樊榮FAN Rong

（中鐵一局集團第四工程有限公司，咸陽 712000）

0 引言

城市地鐵施工暗挖法基本上不受外部管線影響，不存在交通疏解問題，施工干擾較小，因此成為當前車站工程中較常用的施工方法，暗挖洞樁法就是其中最具代表性的。該方法在傳統(tǒng)淺埋暗挖分部法的基礎上吸收了蓋挖法的特點，將明挖框架結構施工方法和暗挖法進行有機結合，適用范圍較廣。

1 工程概況

鄭州地鐵10 號線醫(yī)學院站為7 號線和10 號線換乘車站。10 號線為地下兩層雙柱三跨島式車站，主體結構下穿大學路為暗挖段。暗挖段長48.26m，寬25.1m，頂部覆土約5～5.3m，底板埋深約19.5m；采用平頂PBA 法+管幕超前支護施工，上部設置4 個小導洞，中柱采用鋼管混凝土柱，逆筑法施工。

主要施工步序及技術卡控要點：

①管幕施工：采用電力驅動液壓式管幕鉆機，分節(jié)頂進管幕鋼管，鋼管間鎖扣連接，頂進過程應嚴格控制角度和標高。②導洞施工：待管幕施工完畢形成管棚體系后，采用上下臺階法進行導洞開挖，嚴格控制進尺和步距。③洞內中樁及鋼管柱施工：導洞施工完成后采用洞內樁柱一體化施工技術施工柱下中樁及鋼管柱，使用反循環(huán)鉆機成孔，樁柱一體化安裝機施工中樁及鋼管柱。④頂縱梁施工：兩個中導洞內中樁鋼管柱施工完成后，在柱頂施工頂縱梁及部分頂板，使用自密實混凝土澆筑確保其施工質量。⑤扣接頂板施工：頂縱梁施工完成后隨即開挖導洞間土體施工初支扣拱，破除側壁拱架，分段施工導洞間扣接頂板至頂板全部施工完成。⑥采用逆作法施工中板，順作法施工底板及負二層側墻至暗挖主體結構全部施工完成。

2 鋼管混凝土中柱施工難點分析及解決措施

2.1 洞內鋼管柱施工

2.1.1 鋼管柱施工時，存在以下難點問題

①導洞空間狹小，高5.0m，寬4.0m，鋼管柱無法使用設備一次性吊放安裝；②鋼管柱分節(jié)安裝完成后整體垂直度無法準確判斷，施工質量技術控制難度大；③樁柱一體化施工柱下中樁混凝土澆筑完成后，由于樁基混凝土與鋼管柱內混凝土標號不一致，為防止?jié)仓摴苤鶅然炷吝^程中柱周樁基混凝土上浮，需使用礫石進行樁基混凝土反壓，此過程無法判斷混凝土澆筑前后鋼管柱垂直度變化情況。

2.1.2 所要解決的技術問題

①要選擇一種體積小，施工效率高，成孔質量精度好的可以在導洞內的進行鉆孔施工的設備。②選擇一種可以在導洞內提升吊裝樁基鋼筋籠和鋼管柱，且可以進行鋼管柱中心及標高定位的提升吊裝定位設備。③選擇一種可以隨鋼管柱同時分節(jié)安裝，對鋼管柱安裝垂直度及混凝土澆筑前后鋼管柱是否發(fā)生位移進行數(shù)據(jù)采集及檢測分析裝置。④選擇一種可以在鋼管柱分節(jié)安裝完成后，對鋼管柱安裝垂直度進行檢測分析的裝置。

