PBA工法中钢管柱的施工技术

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1、2011年度优秀科技论文 PBA工法中钢管柱的施工技术 PBA工法中钢管柱的施工技术 李博 孙旭红 中铁十三局集团有限公司西安地铁三号线试验段-2标项目部 【提要】结合沈阳地铁一号线第八合同段沈阳站站暗挖段钢管柱施工实例,介绍了钢管柱的施工工艺,对其施工重点及施工难点,提出了相应的解决措施,为其他PBA工法中钢管柱的安装提供可借鉴作用。 【关键词】:地铁、PBA工法、钢管柱 引言 随着地铁施工技术的不断进步,地下工程界不断

2、创新并提出了许多新的施工方法,其中PBA工法就是很有代表性的一种。该方法在传统浅埋暗挖分部法的基础上融入了盖挖法的特点,显得更加灵活多变,适用范围较广。PBA工法在沈阳地铁一号线几个车站施工中得到成功应用,充分证明其在松散软弱地层中进行浅埋大断面洞室开挖是可行的,该方法具有良好的发展前景和推广价值。该工法中钢管柱是整个车站主要竖向承载和传力结构，是控制工期的关键工序，是整个施工过程中至关重要的一步，现以沈阳地铁一号线沈阳站站施工为例,介绍钢管柱的施工技术。 1、 工程概况 沈阳地铁一号线沈阳站站位于沈阳火车站站前广场下、胜利北街与中华路交口处，车站全长190.60m，本站为明、暗挖结合双层

3、岛式车站，其中车站暗挖段结构长143.0m。采用双柱三跨地下两层拱顶直墙框架结构（见结构剖面图二），结构总宽度20.7m，暗挖段共设42根φ800mm钢管柱，每根柱长9.36m（钢管柱具体尺寸见图一），分上下两节，上节4m，下节5.36m，壁厚16mm，柱心填充C50微膨胀混凝土，钢管柱下为1400×1800混凝土底纵梁基础。 图一：钢管柱尺寸图 图二：暗挖主体结构剖面 2、 施工工艺 2.1、工艺流程 钢管柱人工挖孔 定位预埋钢管柱地脚螺栓 钢管柱运

4、输、安装 复核、固定钢管柱 柱心混凝土浇筑 2.2、钢管柱人工挖孔 首先由测量班根据设计要求准确的放出人工挖孔的中心位置，复核无误后开始破除底板混凝土。因受中板处法兰盘的影响，人工挖孔分上下两节，上节孔径为2.6米，下节孔径为1.8米。破除导洞底板格栅前先对其进行加固，在底板处凿出两侧墙格栅钢筋，用16A工字钢与其焊接形成对撑达到加固的目的。每节开挖高度控制在1.0m以内，孔内出碴采用手动卷扬机提升吊桶运出，护壁采用钢筋混凝土，厚度为15cm，由于孔径较大护壁可采用喷射混凝土，加快施工进度。人工挖孔见图三。 2.3、定位预

5、埋钢管柱地脚螺栓 控制地脚螺栓的预埋精度是钢管柱安装的重点也是难点，在绑扎完底纵梁钢筋后通过定位法兰准确定位。定位法兰（如图四所示）在钢管柱加工厂与钢管柱底法兰同厂加工，使用统一钻孔模具，以保证所有定位法兰的孔眼尺寸与钢管柱底法兰相吻合，并在对应同一位置设置十字交叉定位孔，以确保位置准确，具体实施如下： 2.3.1 定位 用全站仪在导洞中布设导线点，以利于确定每一钢管柱中心点坐标。 2.3.2投点孔设置 在100mm*100mm *3mm 铁板凿出孔眼（直径1mm）后，用全站仪及钢尺根据导线点反复调整孔眼的位置，直至铁板孔眼位置与该根钢管柱的坐标相重合，然后由两人配

6、合迅速将该铁板对称施焊在下导洞拱顶格栅钢筋上，待重复检查铁板孔眼位置与该根钢管柱的坐标相吻合后，将该铁片焊接牢固并做好保护，防止其偏位。 2.3.3定位法兰安装 在定位法兰安装前，将钢管柱地脚螺栓预先插入进底纵梁钢筋内部及定位法兰相应的螺栓孔内，调整螺栓垂直度符合设计要求，定位法兰底标高比设计标高低5mm，然后利用两条施工线分别通过定 图三：钢管柱人工挖孔示意图 位法兰加工时设置的十字交叉定位孔，使两条施工线的交点与通过定位铁片孔眼的垂球尖相重合，再用全站仪观察定位法兰上四个方向的定位孔与钢管柱的方向线重合后，利用钢筋将定法兰焊接固定在底纵梁主筋上，以防止浇筑混凝土时定

