淺析地鐵車站十字型鋼柱安裝施工技術

傅存海，蔣忠全，王利國，謝華濤，唐飛，李一德，管樂

（中鐵隧道集團三處有限公司，廣東 深圳 518000）

1 工程概況

義東市域軌道交通項目路總長103.86 公里，其中金華站總長371m，車站中心里程為JYCK0+125.000。車站與金華火車站站前廣場地下預留接口進行對接換乘。車站為起點站，北面對接金華火車站，南端頭設置盾構(gòu)孔。

車站主體結(jié)構(gòu)為地下二層單柱雙跨、局部雙柱三跨鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。標準段跨度21.3m，車站頂板覆土厚度3.48m，底板埋深17.04m；車站端頭井寬度26.2m，底板埋深18.48m。車站范圍內(nèi)頂、中板及線路采用平坡，底板設2‰坡度。

2 吊裝施工總體部署

根據(jù)工程特點，采用采用加工廠分段加工運輸至施工現(xiàn)場，安裝時一套斷面尺寸800mm×1200mm 定位架。配備一臺150t 履帶吊和一臺70t 履帶，吊負責十字型鋼柱吊裝，一套定位架輔助精確安裝。

3 十字型鋼柱運輸方案

單根型鋼柱長22m，不便于運輸，因此加工中分2 節(jié)進行進行，第一節(jié)統(tǒng)一加工成12m；第二節(jié)根據(jù)樁孔深度具體調(diào)節(jié)十字型鋼柱的加工長度。運輸過程為保證其運輸?shù)陌踩?，對十字型鋼柱采用保護措施。對接駁器內(nèi)加潤滑油填充，并用橡膠堵頭進行封堵，接駁器之間用鋼筋連接，接駁器、牛腿外采用薄鋼板包裹防護（圖1）。

運輸采用具有大型車輛進行運輸。運輸以1 節(jié)標準節(jié)12 米+2 節(jié)調(diào)整節(jié)或2 節(jié)標準節(jié)12 米+1 節(jié)調(diào)整節(jié)，重量約48T。其目的在于裝運中牛腿+接駁器的位置差岔開，使裝車固定更為緊湊、安全性強。車廂底部采用枕木墊塞，使牛腿懸空，十字型鋼柱用鋼絲繩與車廂固定。

4 十字型鋼柱對接方案

圖1 十字型鋼柱保護措施

用吊車把多節(jié)十字型鋼柱吊放到預先硬化制作完成的場地上搭建施工平臺26×5m，根據(jù)施工樁號，將同一編號在廠內(nèi)預先兩節(jié)十字型鋼柱放至焊接翻轉(zhuǎn)平臺上，找準十字型鋼柱上標記對好，用紅外線激光儀器、尺寸對高差、直線、對角進行找正，用M36 高強度螺栓進行連接、緊固，并由專項技術員檢查符合要求，對法蘭四周方可進行CO2氣體保護焊接，焊接時采用野外防風遮擋措施，保證焊接質(zhì)量，并進行探傷檢測。

5 十字型鋼柱安裝方案

5.1 定位架的設計及定位原理

采用定位架就位十字型鋼柱的施工原理，就是用兩點決定一條直線，短直線校正長直線的施工原理方法。

設計帶有上、下兩個工作平臺的定位架，上下平臺各有與十字型鋼柱外形尺寸完全吻合可分離的兩塊限位卡板，兩塊可分離的卡板由液壓油缸控制開、合，使操作更便捷、方便、精確。

當定位架的上下兩個卡板的中心垂直線與在樁孔中心線在一條直線上，保證其垂直度。當定位架中心與樁孔中心重合時，也就決定十字型鋼柱的位置關系。因此，定位架準確就位決定十字型鋼柱精確程度的高低。根據(jù)施工要求十字型鋼柱偏差應在10mm 以內(nèi)，鉆孔垂直度誤差小于0.5%；

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定位架精確就位安裝時：

（1）場地硬化：樁孔外4×10 米場地用C20 砼進行硬化。

（2）孔樁標線：將樁孔四個角用油漆標注出來。

（3）架定位的固定：用吊車將固定架調(diào)入需要安裝的樁孔位置，并將固定架的四個支撐腳與樁孔位置的四個油漆中心位置重合，及固定架中心與樁孔中心大致基本重合并固定。

