盖挖地铁车站钢管柱垂直度控制关键技术.pdf
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1、地铁车站盖挖逆作法施工过程中一般采用钢立柱作为竖向支撑结构,钢立柱与车站桩基础使用1柱1桩嵌固式连接工艺,施工阶段将车站所受竖向荷载传递至基坑下部桩基础,使用阶段与车站框架结构共同承担浮力作用。作为永久结构使用的中间竖向支撑系统支撑柱的允许定位偏差20 mm,同时其垂直度偏差也不宜1/5001。国内针对结构柱垂直度控制进行了相关研究。王静民2对高层建筑不满足混凝土强度要求的部分混凝土柱、梁、墙等进行整体置换处理,通过设置临时钢支撑,分批置换混凝土竖向构件和水平构件。卜良桃等3确保置换处理混凝土柱时上部结构和施工操作的安全,通过测量支撑结构及被置换结构在卸载过程中发生的应变准备,反映被置换混凝土
2、部位结构的内力、变形等,为置换处理提供依据。袁茂生等4对某高层地下室钢管柱的置换加固方案进行说明。石开荣等5采用搭设托梁反顶修复平台,对偏位钢管柱顶升盖挖地铁车站钢管柱垂直度控制关键技术王蒙,张泽鑫,王斌阳(中国建筑第六工程局有限公司,天津 300012)Key Technology for Verticality Control of Steel Pipe Column in CoveredExcavation Metro StationWANGMeng,ZHANG Zexin,WANG Binyang(China Construction Sixth Engineering Bureau
3、Corp.Ltd.,Tianjin 300012,China)【Abstract】:The verticality of the vertical column of the ultra deep foundation pit is a key difficulty in the construction ofthe reverse construction method.Taking the cover excavation of the ultra deep foundation pit of Tianta stationin the fifth bid section of Tianji
4、n Metro Line 7 as an engineering case,through discussion,analysis and summary,the key technology to control the verticality of the steel tube column is to strengthen the control of theconnection between the steel tube column and the tool column,control the ovality of the tool column,and optimize the
5、 adjustment and insertion of the steel tube column.【Key words】:steel pipe column;verticality control;cover excavation reverse method;metro station;super deep fundation pit【摘要】:超深基坑竖向立柱的垂直度问题是逆作法施工的难点,以天津地铁7号线5标段天塔站超深基坑盖挖逆作车站结构为工程为例,分析钢管柱与工具柱连接控制、工具柱椭圆度控制、优化钢管柱调整下插的综合变形等关键技术。【关键词】:钢管柱;垂直度;盖挖逆作法;地铁车站;
6、超深基坑【中图分类号】:U231.3【文献标志码】:C【文章编号】:1008-3197(2023)05-40-04【DOI编码】:10.3969/j.issn.1008-3197.2023.05.010收稿日期:2022-04-29作者简介:王蒙(1998-),男,山西忻州人,助理工程师,从事城市轨道交通工程建设领域科技研发工作。天津建设科技Tianjin Construction Science and Technology第33卷 第5期2023年10月市政工程Municipal Engineering40卸载后进行拆除后重新安装钢管柱。牛斌6对某一地铁车站钢管柱置换处理方案进行说明。以上
