記于鋼套筒內(nèi)壁上，然后施工人員將定位器、4根長1 120 mm的HRB 400Φ25鋼筋吊入孔底，并做好通風(fēng)、電氣焊的準備工作。

（2）用4根長1 120 mm的HRB 400Φ25鋼筋在孔底焊一個框架，其鋼筋頂面標高要等于定位器底板頂標高減去20 mm（鋼底板厚），如圖13a）。

（3）從鋼套筒頂用激光投點儀將鋼管柱中心點投至孔底，工人將定位器抬放至鋼框架上，依據(jù)激光投射點調(diào)整定位器中心，采用放墊片的方法依據(jù)四個方向的標高控制點調(diào)整定位器底板頂標高，如圖13b），定位器位置確定后焊接在鋼框架上。

圖12 新街口站鋼管柱定位器安裝示意圖（未畫錨筋）

圖13 定位器安裝示意圖

在現(xiàn)場焊接鋼框架能更好地適應(yīng)鋼套筒標高變動，且操作簡單，材料充裕而價格低廉，不必經(jīng)過特殊加工。定位器在鋼框架平面內(nèi)滑動尋找坐標，比南京新街口所用方法更簡單，而激光投射亮點可以保證坐標的精度。定位器的標高可以用卷尺來確定，需要事先通過測量確定鋼套筒的準確標高，以保證定位器標高正確。

6 結(jié)語

本文以北京地鐵14號線工程東湖渠站為工程依托，通過借鑒以往施工經(jīng)驗，對蓋挖逆作地鐵車站中柱及基樁采用鋼套筒護壁施工工藝進行總結(jié)和優(yōu)化得出以下結(jié)論：

（1）蓋挖逆作法地鐵車站中柱及基樁施工采用鋼套筒護壁施工工藝時，鋼套筒可分為4節(jié)。1-2節(jié)、2-3節(jié)間內(nèi)法蘭連接，3-4節(jié)間外法蘭連接，將1-2節(jié)拔出重復(fù)利用。采用該分節(jié)方式，可增大鋼套筒重復(fù)利用的幾率，同時可增加施工的安全性和經(jīng)濟型。

（2）鋼管柱定位器可采用十字板式定位器。相比圓形定位器，更加節(jié)省材料、定位器混凝土澆筑質(zhì)量易控制，錨固強度更高。

（3）十字板定位器安裝采用鋼筋框架定位法，使用鋼卷尺、紅外投點儀等配合定位。在保證安裝精度的同時，操作更簡便。

［1］ 滕瑞振.蓋挖逆作法作業(yè)中間樁柱施工技術(shù)［D］.上海：上海交通大學(xué)，2009.

［2］ 楊開武，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.

［3］ 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.

［4］ 炊鵬飛，梁俊峰，王守龍，等.蓋挖逆作法地鐵車站中柱及基樁施工技術(shù)［J］.鐵道建筑，2013（5）：84.

Improvement of Top-down Inverse Method in Construction of Middle Pile and Column at Subway Station

Zhang Zizhen，Ding Haiming，Chui Pengfei，Jin Jianshen

Based on the project of Donghuqu Station on Beijing metro Line 14，the construction of middle pile and column in top-down inverse method，including the steel sleeve，the shape and the fixing of locator，is improved.Compared with the current cionstruction technology，this new one could save more materialand simplify the operating procedure for control，thus has more economic benefits.It could be taken as a reference for similar enginerring projects.

subway station；top-down inverse method；construction way；steel sleeve；locator

TU 94+1∶U 231.3

2012-11-26）