摘要：HPE液壓垂直插入鋼管柱工法采用純機(jī)械作業(yè)，避免了傳統(tǒng)蓋挖逆作鋼管柱施工需人工下孔破除樁頂混凝土、安裝定位器等不安全因素，大大縮短施工工期，降低了施工成本。

關(guān)鍵詞：HPE 鋼管柱 蓋挖逆作

1 傳統(tǒng)蓋挖逆作鋼管柱施工工藝現(xiàn)狀

近幾年我國(guó)地下工程施工普遍采用逆作法，尤其是高層建筑多層地下室和軌道交通地下車站等多層地下結(jié)構(gòu)。逆作法施工是在基坑內(nèi)施作中間支承樁，支承樁一般采用鉆孔灌注樁。灌注樁澆筑至基坑底標(biāo)高后，在支承樁頂安裝一根逆作施工的支承上部施工荷載的永久性鋼管柱。常規(guī)的鋼管柱安裝是在支承樁混凝土灌注前安裝一個(gè)與支承樁直徑相同的鋼套管，等澆筑的支承樁混凝土達(dá)到70%強(qiáng)度后，抽除鋼套管內(nèi)泥漿，采用人工下孔破除樁頂混凝土至永久性鋼管柱底標(biāo)高，定位器安裝完畢再安裝鋼管柱。該施工方法施工周期長(zhǎng)、工序復(fù)雜，且施工過(guò)程中工人要下到孔底進(jìn)行混凝土的鑿除及定位器安裝，存在諸多不安全因素，單根鋼管柱施工周期長(zhǎng)達(dá)10～20天，施工成本也較高，存在一定的局限性。

2 HPE液壓垂直插入鋼管柱工法的原理

HPE液壓垂直插入鋼管柱工法根據(jù)二點(diǎn)定位的原理，通過(guò)HPE液壓垂直插入機(jī)機(jī)身上的兩個(gè)液壓垂直插入裝置，在支承樁鋼筋籠入孔定位完成后將底端開口的永久性鋼管柱垂直插入支承樁鋼筋籠中，直到插入至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

圖1 HPE鋼管柱定位圖

如圖1所示，鋼管柱垂直吊起到液壓插入機(jī)上，由液壓插入機(jī)將鋼管柱抱緊，同時(shí)復(fù)測(cè)鋼管柱的垂直度。然后由上下兩個(gè)液壓垂直插入裝置同時(shí)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)其向下壓力將鋼管柱垂直向下插入，液壓定位器將鋼管柱抱緊后，按照從下到上的順序依次松開液壓定位器，再由兩個(gè)液壓垂直插入裝置同時(shí)將鋼管柱向下插入，重復(fù)上述步驟，直至插入到設(shè)計(jì)深度要求。該工法適用于任何基坑鋼管柱的安裝施工。

武漢市軌道交通2號(hào)線一期工程江漢路站地下物業(yè)開發(fā)土建工程具有許多特殊性，本工程施工場(chǎng)地非常狹小，交通擁擠，場(chǎng)地布置及大量設(shè)備安排難度非常大，若采用傳統(tǒng)鋼管柱安裝工藝，需人工下孔，危險(xiǎn)性太大；另外為滿足武漢市軌道交通2號(hào)線年底通車的要求，本工程施工工期非常緊張，故此選用HPE液壓垂直插入法安裝鋼管柱。以下是根據(jù)本工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況所制定的施工工藝流程。

3HPE液壓垂直插入鋼管柱施工流程及步驟

3.1 施工流程

基礎(chǔ)樁鋼筋籠下放→HPE垂直插入機(jī)就位→調(diào)整插入機(jī)水平度→吊裝鋼管柱→HPE插入機(jī)插入鋼→基礎(chǔ)樁灌注混凝土→鋼管柱內(nèi)灌注混凝土→HPE移位，拆除工具柱→進(jìn)入下道工序。

