1、立柱桩H型钢柱定位施工工法

1、立柱桩H型钢柱定位施工工法
立柱桩H型钢柱定位施工工法
1、前言
随着城市轨道交通的不断发展，地下结构空间与地下轨道交通工程在城市基础设施及公共事业领域占据越来越多的比重，盖挖法施工也随之得到广泛采用，作为盖挖法结构施工所须采用的立柱桩支护结构在地下结构工程中被普遍采用。

为了保证施工阶段主体结构的安全和稳定，立柱桩的施工质量成为关键。

立柱桩桩基通常桩径大，桩孔深，由于立柱桩桩基承载力高，桩身垂直度要求高，所以施工难度大，插入立柱桩桩基内的钢立柱作为主体结构及支撑构件，其垂直度、平面定位及标高有较高要求，如何保证H型钢柱的定位达到设计要求，是立柱桩桩基的施工难点，也是重点。

2、特点
2.1H型钢柱的定位，通常采用起重机械吊起H型钢柱利用其自重进行盲插，在两台经纬仪的测控下，进行定位，实践证明，传统的H 型钢柱定位方式很难对H型钢柱进行准确定位，存在以下几方面的劣势：
2.1.1如果H型钢柱的下插时机不恰当，容易导致H型钢柱的垂直度超出设计及规范允许偏差；
2.1.2用于控制其平面定位的经纬仪容易受风力影响，造成平面定位的偏差超出设计及规范允许偏差。

在夜间进行H型钢柱的下插时，其夜间的照明度将严重制约H型钢柱的定位精准度；
2.1.3 H型钢柱下插时，起重机械与H型钢柱的连接为钢丝绳连接，下插过程中，H型钢柱容易发生平面转动，H型钢柱的平面定位及腹板方向难以满足设计要求；
2.1.4通常H型钢柱的柱顶标高位于自然地坪以下，若采用盲插方式下插H型钢柱，无法直接目测H型钢柱的定位效果，起吊H型钢柱用的吊筋无法回收利用；
2.1.5起重机械占用时间长，H型钢柱的定位完成后，起重机械须
待桩基混凝土终凝后，方可进行卸载；
2.2为了使H型钢柱的平面定位及标高控制符合规范及设计要求，采用定位平台及活接头作为H型钢柱的定位辅助措施。

定位平台用以控制H型钢柱的平面定位。

由于H型钢柱的柱顶标高低于自然地坪标高，无法进行直接目测，提出采用活接头来间接控制H型钢柱的平面定位及标高控制。

定位平台及活接头均可以实现周转使用，所以在保证H型钢柱的平面定
位及标高控制满足设计及规范要求的前提下，节省起吊用的吊筋，并保证H型钢柱定位的准确性。

新的H型钢柱定位措施具有以下几方面的特点：
2.2.1操作简便：用轻型起重机械起吊定位器按照已测放好的控制点进行摆放，并进行可靠固定。

活接头与永久性H型钢柱为螺栓连接，易于操作；
2.2.2易于控制：H型钢柱的下放由定位平台控制，只须人工按照固定好的定位平台进行操作，不受风力影响；
2.2.3定位准确: 利用定位平台上的抱卡控制H型钢柱的直线下放，因此，只要定位平台固定可靠的前提下，H型钢柱的平面定位准确度完全能够满足设计要求；
2.2.4定位速度快: 在测放桩位时，一并将安放定位平台的控制点测放好，待钻完桩孔并达到要求后，根据控制点安放定位平台，H型钢柱只须沿定位平台的抱卡直线下放即可，整个过程易于操作和控制，故定位速度得到明显提高；
2.2.5周转使用，节约耗材: 当使用定位平台和活接头控制H型钢柱下放时，无须焊接吊筋，从而节省了吊筋的耗用，且定位平台和活接头均可以周转使用；
2.2.6需严格控制工序时间:H型钢柱的下放时间及活接头的起拔时间需根据气候情况及混凝土外加剂添加情况进行控制，以防混凝土终凝后，活接头无法拔出；
3、适用范围
适用于起支撑作用的支护结构施工，如支顶钢筋混凝土支撑的格
构柱桩或十字钢柱桩，采用盖挖逆作工法的H型钢柱支撑桩、格构柱支撑桩或钢管支撑桩。

