大型格构柱在地铁盖挖车站中的应用

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摘要：华强北站是深圳地铁7号线工程的中间站，华强北站为地下三层岛式站台车站，采用盖挖逆作法施工；格构柱主要包括钢立柱和立柱桩两部分，上部钢立柱为钢构件，下部立柱桩为钢筋混凝土钻孔灌注桩基础。

关键词：格构柱 钻孔灌注桩 方法

中图分类号：U443文献标识码： A

1、工程概述

华强北站是深圳地铁7号线工程的中间站，位于深圳市福田区华强北路与振中路交汇处，沿华强北路呈南北方向布置。华强北站为地下三层岛式站台车站，车站有效站台中心里程为DK22+362.878，车站起点里程为DK22+166.878，车站终点里程为DK22+496.778，华强北站全长为329.9m。

2、工程地质与水文地质

2.1工程地质

华强北站位于海积平原，上覆第四系填土、海积淤泥，海冲积粘性土、砂层、残积层，下伏风化花岗岩岩体。素填土、残积土及全、强风化岩土质不均，呈坚硬～流塑状态，有球状风化残留体存在，容易引起不均匀沉陷，场地普遍分布有较厚的海积淤泥，属不稳定土体。

2.2水文地质条件

深圳市的气候属亚热带季风气候，热量丰富，日照时间长，雨量充沛。气候和降雨量随冬、夏季风的转换而变化。冬季无严寒，夏季湿热多雨，一年内有冷暖和干湿季之分。具有雨热同季，干凉同期的特点。但降水和气温的年季变化较大，灾害性天气也较多。如春有干旱和低温阴雨，夏秋有台风，秋季有寒露风，冬季有低温霜

3、格构柱施工

3.1施工工艺流程

格构柱主要包括钢立柱和立柱桩两部分，上部钢立柱为钢构件，下部立柱桩为钢筋混凝土钻孔灌注桩基础，施工工艺流程如下：

3.2结构形式

立柱桩的直径为Φ1500，格构柱为双拼H型钢（Hp428×407×20×35），加焊-30×750×800@1500缀板、-30×300×300加强板、牛腿等。

3.3格构柱施工方法

（1）测量控制方法

根据施工图纸及现场导线控制点，使用全站仪测定桩位，根据地质情况直接定点或打入木桩定点，并以“十字交叉法”引到四周作好护桩点。

图3-1 钻孔定位示意图

（2）护筒埋设

据桩位标志，开挖护筒孔，护筒直径比设计孔径大20cm，护筒高度不小于1.8m。放入护筒后，护筒孔坑内再次精放桩位点，吊线锤校验垂直度，校正护筒位置和垂直度并固定，护筒与坑壁之间用粘性土夯填实，确保护筒位置的持久准确及稳定。

护筒应使用钢护筒，能承受地面附加荷载产生的侧压力，根据工程地质，护筒直径比设计孔径大20cm，埋设深度应不小于1.5m，护筒宜高于地面30cm，防止地表水流入；放入护筒后，护筒孔坑内再次精放桩位点，吊线锤校验垂直度，校正护筒位置和垂直度并固定，护筒与坑壁之间用粘性土夯填实，确保护筒位置的持久准确及稳定，护筒中心位置偏差不得大于30mm。

（3）钻进成孔

成孔开始前应充分做好准备工作，施工过程应做好施工原始记录。钻机定位时要求钻机安装稳固、周正、水平、安全可靠，确保在施工中不发生倾斜、移动。保证钻塔滑轮槽缘、锤头中心和桩孔中心三者在同一铅垂线上，并且锤头中心与桩孔中心偏差不大于20mm，确保钻孔的垂直度与桩位偏差满足设计与规范要求。

护壁泥浆：根据本工程地质特点，注入口泥浆比重指标定为≤1.15，排放口泥浆比重指标为1.20～1.30，泥浆采用自然土造浆。

开孔时，应低锤密击，如表土为软弱土层，可加粘土块夹小片石反复冲击造壁，孔内泥浆面应保持稳定。在各种不同的土层岩层中钻进时，其冲程按其参数进行。

每钻进深度4～5m验孔一次，在更换钻头前或容易缩孔处均应验孔。

本工程桩基持力层为中风化，当孔深已达到设计要求时，应立即由质检员通知现场监理及勘察单位代表到场验孔并量测孔深，孔深偏差保证在±10cm以内。沉渣厚度以第二次清孔后测定量为准,需不大于5cm。

（4）清孔

清孔的目的是调换孔内泥浆，消除钻渣和沉淀，利用成孔的正循环系统直接进行。清孔分二次进行，第一次清孔在成孔完毕后立即进行，将钻头提离孔底80～100mm，向孔内输入新泥浆，把桩孔内悬浮的大量钻渣的泥浆替换出来，直到清除孔底沉渣。

第二次清孔在下放钢筋笼和导管安装完毕后进行。采用导管压入新浆的方式进行，利用向孔内输入新泥浆，维持正循环30min左右，清孔后淤泥厚度不大于10cm，清孔结束，会同监理人员对孔深，孔底沉渣等情况进行检查，并及时填写成孔验收单，清孔后半小时内应灌注砼。

（5）钢筋笼制作及吊放

图3-2 格构柱立面图

在钻机钻孔的同时，钢筋笼在现场加工制作，钢筋笼制作所用的钢筋规格、数量及焊接制作的质量要求严格按照设计图纸和有关规范要求进行，钢筋笼制作偏差应严格控制在允许偏差范围内。钢筋笼制作成形后，应会同监理人员进行验收。