（4）定位架調(diào)平：在上部平臺四個角外部懸掛線垂的方式，調(diào)節(jié)固定架四個角的調(diào)平油缸使使其定位架達到水平。

（5）找準樁孔中心與定位架中心的偏差：將上下卡板全部打開，在上部平臺園孔上放一根懸掛線垂的定位十字圓盤，調(diào)整線垂與樁孔中心重合。如果定位架與樁孔中心偏差過大，移動調(diào)位定位架。如果在50mm 范圍內(nèi)，無須移動定位架。

（6）限位卡板開合行程確定：先啟動下平臺單邊限位卡板油缸，緩慢閉合限位卡板，當限位卡板中線點與線垂接觸時，標記油缸行程位置，重復幾次動作，防止有誤，計算減去十字型鋼柱的外部最大尺寸，做好標記，這就是卡板定位十字型鋼柱的最大行程位置。再啟動另一邊的油缸，同樣標記最大油缸行程位置。再調(diào)整上部平臺的限位卡板油缸最大行程位置，同樣標出。

（7）定位架固定：將定位架下部的基礎千斤旋出支撐將定位架。

圖2 測量定位

5.2 工具節(jié)連接

由于十字型鋼柱頂端距離地面較深，為了有效地降低成本，采用重復利用工具節(jié)進行吊裝，工具節(jié)的外形尺寸與十字型鋼柱的外形尺寸相同。將工具節(jié)上部加工成與定位架上下平臺相適應的固定長度6 米，頂端設計有吊裝孔，還有用來固定十字型鋼柱的調(diào)節(jié)長條孔；下節(jié)長度根據(jù)十字型鋼柱距離地面高差進行取值。

工具節(jié)與工具節(jié)連接采用8.8 級M36 高強度螺栓連接，連接時用扭力扳手緊固，焊接翻轉(zhuǎn)平臺上，找準十字型鋼柱上標記對好，用紅外線激光儀器、尺寸對高差、直線、對角進行找正。下節(jié)工具節(jié)與十字型鋼柱采用特制的加長8.8 級M36 高強度螺栓連接，下部螺帽焊接在下節(jié)工具節(jié)上，其頂部采用雙螺帽緊固，并在地面上，便于操作工人在地面操作拆除。每個樁孔根據(jù)入樁的深度，在十字型鋼柱工具節(jié)上用明顯的標出完全就位標高尺寸。

5.3 十字型鋼柱安裝

（1）將限位卡板的定位油缸回收，將定位架卡板打開到最大位置。（2）吊裝十字型鋼柱時，先在空曠的場地使十字型鋼柱成自然垂直穩(wěn)定狀態(tài)，才緩慢旋轉(zhuǎn)至定位架上方，再下降插入定位架中心的圓孔。（3）十字型鋼柱底部進入定位架下部插入樁孔前，安裝地腳螺栓，將適當伸出限位卡板縮小與十字型鋼柱的距離，避免十字型鋼柱在下方過程中與樁孔鋼筋籠擦碰，引起坍塌。（4）十字型鋼柱深度還有500mm到位，通過繼續(xù)調(diào)整限位卡板的油缸對十字型鋼柱進行位置調(diào)節(jié)，原則是先調(diào)整定位架上部卡板，后調(diào)整下部卡板。注意調(diào)整油缸時，油缸的最大行程位置不能超過標記的位置，防止過度糾偏。（5）緩慢調(diào)整吊車吊臂，使下放垂直線最大限度的與樁孔線重合，不能用定位架卡板油缸過度承受十字型鋼柱的糾偏力，防止定位架整體滑動。最后通過調(diào)油缸調(diào)整限位卡板反復調(diào)整，使十字型鋼柱中心線位于樁孔的的中心，并用鎖銷對限位卡板進行固定。（6）用鎖定圓鋼插入工具節(jié)上部圓孔，在鎖定圓鋼下墊至調(diào)整墊塊，固定十字型鋼柱上下高度。（7）對十字型鋼柱定位進行測量復核。（8）在樁孔地面的位置的工具節(jié)，用定位槽鋼進行連接固定。（9）取走吊車的鋼絲繩，十字型鋼柱定位完成。