7、主要是针对地上建筑结构柱垂直度超限或其他原因需置换处理的研究,均是在施工柱体完成后发现并处理;针对地下地铁车站盖挖逆作法钢管柱垂直度控制,尤其是事前及过程控制未见相关研究。本文以实际工程为例,提出一种施工方便、经济实用、精确度高的垂直度控制关键技术。1 工程概况天津地铁7号线天塔站主体结构采用盖挖逆作法施工,后插法钢管混凝土柱作为永久中立柱。施工范围内一共涉及59根钢管柱,直径1 000 mm、长28.0530.01 m,采用C50自密实混凝土,钢材为Q355B,钢管柱吊装就位后立即进行校正,要求标高偏差10 mm,圆心偏差5 mm,垂直度偏差1/500。2 钢管柱垂直度变形分析钢管柱设计长细
8、比偏大,在桩基混凝土凝结前刚度不足,如果垂直度偏差过大,后续主体结构梁柱节点承载力不足;若在桩基混凝土凝结前仍未调整完成将出现废桩,造成工期延误和材料机械费用损失。钢管柱需一次下插至桩基缓凝混凝土内作永久立柱使用,施工精度要求极高,施工窗口期极短。施工过程中影响钢管柱垂直精度的因素:钢管柱制作加工、钢管柱与工具柱连接、工具柱椭圆度变形控制、旋挖钻孔施工、桩基钢筋笼吊装下放、混凝土浇筑、钢管柱吊装下放、钢管柱调整下插。3 控制关键技术3.1 钢管柱制作加工柱体为2.2 m7.5 m的钢板,采用对接熔透焊接工艺,预留制作时的焊接收缩量和切割余量,弯曲卷制调圆过程中保证结构椭圆度不超过3D/1 00
9、0(D为钢管直径)。对接前,根据加工图中各构件、法兰尺寸、位置关系,调节机床各滚轴高度位置,使各构件、法兰圆心拟合计算为一条平行于机床轴线的直线。为保证钢管柱整体垂直度,将各构件预拼装完成后,复核测量各构件、法兰垂直度。焊接过程中,钢管会由于受热不均匀出现变形,即使冷却后仍有残余变形。为保证成型柱体垂直度,对接焊接过程中多次测量空间拟合圆度,实时检测每次拼接完成的结构垂直度,根据测量结果适时调整焊接参数,焊接后做整体垂直度检测。3.2 钢管柱与工具柱连接管柱外径为1 000 mm,工具柱外径为1 680 mm,假定中心处于同一轴线,两者任意边线相差340 mm。工具柱和钢管柱对接前,先对拼接平
10、台位置进行测量放样复核。通过调整钢管柱各支座高度,保持钢管柱支座水平后吊入钢管柱,再调节工具柱支座使工具柱水平,通过全站仪测量钢管柱两端同一水平位置的边线坐标(x1,y1)、(x1,y2)。用两坐标拟合一条默认水平直线函数,调节工具柱位置,使工具柱两端坐标与钢管柱函数差值处于(3405)mm,完成后进行对接固定以及防水胶封堵处理。见图1。3.3 工具柱椭圆度变形控制在钢管柱吊装立直后,由工具柱上部吊点承受钢管柱全部重量;工具柱下部使用高强螺栓(130 mm33 mm)与钢管柱连接。工具柱上下口由于应力集中,会发生张拉变形。在钢管柱下插至设计标高以上6 m时,是完全通过测量工具柱来判断柱体垂直度
11、、中心位置情况,因此工具柱能否和钢管柱拟合模拟为空间同心圆对钢管柱下插质量很关键。每次钢管柱施工前,对工具柱进行上下口拟合空间圆度测量,施工完成拔除工具柱再次测量,要求工具柱局部变形5 mm,偏差过大会影响空间圆拟合结果,需更换符合要求的工具柱。3.4 旋挖钻孔施工3.4.1 钻孔垂直度控制采用 SR 360E旋挖钻机。根据已完成地下连续墙施工经验,现场需要应对粉砂、黏土层交替出现的情况。为防止钻进过程受力不均,出现偏斜、钻孔坍塌、垂直度超限的问题,采用摩阻钻杆,每节17.7 m,下钻控制动力头扭矩。在钻进过程中每 25、35、45、55、65 m进行一次超声波成孔检测,根据检测结果及图1钢管
12、柱与工具柱对接工具柱L1=9 m1=1.68 mt1=25 mm33 mm130 mm高强螺栓钢管柱L2=28.0530.01 m2=1.0 mt2=22 mm(x1,y1)(x2,y2)S=4 mL=9 m可调节高度高强螺栓王蒙,等:盖挖地铁车站钢管柱垂直度控制关键技术第33卷 第5期市政工程Municipal Engineering41时调整旋挖钻头钻压、转速和动力头压力,防止由于地质土层不平衡导致下钻偏斜。3.4.2 钻孔泥浆性能控制根据已施工地下连续墙泥浆控制经验及地勘报告,钻孔过程穿越4粉砂层至1粉砂层过程中泥浆含砂率会明显升高,为稳定槽壁、保证垂直度,需要将泥浆密度适当调高,控制在
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