南一环地铁车站基坑格构柱施工应用探讨

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摘要 格构柱由于其制作的方便性和截面受力性能的优势，被广泛应用于基坑工程。本文主要从格构柱的加工，安装两个方面介绍了基坑工程中格构柱的施工。

关键词 基坑工程；格构柱；施工；加工；安装

中图分类号U231+.3 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）35-0098-02

0 引言

格构柱是一种压弯构件，目前被广泛应用于基坑工程的竖向支撑。格构柱由肢件和缀材组成，其主要的应用形式有缀条柱和缀板柱。在基坑工程中一般采用缀条式，其主要工作原理是将材料面积向距离惯性轴远的地方布置，能保证相同轴向抗力条件下增强构件抗弯性能，并且节省材料[1]。

1 工程概况

南一环站是合肥市轨道交通1号线一期工程的一个中间车站，车站位于马鞍山路与南一环路十字交叉口南侧，沿马鞍山路路中布置。车站附近建筑物主要有新都会环球购物广场，新都会国贸公寓，香榭里花园，玉丽皇大酒店，合肥工业大学，苏宁电器，安徽省手球馆，方圆居住宅小区。马鞍山路高架与本车站主体结构同期建设，马鞍山路高架位于车站主体上方，与本车站呈平行分布，高架桥墩采用扩大基础坐落于车站结构顶板。

车站起点里程右CK8+893.818，终点里程右CK9+99.918，有效站台中心里程右CK8+964.118，车站外皮长度206.1m。车站主体结构为地下二层双跨结构，标准段结构宽21.9m，高15.75m，顶板覆土厚约3.6m。车站南北端区间采用盾构法施工，车站为盾构过站。

车站主体部分采用明挖顺作法施工，标准段及盾构段基坑深度约19.50m，底板承台加深处基坑深度约20.50m，采用钻孔灌注桩+钢支撑支护。

2 格构柱加工

本工程在工作井内用H型钢格构柱。格构柱采用现场制作，制作场地选用混凝土硬化地坪，严格按设计长度下料，拼装前角铁需校正，下料长度内允许偏差为±5mm，局部变形允许偏差为±2mm。缀板拼接严格按每道梁中心线为基准安排缀板位置。为保证钢柱垂直度，在专用靠模中拼接。缀板与角钢的焊缝等级为三级，焊缝厚度为10mm。角铁拼接的焊缝等级为二级。焊条使用前应按出厂证明书规定进行烘干，严禁使用药皮脱、焊芯生锈的焊条。柱身弯曲允许偏差h/250，不大于5mm。格构柱堆放必须整齐，且不能超过两层，所垫导木须在同一直线上。格构柱在距底板底及底板定250mm位置设置两道止水钢板，宽度100mm，由于格构柱施工时止水钢板位置不易控制，可以在施工底板时一并施工。

2.1 格构柱对接焊接质量要求

表1格构柱加工允许偏差表

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如表1所示。

2.2 焊接质量保证措施

为保证格构柱施工时的焊接质量，格构柱加工过程中采取以下措施，加强焊接质量控制：1）施工前，对直接进行焊接作业的工人检查是否有操作证。没有操作证的不得上岗；2）施工过程中项目部指定专门技术人员进行监督旁站，对于焊接质量不合格的坚决返工重焊；3）焊缝必须饱满，表面无漏焊夹渣现象，焊缝厚度≥10mm；4）焊接材料必须有出厂质量保证书，对于无产品合格证或质量保证书的坚决清退出场，不得使用；5）施工过程中，项目部质检员严格按照规范要求控制施工，加强过程控制[2]。

2.3 格构柱焊接施工

2.3.1 平焊

本工程采用E43焊条，焊工应根据实际要求选择焊接电流、焊接速度、焊接电弧长度等。在焊前应检查组装间隙是否符合要求，定位焊是否牢固，焊缝四周不得有油污、锈物。焊接电流的确定要根据焊件厚度、焊接层次、焊条型号、直径、焊工熟练程度等因素，选择适宜的焊接电流。平焊对焊接速度要求等速焊，保证焊缝厚度、宽度均匀一致，从面罩中看溶池中铁水与溶渣保持等距（2mm~3mm）为宜。焊接电弧长度根据焊条型号不同而确定，一般要求电弧长度稳定不变，酸性焊条一般为3mm~4mm，碱性焊条一般为2mm~3mm为宜。