为确保钢筋保护层的厚度，在钢筋笼主筋上每隔3m设置一道定位垫块（如图1-3），每道断面对称放置3只，钢筋笼经验收合格后，方能放入孔内。

3.4立柱桩格构柱制作与安装

1）立柱桩格构柱构造

格构柱设计参数详见施工图文件，其中插入钻孔桩应满足设计要求。

2）格构柱制作技术要点

格构柱采用在场外钢构加工厂加工制作，原材料进场首先审查质量合格证明文件并对材料的外观进行检查验收，合格后准予制作。对制作完成的格构柱依据规范及设计要求进行验收验收合格后方允许进场进行安装。

格构柱间对接焊接时接头应错开，保证同一截面的角钢接头不超过50％，相邻角钢错开位置不小于50cm。角钢接头在焊缝位置角钢内侧采用同材料短角钢进行补强。格构柱加工允许偏差应符合规定。

3）格构柱吊放安装

格构柱采用吊机进行吊放，吊点位于格构柱上部。

格构柱固定采用钢筋笼部分主筋上部弯起，与格构柱缀板及角钢焊接固定，固定时格构柱必须居于钢筋笼正中心。焊接过程中，吊车始终吊住格构柱，避免其受力。

型钢中桩吊放时应精确定位，型钢中桩中心线与桩位中心线误差及垂直度偏差应满足规定。

3.5混凝土浇筑

本工程灌注桩砼采用导管水下灌注，施工前进行导管封密性检查。浇注水下砼前，检查孔深及沉渣厚度，导管应离孔底30至50cm为宜，初始灌注时要有一定的初灌量，防止泥浆回流入导管。砼浇注时导管埋入砼内深度控制在2～8m以内，当砼浇至钢筋笼底部时，应放慢砼入管速度，减小砼上升顶力对钢筋笼作用，达到控制钢筋笼上浮的目的。提拔导管前必须对砼面高度进行测量，以免拔空导管造成质量事故。

3.6空孔回填

立柱桩砼浇注完后，需要及时进行桩孔回填，回填之前桩孔周围作好安全措施，回填材料采用碎石，回填时在格构柱周边均匀回填，避免回填不平衡对格构柱造成挤偏，回填一定要密实。如图1-4。

3.7施工保证措施

（1）立柱桩入岩要求

立柱桩施工时，需结合详勘及施工勘察资料，对地质变化进行核实，若有异常，需及时与勘察单位联系，并报设计单位，确认是否需采取相应措施。

（2）格构柱定位、固定与吊装

由于现场场地标高与立柱顶标高。立柱安装后无法在顶端进行固定，为保证立柱的垂直度，格构柱安装工程质量控制工序如下：

确定定位点定位器就位格构柱就位格构柱与钢筋笼焊接垂直度控制（导向架）格构柱定位垂直度复测下导管。

（1）确定定位点：格构柱桩钻孔完成后，将钻孔周边泥浆、土等清理干净、测量员计算好格构柱四边中点延长线四个坐标点，然后进行放线，定位偏差小于10mm。

① 桩孔周边在桩成孔完成后进行平整，孔四周铺150*150枕木，导向架安放在枕木上。

② 钢筋笼下落至孔口位置时用型钢进行固定，将格构柱吊至钢筋笼内进行加固连接；格构柱吊至孔口位置时，用型钢固定，用螺栓与导柱进行连接。

图3-5 格构柱定位

（2）格构柱吊装就位

图3-6 格构柱吊装图

（3）格构柱与钢筋笼焊接

①在格构柱每边的钢筋笼主筋上各焊接1根Φ16水平钢筋，距格构柱每边有20―30mm的活动量，使格构柱位于钢筋笼中间，保证格构柱各面与钢筋笼间距均匀，以便吊装后能对格构柱位置进行微量调整，使其位置准确柱身铅垂（见图1-7）。

图3-7钢筋笼与格构柱连接

② 格构柱四个面分别采用两根长1.0mΦ16钢筋斜向与钢筋笼主筋焊牢，焊接长度100mm，钢筋具有一定的长度形成柔性连接，以便能使格构柱作相对微量调整。

（4）格构柱定位

将用定位的四个点引测至型托梁上，垂直方向用两台经纬仪进行位置控制，标好位置，同时报请监理人员根据引测记录再次进行复核，在钢筋笼入孔后，格构柱位置安装定位导向架，架高1500mm，架体为14#槽钢对拼焊接，导向架中部定位孔每边与格构柱大50mm，便于螺检连接和柱位调整，格构柱顶至导向架设置与格构柱同规格导柱，导柱与下部格构柱四边通过Φ28螺栓连接（如图1-8所示），格构柱在下落过程中用靠尺进行检测（如图1-9），最终保证格构柱中心及方位符合设计要求，并上紧螺杆固定，防止位移，然后在格构柱内下串桶浇筑混凝土。

图3-8 导向架示意图

图3-9 钢格构柱垂直度检测、控制

参考文献：

1、《深圳地区建筑深基坑支护技术规范》SJG05-2011。

2、《地下铁道工程施工及验收规范》（2003版）GB50299-1999。

3、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002。

4、《混凝土质量控制标准》GB50164-2011。

5、《钢筋焊接及验收规程》JGJ18-2012。

6、深圳市城市轨道交通7号线工程华强北站设计图纸。