罗成勇

（中铁隧道集团四处有限公司，广西 南宁 530000）

青秀山站北侧1 号风亭组采用主体结构钢管混凝土柱兼做临时中立柱，柱底采用φ2500mm 的钻孔桩作为立柱嵌固桩基础。钢管混凝土柱直径1300mm，壁厚25mm，钢管柱内浇注C60 补偿收缩混凝土，钢管柱与各层板环梁通过牛腿+环梁形式连接，钻孔桩深度为76.9m，钢管柱总的长度为66.1m。

钢管柱钢材采用Q345C，25mm 厚，混凝土强度等级采用C60 补偿收缩混凝土。

1 钢管柱可视化液压定位方案的确定

（1）钢管柱的施工要求：①桩基钻进施工垂直度偏差要求。钢管混凝土桩底采用φ2800mm 的钻孔桩作为立柱嵌固桩基础，钢管嵌固混凝土5m。桩总长79.2m，底板以上为钢管柱，钢管长65m，直径1300mm，壁厚25mm，钢管柱与各层板环梁通过牛腿+环梁形式连接。钻孔桩按0.5%的垂直度要求，桩身的垂直度偏差要≤65m×0.5%=32.5cm；按立柱桩的钢筋笼与钢管柱之间的尺寸关系以及钢管1/1000 的定位精度要求，桩身的垂直偏差≤40cm。②钢管柱施工定位精度要求。钢管柱与各层板环梁通过牛腿+环梁形式连接。钢管柱前期作为临时支撑柱起到上托各层环框梁板结构的作用，后期作为1 号风亭永久结构柱，支撑整个风亭内结构的作用，加之前后地下水位工况的不同，立柱的作用不同，作为永久结构的钢管柱，其垂直偏差为钢管柱总长1/1000 的定位精度要求，要≤59.8m×0.001=5.98cm。

（2）地下定位的作用。当钢管柱顶部（地面）定位精确后，进行钢管柱垂直度定位。钢管柱顶端悬挂在定位平台上，由于自重作用，钢管将处于铅垂状态。但由于钻孔桩浇注砼的扰动，钢管柱可能会倾斜，因此在混凝土灌注过程中，并进行钢管柱的加固稳定。

（3）定位方案的选择：①人工丝杆调节系统。传统的操作定位方法，操作工人人工下到钢管柱底部2/3 处，通过密封螺旋千斤顶进行调节。让螺旋千斤顶顶住钻孔桩的壁部来实现此过程中的定位。此方法实用于较浅的钢管柱。②可视化液压定位系统。通过在4 个方向安装液压油缸，通过视频监控系统、电磁阀和液压系统压力表控制油缸顶至钻孔桩的壁部来实现此过程的定位。因钢管柱较长，工人在地面上就可以对钢管柱的偏移进行调整，较为容易实现钢管偏移纠偏。采用先进的高精度激光垂准仪器、高清视频成像配套高精度定位靶装置，实现在地面进行定位纠偏过程的可视化。通过油缸的定位，实现人工地面操作，在安全上有所保障，选择可视化液压定位系统。

2 钢管柱可视化液压定位的施工工艺

（1）可视化液压定位原理。可视化液压定位原理如图1所示。

图1 可视化液压定位原理简图

通过地面钢管柱中心放至定位刻度板的垂准仪信号与已定位刻度板中心的偏差；通过信号传输在电脑上能看清楚具体钢管柱偏差的位置大小及方向；通过控制液压油缸待垂准仪信号与已定位刻度板中心的偏差在允许范围内时，把其他油缸伸出顶至钻孔桩壁部并锁死液压系统。固定地面定位平台相关的连接部位，从而达到地面上和地面下定位的效果。

（2）定位平台安装及调整。

严格在地面将东、南、西、北4 个方向在原地面放样出来，然后将平台吊装至固定位置，定位平台底座：3.8m×3.8m×0.6m，横梁：3.8m×0.4m×0.5m，12 个支腿可上下调节高度：0.17m，调整定位平台在同一标高，现场调整如图2 所示。

图2 安装定位平台示意图及现场图片

（3）钢管柱可视化定位系统的安装。

①定位板及摄像头位置确定。两节钢管拼接焊接过程中，定位板不受焊接过程的影响，故将定位板安装位置定至焊缝以上的位置，所以定位板安装高度定为水位高度往上2m 位置，即管底以上20m 处安装定位刻度板。摄像头在调试阶段时，距离刻度板1.8m 为最佳成像距离，所以将摄像头安装至定位刻度板以上1.8m 处。

②液压油缸位置确定。液压油缸行程的选择，结合现场实际情况，油缸行程选择为115cm。安装位置至管底处更容易保证钢管的整体定位精度，由于钢管管底至8.5m 位置内环板较多，且此部分管外密布锚钉和加劲肋板，不利于安装液压千斤顶，因此选定从管底往上8.6m 位置为液压千斤顶安装位置。

③液压油缸的安装。液压油缸安装：安装液压油缸并现场调试（液压油缸距离管底8.6m），检查液压杆的伸缩性及计算液压杆每秒钟的伸缩速度、防水密闭性。

④可视化测量定位系统安装。安装定位板、成像摄像头：定位板距离管底9.2m，定位板中心严格对正钢管柱中心；摄像头距离定位板1.9m 为最佳成像距离，摄像头安装至管内正南方向。全部定位装置安装完调试完成后进行下一步工序。

（4）钢管柱吊装。钢管起重吊装前的准备工作油管安装连接、传输线路安装连接等，3 节钢管柱的长度分别是18.7m、23m、24.4m，起吊后2 节钢管连接对焊。钢管柱吊装至孔口时，人工调节钢牛腿方向，使钢管柱东、西、南、北4 个方向基本对正定位平台的4 个方向，随后缓慢下管，第1 节管固定至横梁上后，再起吊第2 节钢管柱，液压油管、控制线路、信号线连接，钢管柱焊接，再起吊第3 节，只至整条钢管柱连接并下放完成。

（5）钢管柱可视化定位。定位过程主要是利用可视化液压定位系统对钢管进行整体定位，通过地面钢管柱中心放至定位刻度板的垂准仪信号与已定位刻度板中心的偏差，通过电脑显示屏可清晰地看到，钢管的偏移位置和方向，通过控制液压系统的电磁阀，液压油缸伸缩调整钢管方向及偏移量，待垂准仪信号与已定位刻度板中心的偏差在允许范围内时，完成钢管竖直度定位，最后定位完成后将各伸缩油缸顶至孔壁并将油缸锁死固定。因钢管柱自身连接误差的影响，定位偏差结果为偏移设计中心4.5cm，满足设计要求，可进行下一步工序。

（6）钢管柱内混凝土浇筑。钢管内、外混凝土浇筑应按照水下混凝土灌注方法进行浇筑，确保导管伸入混凝土中2m 以上，且混凝土浇筑应连续，灌注过程中导管应小幅度进行上下提动。

3 施工效果

通过摄像头传送至地面显示器的实时监控画面可以清晰看到激光点在定位板所处位置，从而判定管底的偏移情况；在地面上通过液压油缸控制器按钮调整液压千斤顶的伸缩，当激光点准确对中定位板中心后，再将液压千斤顶往东南西北4个方向伸长至孔壁处，当钢管整体垂直度偏移≤1/1000，完全固定液压千斤顶时，至此施工完成的整个过程。

4 结语

综上所述，传统的操作定位方法因其局限性不适用于本工程，而可视化液压定位系统采用先进的技术设备，有效地解决了地面下钢管柱定位精度的困难，实现了在地面进行定位纠偏过程的可视化，在安全上得以保证。