6 砼灌注

在定位架上部臺架的下端預留的兩個掛鉤上，分別用兩個手拉葫蘆，將砼的導管通過定位插板預留的孔下放。兩組導管用相同直徑250mm 的鋼管，為了操作人員方便作業(yè)中間節(jié)長2.5 米，底節(jié)可為4 米,漏斗下用0.5 米短管，管端用粗絲扣連接。導管使用前須經(jīng)過水密性試驗和氣囊通過試驗，根據(jù)孔樁的施工順序及深度，計算出導管所需長度并進行編號。

圖3 十字型鋼柱吊裝、定位

圖4 十字型鋼柱下部精確定位

導管使用前，應先檢查其是否損壞，絲扣是否完好，內(nèi)壁是否光滑圓順。再進行水密承壓實驗，以檢查導管的密封性能。導管應進行試拼，并進行隔水氣囊球通過實驗。

砼通過導管灌入，注意一定要對稱灌注，導管下口與孔底保留30～50cm。灌注開始時，在漏斗中放入隔水氣囊，然后再開始灌入混凝土。混凝土灌注正常后，應連續(xù)不斷灌注，灌注過程中及時測探混凝土面高度，計算導管下端埋入混凝土深度，根據(jù)綜合數(shù)據(jù)結(jié)論，進行導管的提扒與拆除，拆除時導管卡快一定固定到位，防止導管滑落至樁孔內(nèi)。導管下端埋入混凝土的深度超過2.8 以上，才可以提扒導管，然后再繼續(xù)灌注。嚴禁導管口提出砼面，防止斷樁。

在灌注過程中，應將井孔內(nèi)溢出的泥漿引流至排水溝，收集到沉降池。砼灌注量要比樁孔的理論計算值要多出一些來，以便能更好地清除浮漿和測量等誤差，其樁頂面比理論上高出0.5～0.8m 為宜。

圖5 十字型鋼柱上部精確定位

7 工具節(jié)拆除

當砼灌注完成后，用吊車吊住工具節(jié)，將上節(jié)與下節(jié)節(jié)之間的螺栓松開取出螺栓，拆除上節(jié)工具節(jié)，可以進行下一次安裝使用重復利用。拆除工具節(jié)時，先將卡板松開至最大位置，防止定位架與工具節(jié)發(fā)生碰撞，引起十字型鋼柱偏移、錯位。

8 十字型鋼柱保護回填

灌注完成12 小時后。通過定位架下部留用與孔裝地面之間的間隙位置，人工用沙對十字型鋼柱與樁孔四周進行保護性回填。（1）在地面對下節(jié)工具節(jié)與十字型鋼柱之間連接的加長高強度螺栓拆除。（2）將固定架下部限位卡板分開下工具節(jié)，拆除下節(jié)工具節(jié)。（3）人工用砂石回填樁孔至地面。（4）用吊車調(diào)離定定架時，嚴禁定位架與十字型鋼柱發(fā)生碰撞。

9 安裝十字型鋼柱的主要注意措施

（1）十字型鋼柱安裝之前，需要完成自檢，合格后連同鋼材合格證、探傷檢測報告，報請項目部及監(jiān)理單位驗收、合格后簽發(fā)同意報告，初次吊裝時需進行十字型鋼柱吊裝技術交底。（2）每根十字型鋼柱都需要進行仔細巡檢，確保十字型鋼柱內(nèi)無遺留物，保護件穩(wěn)固，并清除其他不能進入樁里內(nèi)部的件。（3）根據(jù)每根樁孔樁號的不同，明確對應的十字型鋼柱吊裝之前進行編號，防止出錯。組織施工進行技術交底，書面資料一定要清晰，不能模擬兩可。（4）十字型鋼柱吊裝時，配備專職起重指揮，以主機起重指揮為主，副機起重指揮配合主機起重指揮，確保十字型鋼柱在吊裝過程中合理受力。（5）十字型鋼柱吊裝時，先由主、副機進行同步起吊，起吊到一定高度后，副吊下放，主吊繼續(xù)提升，知道十字型鋼柱成垂直狀態(tài)，拆除副機鋼絲繩，十字型鋼柱由主機進行吊裝。（6）當十字型鋼柱與建筑物較近處,吊裝時用安全繩牽引拉離建筑物，專人指揮吊裝及安全原來旁站監(jiān)督，防止與碰撞建筑物，發(fā)生有安全隱患。