深基坑逆作法支承钢管柱施工技术

2020-02-15王守贞

江西建材 2020年1期

王守贞

河南五建建设集团有限公司，河南郑州 450000

1 工程基本介绍

本研究的工程为某城市两个轨道交通线的换乘站，处于交叉路口的位置。总体设计来看，为T 型换乘。一条轨道交通线路车站是地下3 层，基坑的深度大约为28.14 米，宽度大约为22.8 米；另一条轨道交通线路车站是地下 2 层，基坑深度是20.7 米，宽度大约为 22.4 米。在工程施工中采用盖挖逆作施工技术。换乘车站采用的竖向支承桩直径大约为1900 毫米，所使用的钢管混凝土柱，壁厚为20 毫米，直径为750 毫米、850 毫米和900 毫米，法兰直径的最大值是1590 毫米，柱子的长度是30 米。安装钢管柱所采用的施工技术是 HPE 液压垂直插入法，插入到桩顶之下的 3.84 米位置。

2 工程施工场地的环境条件

根据施工现场的勘探中所获得的资料可以明确，工程施工场地软土较多，这里距离河漫滩比较近。施工场地中，基岩的深度距离底面24 米，从底面至基岩之间的土层主要成分是粉土、粘性土，还包括一些沙土，这些土交互沉积，形成沉积层。土层中一些部位是软弱土。粉土中，灰褐色土比较多，部分为黑色的粘土。工程施工场地有丰富的地下水。

3 工程施工的重点和难点

深基坑施工的主要内容是地下的框架结构，施工中采用盖挖逆作法展开施工。基坑的施工的主要内容包括地下连续墙围护，钻孔灌注桩基础的扩底，钢管混凝土柱的施工和使用环节。在具体的施工中，重点和难题主要体现在如下方面：其一，基坑的柱或者桩的成孔可以达到56 米的深度，有效桩长都要打入到已经风化的岩层中。这部分施工是很大的难度的；其二，在基坑施工中采用逆作施工技术的时候，对支承桩柱施工中可能产生的沉降问题高度重视，还要重视钢管混凝土柱的垂直度是否符合标准。严格按照设计要求确定钢管混凝土柱的垂直度，按照施工技术的有关规定，将其控制在 1/600 之内［1］。施工中钢管柱的长度如果超过30 米，偏差就会有所增加，要控制要偏差，是偏差值不超过55 毫米，这个难度是非常大的。工程的主体结构施工要保证质量，就需要高度重视这方面的问题；其三，将钢管混凝土柱安装到灌注桩当中，钢管柱的法兰盘直径的最大值可以达到 1.5 米，灌注桩钢筋笼的直径为2000 毫米，内径为1658毫米，两侧的间隙超过30 毫米。在安装钢管柱的时候，很有可能存在较大的偏差。要将偏差校正好是存在一定高度难度的。

4 工程施工中需要采取的技术措施

4.1 工程施工中采用大功率旋挖钻机成孔技术

工程中，钻孔的直径比较大，而且非常有深度，桩身都要打入到风化岩层当中，这个施工难度是很高的。施工中选用的成孔设备是BG40 大功率旋挖钻机进行钻孔施工。旋挖钻机的扭矩最大值可以达到280 千牛·米，扩大头部所在位置所采用的是 AM6200 型可视可控全液压旋挖钻机，设备为自动化控制，将参数输入到电脑中，采用影像监控，就可以看到钻孔施工的过程。采用这种技术进行施工，不仅成孔的直径比较大，而且很深，施工质量有所保证，施工效率提高，特别是垂直精度非常高［2］。在施工的场地是粉土、粉质粘土和粉细砂层，这样的土质不仅压缩性很强，而且低强度非常低。在进行成孔施工的过程中，就要根据工程需要将稳定液比重增加一些，调整好钻机的运转速度，避免产生塌孔的问题。