3.2 施工方法及步驟

1、鋼管柱頂部焊接工具柱

本工程鋼管柱頂標(biāo)高約在地面標(biāo)高左右，為確保HPE垂直插入機(jī)將鋼管柱送至設(shè)計(jì)標(biāo)高，需在鋼管柱頂焊接一根與鋼管柱同直徑的工具柱，連接時(shí)必須牢固并與鋼管柱同心，如下圖所示：

圖2 鋼管柱接長(zhǎng)

2、HPE液壓垂直插入機(jī)就位對(duì)中

在吊放安裝基礎(chǔ)樁鋼筋籠完成后，重新放出樁位中心，并將十字線標(biāo)記在護(hù)筒上。復(fù)核樁位后，將HPE液壓垂直插入機(jī)的液壓定位器中心與基礎(chǔ)樁位中心在同一垂直線上，然后吊裝HPE液壓垂直插入機(jī)就位，HPE液壓垂直插入機(jī)根據(jù)定位器就位對(duì)中。

圖3 樁位復(fù)核圖

3、調(diào)整HPE液壓垂直插入機(jī)水平度

就位對(duì)中后，HPE液壓垂直插入機(jī)械可手動(dòng)、自動(dòng)調(diào)整水平度，并重新復(fù)核中心位置，滿足要求后即可吊裝鋼管柱入孔。

4、 吊裝鋼管柱

對(duì)于長(zhǎng)度較長(zhǎng)的鋼管柱，為保證吊裝時(shí)不產(chǎn)生變形、彎曲，一般采用二臺(tái)吊車多點(diǎn)抬吊，將鋼管柱垂直緩慢放入HPE液壓垂直插入機(jī)上。

圖4 鋼管柱吊裝

5、HPE液壓垂直插入機(jī)插入定位鋼管柱

鋼管柱吊放至HPE液壓垂直插入機(jī)內(nèi)，下入孔內(nèi)至第二道法蘭后，由HPE液壓垂直插入機(jī)抱緊鋼管柱，根據(jù)HPE自身的垂直儀及經(jīng)緯儀雙向檢測(cè)鋼管柱的垂直度，滿足要求后為確保鋼管柱的垂直精度，在鋼管柱底向上第二道法蘭部位安裝高精度垂直儀傳感器，根據(jù)傳感器反映到地面電腦上的信號(hào)來(lái)檢測(cè)鋼管柱的垂直度，滿足垂直度要求后繼續(xù)下放將鋼管柱，如不符合要求可調(diào)整HPE液壓垂直插入機(jī)的水平度直至鋼管柱垂直度滿足要求，插入完成后用水準(zhǔn)儀復(fù)核柱頂標(biāo)高。具體插入過(guò)程如下：

第一步：指揮吊車將鋼管柱吊運(yùn)至插入機(jī)上方。

第二步：將鋼管柱垂直緩慢下放至液壓垂直插入機(jī)里，直至鋼管柱上有法蘭的部分全部進(jìn)入樁孔剩余上半截光滑的柱體后，用插入機(jī)中部的兩個(gè)環(huán)箍抱緊鋼管柱。

第三步：通過(guò)插入機(jī)自帶的調(diào)平裝置，初步調(diào)整鋼管柱的平面位置和垂直度。

第四步：調(diào)整完后再通過(guò)地面兩臺(tái)經(jīng)緯儀或者全站儀垂直相交復(fù)核鋼管柱的垂直度并做精確調(diào)整，完成后并將控制臺(tái)垂直度數(shù)據(jù)歸零，當(dāng)鋼管柱完全插入后，控制臺(tái)垂直度數(shù)據(jù)仍為零就表示鋼管柱與此時(shí)調(diào)整好的狀態(tài)一樣，處于完全垂直狀態(tài)。

第五步：松開下環(huán)箍后，上環(huán)箍向下動(dòng)作帶動(dòng)鋼管柱緩慢插入。

第六步：當(dāng)上環(huán)箍動(dòng)作到底后抱緊下環(huán)箍，松開上環(huán)箍后將其向上回復(fù)至初始位置。

第七步：然后再次抱緊上環(huán)箍，松開下環(huán)箍，上環(huán)箍再次向下動(dòng)作帶動(dòng)鋼管柱緩慢插入，如此循環(huán)直至將鋼管柱插入至設(shè)計(jì)標(biāo)高，插入過(guò)程中也需不斷調(diào)整鋼管柱垂直度和平面位置，防止鋼管柱偏差過(guò)大碰撞鋼筋籠。