2.1.3 具體解決措施

鋼管柱安裝前，在廠家進行試拼并分節(jié)編號，每節(jié)鋼管柱垂直度滿足設計允許偏差為長度的1/1000，試拼垂直度偏差不超過15mm，滿足要求后方能進場施工；鋼管柱按照分節(jié)編號使用樁柱調垂安裝機進行安裝，隨鋼管柱分節(jié)安裝測斜管至最上面一節(jié)工具管，鋼管柱分節(jié)加工安裝有效降低了在暗挖小導洞有限空間內的施工難度；鋼管柱安裝完成，使用水準儀、水平尺及激光水平儀確定柱頂標高及水平度；用超聲波檢測儀檢測鋼管柱垂直度，根據(jù)檢測結果精調垂直度，直至符合要求；調垂機卡板將鋼管柱抱緊，鋼管柱定位完成后安裝鋼管柱內鋼筋籠和導管，最后對測斜管初始值進行采集，待鋼管柱內混凝土澆筑完成后，再次采集測斜管數(shù)值與初始值對比判斷鋼管柱垂直度是否發(fā)生變化并進行及時調整。

2.2 洞內鋼管柱施工過程精度控制

2.2.1 鋼管柱安裝

①樁基鋼筋籠安裝完成垂直機就位，對垂直機卡盤中心進行初次定位整平并固定液壓支腿，防止鋼管柱安裝時機身發(fā)生位移。②鋼管柱應分節(jié)按順序吊運安裝，測斜管與鋼管柱同步分節(jié)安裝并使用卡環(huán)固定牢固，鋼管柱對接時應將法蘭盤接頭基面清理干凈，避免接觸面不密貼對整體垂直度及后期工作性能造成影響。

2.2.2 鋼管柱定位及安裝完成后垂直度檢測

①鋼管柱安裝完成后利用水平尺水準儀通過調節(jié)垂直機四個液壓支腿進行水平度調節(jié)和標高定位，在工具節(jié)孔口掛設十字線通過拱頂樁位線錘定位鋼管柱中心，移動卡盤使線錘位于十字線中心位置。

②鋼管柱定位完成后使用超聲波檢測儀對鋼管柱垂直度進行檢測，合格后安裝鋼管柱內鋼筋籠并采集測斜管初始值。（圖1）

圖1 測斜管隨鋼管柱分節(jié)安裝示意圖

③超聲波從發(fā)射換能器向鋼管柱壁方向傳播，聲波到達管壁后，由于水聲阻抗遠小于鋼質介質的聲阻抗，聲波從管壁處幾乎全反射，反射波經過孔內傳播后再回到發(fā)射的位置。

④接收換能器接收并轉換成電信號，經過放大、濾波等處理后，被信號采集模塊轉換為數(shù)字信號顯示并存儲。（圖2）

圖2 超聲波成孔檢測原理圖

利用在同一深度、不同方向的測量結果可以得知該深度上的管徑參數(shù)，從而判斷鋼管柱垂直度是否處于設計允許偏差范圍內，為保證垂直度檢測準確性，從管口向下正測一次，再從管底向上反測一次，兩次結果進行檢驗對比，確定鋼管柱垂直度偏差。（表1）

表1 鋼管柱垂直度檢測表

鄭州地鐵10 號線醫(yī)學院站暗挖段設計共14 根中樁鋼管柱，全部采用樁柱一體化施工技術，每根鋼管柱安裝完成后均采用超聲波檢測儀進行垂直度檢測，超聲波檢測報告所示，超聲波反射波形均在設計控制直徑以內，效果明顯，可視化程度高，大大提高了施工技術人員的判斷能力和一次質量控制成型能力。鋼管柱施工總長度11.5m，設計允許總長度偏差值為不大于15mm，總長度偏差值合格率為92.8%，充分保證了鋼管柱的施工質量和后期是使用強度要求。

2.2.3 混凝土澆筑前后鋼管柱垂直度檢測驗證

①鋼管柱按照分節(jié)編號使用樁柱調垂安裝機進行安裝，隨鋼管柱分節(jié)安裝測斜管至最上面一節(jié)工具管，側斜管采用U 形卡環(huán)與鋼管柱內壁焊接固定牢固，側斜管分節(jié)安裝接頭在安裝過程中插接緊固使用配套螺絲進行連接，避免出現(xiàn)松動對前后測斜數(shù)據(jù)產生影響造成誤判。安裝完成后立即對測斜管初始值進行采集。