4.2 工程施工中采用HPE 液压垂直插入钢管柱工法

基坑施工的过程中采用HPE 液压垂直插入钢管柱工法，钢管柱的垂直度会有所保证。HPE 液压垂直插入钢管柱工法的实施，是按照两点一线的原理，通过HPE 液压垂直插入钢管柱液压将2 个液压定位器插入对钢管柱的垂直度做出调整，之后将垂直插入装置充分利用起来，抱紧钢管柱。采用这种工艺技术可以确保钢管柱垂直度控制在合理的范围内容。本工程将垂直度控制在1/500 以内，由此降低安全事故发生率，工程的进入即开了，工期缩短，施工投入的成本降低。当钢管柱的长度超过20 米的时候，采用这种施工技术效果更好［3］。

其一，HPE 液压垂直插入钢管柱工法施工中需要遵循的要求。HPE 液压垂直插入钢管柱工法施工中，要求钢管柱对接的焊缝表面非常平整而且干净，不能有不平整的现象。内侧焊接有格构柱搭接板。钢管柱的长度不超过 34 米，法兰自身有一定高度重量，可以达到大约 15 吨左右。按照HPE 液压垂直插入钢管柱工法工艺技术要求，钢管柱顶部法兰不可以先安装，而需要后安装，中部和底部的法兰需要HPE 液压垂直插入钢管柱垂直插入到指定的位置。在定位装置安装之前，可以发挥其自重的作用，下降到HPE 液压垂直插入钢管柱插入机的底部，钢管混凝土柱底部为封闭状态。钢管柱下降到一定的深度之后，就会在泥浆的浮力的作用下不能继续下沉，这就意味着浮力已经超过钢管柱的自重，此时，就需要在钢管柱的内部加放配重，也可以在钢管柱中浇筑混凝土，保证其顺利下沉到机底部［4］。钢柱的定位要准确，且保证垂直度，在完成钻孔灌注桩的灌注施工之后，就要及时平整场地，之后将土夯实，保证地面的平整度一致，使得HPE 液压垂直插入钢管柱工法能够有效实施，HPE 液压插桩机准确定位。施工中，对插入钢柱的需要要充分考虑，灌注桩混凝土的速度要把握好，要有缓凝时间。考虑到混凝土浇筑施工中有运输的时间、浇筑的时间以及HPE 液压垂直插入钢管柱的时间和九尾的时间，就要对时间合理安排，浇筑混凝土所延迟的时间要超过36 小时。

其二，HPE 液压垂直插入钢管柱工法施工需要按照规定的流程展开。将钢管混凝土柱安装在灌注桩内，钢管柱的法兰盘直径的最大值可以达到 1.5 米，钢筋笼的内径是1658 毫米，两侧的间隙是30 毫米。要控制好成桩的垂直度，通常偏差不能超过1/300 的偏差。这个施工环节很容易在钢管柱安装的过程中出现偏差。为了避免防止钢管柱的偏差已经超过了可以校正的范围，就要适当地增加钢管柱底标高以上的成孔直径，所安装的法兰盘的直径要有所增大，可以达到2280 毫米。在加工钢筋笼的过程中，对于插入到钢管柱部位的钢筋笼要放大直径，形成一个喇叭口，此时，钢筋笼的上口内径是1915 毫米，钢筋笼与钢管柱法兰之间的间隙也要有所增加，可以达到160 毫米，成孔垂直度会产生偏差，但是不可以超过 1/300。

5 工程施工中一柱一桩实施获得的效果

一柱一桩施工的质量对逆作阶段的结构会产生一定的影响，主要体现在受力方面，同时也会影响到永久结构柱外包混凝土施工质量。工程施工中采用一柱一桩，一共是 100 根，施工中采用先进的技术，引进先进的设备，桩孔成孔施工中严格控制质量，还要控制好钢管柱的垂直度，在整个的施工过程中还要做好监控工作，钢管柱垂直度符合设计要求的超过90%。虽然一些钢管柱在挖土的时候产生偏移，采用结构补强措施之后，偏差消除了，符合设计要求。