7、位法兰产生偏移。 图四：钢管柱定位法兰 图五：设计导洞与钢管柱位置关系图 2.4、钢管柱运输、安装 中导洞净空为5100mm×3000mm，钢管柱分两节：上节长4000mm，下节长5360mm，下节长度超出导洞净高，且下节连接钢板较大，不能垂直起吊，运输和吊装都比较困难，详见设计导洞与钢管柱位置关系见图五。 2.4.1钢管柱运输 钢管柱在吊装前先对其进行试拼、编号，方便洞内安装。在钢管柱从地面吊至洞口时需在导洞口搭设吊装平台。钢管柱在导洞内用两个自制分节的平板车运输，在运输前必须保持洞内运输路线的畅通，具备足够的旋转运输空间。钢管柱在地面及地下运输过程中，需轻吊轻放，并在运

8、输中固定牢固，严防摩擦及碰撞，保证钢管柱不产生变形。 2.4.2钢管柱安装 底纵梁混凝土浇筑完成后，及时检查预埋地脚螺栓的标高、位置等，如发现有偏移时在混凝土未达到强度前及时调整。混凝土强度达到50%时可拆除定位法兰，在拆除过程中注意预埋螺栓丝头的保护。 钢管柱安装采用手动葫芦和人工配合就位，用20A工字钢搭成吊装架体，在上面挂上5吨的手动葫芦（根据实际情况确定其数量及位直），吊装要点是：底端用一个葫芦吊着慢慢下放，后面用一个或两个葫芦向上提，控制好角度，最后垂直下吊到底纵梁上，在完成下节吊装后，开始绑扎下节钢筋笼，并将上节钢筋逐根用细铁丝固定在下节钢筋上，方便上节钢筋的绑扎，钢管柱钢

9、筋采用套筒机械连接。钢筋绑扎完成后调整下节钢管柱的方向，使其底法兰上的螺栓孔和底纵梁上预埋的地脚螺栓全部接好后开始固定钢管柱，在固定前应检查其垂直度以及中梁处钢板的方向是否符合设计要求，检查确认无误后开始吊装上节钢管柱。钢管柱下节吊装如图六示。 图六：钢管柱下节吊装示意图 2.5、复核、固定钢管柱 钢管柱是主要的竖向传力结构，在施工过程中受力较大，比如在钢管柱混凝土浇筑、顶纵梁、扣拱及二衬施工过程中都有可能使其发生偏移，因此钢管柱的固定显得尤为重要，固定步序如下： ①钢管柱吊装完成，经检查中线、标高等符合设计要求后，把钢管柱和既有导洞底

10、 板格栅用角钢有效连接，并固定牢靠，防止回填过程中产生变形。 ②顶部位置固定牢固后，在下导洞的拱顶处、中纵梁上20㎝左右处采用30㎝厚C20混凝土将该位置固定，其余部位用原状砂回填，并采用水夯法夯实。 ③原状砂回填至上导洞底部时，再采用30㎝厚的现浇混凝土在人工挖孔及钢管柱间填充密实。至此钢管柱调试、安装、固定完毕。 2.6、钢管柱混凝土浇筑 混凝土浇筑采用地泵同串筒相结合的方式，用振捣棒振捣密实。 ①鉴于钢管内砼强度（C50微膨）较高，为避免施工冷缝的出现，砼灌注

11、必须连续进行，为此必须进行严密周详的施工组织。施工前认真做好各项准备工作，落实施工人员，严格进行技术交底；检查各种施工机具的数量、型号及工作性能是否能够满足施工需要。 ②每根钢管柱浇灌砼之前，先在其底部浇灌一层厚10～20cm厚的与核心砼强度等级相同的水泥砂浆、以免初灌砼落下时粗骨料产生弹跳离析现象。 采用从钢管柱管口插入振捣棒振捣，始终控制棒体在混凝土面以下1米内振捣，确保振捣密实。 3、 结束语 至此整个钢管柱施工完成，经测量验收各项指标均符合设计要求，达到了预期的效果，并比计划工期提前10天完成，确保了后序施工的顺利进行。 参考文献： [1]王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论[M].合肥：安徽教育出版社.2004 [2]宋月光 杨慧林 李涛.地铁洞桩法施工阶段地下洞室的受力分析[J].铁道标准设计.2005（7） [3]周文海.浅埋暗挖地铁区间隧道“PBA”施工技术研究[J].铁道标准设计.2007（7） [4]地下铁道工程施工及验收规范.GB50299-2003 第 6 页 共 6 页