②由于樁基混凝土和鋼管柱內混凝土標號不一樣，澆筑鋼管柱內混凝土時為保證樁基混凝土不上浮，在樁基澆筑至樁頂標高后，使用粒徑2-3cm 礫石回填反壓，反壓過程嚴格控制，沿鋼管柱一周對稱均勻分層回填，避免集中單向回填對鋼管柱造成位移，產生垂直度偏差。待鋼管柱內C50 混凝土澆筑完成后，再次采集測斜管數(shù)值與初始值對比判斷鋼管柱垂直度是否發(fā)生變化并進行及時調整。

表2 鋼管柱混凝土澆筑前后水平位移對比表

圖3 樁基鋼管柱混凝土連續(xù)澆筑示意圖

通過鋼管柱柱內混凝土澆筑完成后采集測斜數(shù)據(jù)與初始值進行對比分析，澆筑前后鋼管柱垂直度最大偏差為11m 位置，其澆筑前后變化量為1.16mm，小于垂直度控制值±15mm，澆筑前后垂直度符合設計要求，由鋼管柱水平位移曲線變化圖可清晰看出在深度6m～12m 區(qū)間鋼管柱垂直度偏差較大，反壓礫石未嚴格控制對稱填壓，混凝土澆筑過程對鋼管柱本身造成沖擊。在后續(xù)施工中經過嚴格控制，其鋼管柱垂直度偏差均在±5mm 內浮動，對鋼管柱施工質量及后期使用幾乎無影響，對鋼管柱隱蔽工程施工質量控制成果驗證提供了良好的保證措施。

3 現(xiàn)場施工過程中應注意的事項

①鋼管柱出廠前，由技術員、測量員到廠家進行鋼管柱垂直度及加工精度的驗證，廠內試拼，符合要求后方可進場。②鋼管柱洞內安裝完成后，使用超聲波檢測儀進行垂直度檢測，根據(jù)檢測結果進行位置調整，直至符合設計要求后方可進行下道工序。③側斜管采用U 形卡環(huán)與鋼管柱內壁焊接固定牢固，側斜管分節(jié)安裝接頭在安裝過程中插接緊固使用配套螺絲進行連接，避免出現(xiàn)松動對前后測斜數(shù)據(jù)產生影響造成誤判。砼澆筑前使用測斜儀對鋼管柱內壁的測斜管進行初始值采集，12 小時后進行第二次測斜值采集，根據(jù)驗證結果，優(yōu)化澆筑過程中的保護措施。④澆筑鋼管柱內砼容易導致柱外回填砂上翻，砼澆筑前應經計算確定回填高度，澆注時勤測量混凝土面標高，確保交匯處砼量控制，填砂時確定好回填量，勤測量以避免柱外砼上翻，澆筑過程中應注意對側斜管的保護。

4 現(xiàn)場實際效果

采用本方法施工導洞內鋼管中柱過程中，通過使用超聲波檢測儀對鋼管柱安裝垂直度進行有效精確控制，并及時調整反饋，保證安裝垂直度。使用測斜管對混凝土澆筑前后鋼管柱垂直度進行數(shù)據(jù)對比，可充分明晰鋼管柱垂直度控制情況，為后續(xù)施工控制提供高效的指導作用。

5 結論

在國內軌道交通土建施工中，PBA 工法以其獨特的優(yōu)勢，洞內鋼管中柱施工精度成為工程質量控制及安全控制的關鍵。通過本項目的研究及實踐經驗，可以得出以下結論：①用超聲波檢測儀檢測鋼管柱垂直度，根據(jù)檢測結果精調垂直度，直至符合要求。此方法可大大提高隱蔽工程鋼管中柱的施工精度。②采用側斜管對鋼管柱混凝土澆筑前后位移變化進行精準判斷，可充分明晰鋼管柱垂直度控制情況，為后續(xù)施工控制提供高效的指導作用和施工精度保證。③使用上述方法對鋼管柱垂直度進行控制，有效解決了該類型中柱施工技術質量控制盲區(qū)，為類似工程施工提供了良好的借鑒意義。