第八步：鋼管柱插入到位后再次精確調(diào)整其垂直度、平面位置以及標(biāo)高，并通過(guò)水準(zhǔn)儀、全站儀以及控制臺(tái)數(shù)據(jù)予以復(fù)核，當(dāng)所有數(shù)據(jù)滿足規(guī)范要求后鎖定上下環(huán)箍，進(jìn)入下一道工序。

鋼管柱插入完成并澆筑完混凝土后一般等待24小時(shí)待其完全凝固后便可松開環(huán)箍，吊走插入機(jī)用于下一根鋼管柱施工。鋼管柱上部用于固定的工具管也可割除后重復(fù)利用。為保證后續(xù)鋼管柱不因碰撞歪斜，應(yīng)將樁孔回填密實(shí)，并做好明顯標(biāo)記。樁孔回填時(shí)應(yīng)對(duì)稱進(jìn)行。

6、基礎(chǔ)樁內(nèi)澆筑鋼筋混凝土

基礎(chǔ)樁采用水下灌注混凝土至樁頂標(biāo)高。

7、澆筑鋼管柱內(nèi)混凝土

當(dāng)基礎(chǔ)樁混凝土澆筑完成后，可繼續(xù)澆筑鋼管柱內(nèi)混凝土，澆筑柱內(nèi)混凝土同時(shí)在鋼管柱與基礎(chǔ)樁之間的空隙需回填碎石至地面，其目的是保持柱底內(nèi)外壓力平衡防止混凝土從柱底外翻?；靥钏槭瘧?yīng)對(duì)稱進(jìn)行，防止偏壓。

8、HPE液壓垂直插入機(jī)移位，拆除工具柱并回填孔口、拔除鋼護(hù)筒

待樁基混凝土凝固后將HPE液壓垂直插入機(jī)上環(huán)箍松開，用吊車將HPE液壓垂直插入機(jī)吊出、移位，并拆除工具柱，拔出鋼護(hù)筒。

4結(jié)論

采用HPE垂直插入機(jī)安裝定位鋼管柱有許多優(yōu)點(diǎn)：

（1）安全性高

HPE液壓垂直插入鋼管柱工法無(wú)需人工下孔作業(yè)，首先在很大程度上降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。

（2）保證鋼管柱的垂直度，質(zhì)量可靠

HPE液壓垂直插入機(jī)施工過(guò)程中完全機(jī)械化作業(yè)，減少了人為因素，將鋼管

柱插至混凝土頂面后，可以根據(jù)鋼管柱下部安裝的位移傳感器反映到電腦上的信號(hào)來(lái)檢測(cè)鋼管柱的垂直度，保證插入鋼管柱的垂直度符合要求，垂直度可達(dá)1/500～1/1200，保證了施工質(zhì)量。在杭州地鐵1號(hào)線武林廣場(chǎng)站鋼管柱安裝工程中，本公司對(duì)部分鋼管柱開挖檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示鋼管柱偏位值都控制在1/500以內(nèi)。

（3）提高鋼管柱安裝施工效率，縮短施工工期

HPE液壓垂直插入鋼管柱工法由先進(jìn)的施工設(shè)備施工，較之常規(guī)的施工工藝，施工流程簡(jiǎn)單，施工速度快，平均完成單根鋼管柱安裝時(shí)間10～20小時(shí)，單根鋼管柱安裝的施工工期縮短了70%以上。

（4）節(jié)約能源，降低投資成本

HPE液壓垂直插入鋼管柱工法大量減少了施工材料和人工的投入，如施工中不需鋼護(hù)筒護(hù)壁，也不用人工埋設(shè)定位器等，因而降低了投資成本30%以上，具有廣闊的實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉特洪.巖土工程技術(shù)與實(shí)例[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.