2.3.2 立焊

立焊与平焊的操作工艺相同，但注意以下问题：1）在相同条件下，焊接电源比平焊电流小10%~15%；2）采用短弧焊接，弧长一般为2mm~3mm；3）焊条角度根据焊件厚度确定。两焊件厚度相等，焊条与焊条左右方向夹角均为45°；两焊件厚度不等时，焊条与较厚焊件一侧的夹角应大于较薄一侧的夹角。焊条应与垂直面形成60°~80°角，使电弧略向上，吹向溶池中心。

2.3.3 横焊

横焊基本与平焊相同，焊接电源比平时焊接电流小10%~15%。电弧长一般为2mm~4mm。焊条角度，横焊时焊条应向下倾斜其角度为70°~80°，防止铁水下坠。根据两焊件的厚度不同，可适当调整焊条角度，焊条与焊接前进方向为70°~90°。

2.3.4 焊接应注意事顶

1）尺寸超出允许偏差：对焊缝长度、宽度、厚度不足，中心线偏移，弯折等偏差，应严格控制焊接部位的相对位置尺寸，合格后方准焊接，焊接时精心操作；

2）缝裂纹：为防止裂纹产生，应选择适合的焊接工艺参数和施焊程序，避免用大电流，不要突然熄火，焊缝接头应搭接10mm~15mm，焊接中不允许搬动、敲击焊件；

3）焊接夹渣：多层施焊应层层将焊渣清除干净，操作中应运条正确，弧长适当。注意熔渣的流动方向。

2.4 格构柱验收

格构柱加工成品必须向监理工程师报检，严格按照“三检制度”验收，合格后方可进入现场投入使用，对于不符合要求的格构柱必须整改，无法整改的格构柱坚决清退不得使用。

3 格构柱安装

立柱桩成孔工艺与钻孔灌注桩相同，但成孔垂直度须控制在1/300，以确保格构柱垂直度。成孔验收合格后，对于旋挖钻成孔的桩在钻孔桩的两侧放置两块行车道板，并安放稳定，用水准仪找平，保证行车道板在同一水平面上。对于回旋钻成孔的，开钻前事先在钻机下面垫两块行车道板或钢板，为以后格构柱校正架的定位提供稳固的操作平台。

目前格构柱的安装一般采用格构柱与钢筋笼焊接为一体后吊装到位，但采用这样的安装方式在本工程中将会遇到起吊困难的问题。其主要原因是由于施工在城市内，周边架空线影响导致施工空间小，很难满足两台吊车配合起吊，并且吊装到位，而只用一台吊车起吊将有安全隐患且钢筋笼会变形散架，为吊装方便且灵活采用50t履带吊吊装，吊车起吊高度约27.5m，无法先与钢筋笼焊接一体同时吊装。因而采用格构柱安放前，先进行钢筋笼的安放，钢筋笼下放严格按照前面叙述的钢筋笼吊装方法进行。钢筋笼吊放入孔时，必须垂直确保桩孔和钢筋笼的同心度，并保证搁置平稳。对于较长的钢筋笼分两节制作吊装下放，钢筋笼主筋焊接采用单面焊，焊缝长度≥10d，焊缝宽度≥0.7d，焊缝厚度≥0.3d。钢筋笼下放到与护筒齐平位置，暂时固定[3]。

钢筋笼安放后，并灌注混凝土，待灌注完成后拔出导管，并下放H型钢。在下放过程中，采用两台经纬仪双向观测控制，使安装后的格构柱上口居于中心，待上下二点垂直后入孔。确保格构柱立柱垂直度控制在1/300以内，中心偏差不大于20mm。对格构柱标高控制，应预先用水准仪测定桩孔处校正架顶标高，然后根据插入孔内深度。当格构柱下放到位时，在格构柱两侧用L160×16角钢焊接固定在校正架上，格构柱标高控制为±20mm。为确保H型钢方向不发生大的偏移和扭转，在导管拔完后不移动平台，只按照下导管口旋转方向，并定出型钢方向与下导管的口对应方向一致（下导管的口比H型钢横截面大）后将H型钢吊装到位。吊装到位后固定H型钢，待混凝土凝固后拆除固定筋等，并对孔道做安全处理措施。

4 结论

构格柱为基坑支护体系的重要组成部分，其施工质量的好坏直接关系到基坑结构的安全。如果构格柱在施工过程中的垂直度超过限值，不仅起不到对支撑结构支撑作用，而且还会引起支撑结构的附加内力。

参考文献

[1]刘国彬，王卫东.基坑工程手册[M].中国建筑工业出版社，2009.

[2]胡明亮.基坑支护工程设计施工实例图集[M].中国建筑工业出版社，2008.

[3]王卫东，王建华.深基坑支护结构与主体结构：相结合的设计、分析与实例[M].中国建筑工业出版社，2007.

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