4、工艺原理
首先进行桩位测放，进行钻机成孔，待成孔结束并对桩孔进行检验符合设计及规范要求后，根据事先测放好的控制点安放定位平台，并使其固定可靠，随后进行桩基钢筋笼的下放，待钢筋笼下放到位后，将其固定于定位平台之上，开始安装混凝土导管，并灌注水下混凝土，混凝土浇筑结束后，拔出导管并及时撤离混凝土灌注机架（混凝土灌注结束前，提前将活接头与H型钢柱连接完成），开始整体起吊H型钢柱与活接头，在定位平台的控制下，直线下放H型钢柱，待H型钢柱下放到设计标高后，用槽钢将活接头的吊耳横旦于定位平台之上，待水下混凝土初凝以后，松开活接头的螺栓，使活接头与H型钢柱相脱离，将活接头从桩孔中吊起，最后撤除定位平台。

5、施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
5.2操作要点:
5.2.1 定位平台的安放所依据的控制点应测放准确并采取固定措施避免控制点移位，并使控制点的位置与桩孔位置保持足够距离，避免钻机成孔过程中破坏控制点；
5.2.2 定位平台的中心与四个控制点的交点应相一致，并用水准仪检测定位平台的上表面是否处于水平状态，定位平台安放好以后，须确认已固定牢靠，定位平台的固定牢靠与否将直接影响到H型钢柱的平面定位及垂直度，详见定位平台固定图。

5.2.3 H型钢柱由工厂加工制作，现场吊装采用履带式吊车，整体悬垂吊入，利用定位平台控制垂直度及定位准确性。

用定位平台控制
H型钢柱的平面定位及垂直度，有效地解决H型钢柱定位及偏差控制问题。

支撑桩和H型钢柱的定位及垂直度偏差的有效控制是钢格构柱施工的重点。

5.2.4 H型钢柱与活接头须在水下混凝土灌注完成以前连接完毕，以避免H型钢柱与活接头连接出现故障时，水下混凝土初凝，导致H 型钢柱无法靠自重下放；
5.2.5 H 型钢柱和活接头起吊时要轻提慢放，H 型钢柱长度较大，
H 型柱下入桩孔内时，要徐徐下放，不得左右旋转和摇摆，若遇阻或下放过程中严重偏斜应停止下放，查明原因进行处理，严禁高提猛落，硬碰和强行下放。

H 型钢柱必须处于垂直自由悬吊状态，并用定位平台控制其上口中心与桩位的偏差在设计要求的范围以内；
5.2.6 下放H 型钢柱时，定位平台上方设置一对抱卡，并可以上下翻起，以利于H 型钢柱水平和垂直方向的调整，确保H 型钢柱处于垂直自由悬挂状态，保证垂直度和水平位置；
5.2.7 H 型钢柱依靠其自重进行下插，因此，H 型钢柱的下放需在水下混凝土初凝以前完成；水下混凝土终凝以后，方可拔出与H 型钢柱相连的活接头，为了保证活接头能够须利拔出，须在水下混凝土终凝以前提早松动活接头连接螺栓；
5.2.8 为了保证H 型钢柱能够顺利下放，在下放钢筋笼时需控制好钢筋笼的平面位置及垂直度，避免H 型钢柱下放过程中触碰到钢筋笼，影响H 型钢柱的自重下落；
5.3 施工中应注意的问题：
5.3.1 H 型钢柱下放时，避免与已固定好的定位平台进行碰撞，从而保证H 型钢柱的定位准确性；
5.3.2 如遇孔口出现坍塌迹象时，则应采取措施保证护筒及定位平台能够保持有效；
5.4 劳动力组织：H 型钢柱支撑桩的水下混凝土浇筑，应配置专门混凝土灌注小组，至少由四个人组成，安排专人（两人）负责安装活接头，定位平台的安放和H 型钢柱的下放由另一个专门小组（四人）负责，工序与工序之间须衔接紧密。

定位平台固定示意图A A
支座孔口定位示意图6、材料与设备
6.1材料
6.1.1钢板：根据设计要求选用钢板制作H型钢柱，并用同种型号的钢板制作活接头，活接头的长度取决于自然地坪标高，使用20mm 厚钢板制作定位平台及活接头辅件；
6.1.2钢筋：根据设计要求制作桩基钢筋笼；
6.1.3水下混凝土：根据设计要求的强度等级选用水下混凝土，水下混凝土的胶凝材料含量不得低于规范要求；
6.1.4泥浆：为保证泥浆护壁的效果，应结合区域的地质勘察报告，确定合适的泥浆比重数值，并进行连续监控，确保泥浆比重控制在合理范围内。

6.2机械
6.2.1履带吊1台
6.2.2超声波检测仪1台
6.2.3钻机
6.2.4全站仪1台
7、质量控制
7.1质量标准及验收规范
《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）；
《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）；
《混凝土质量控制标准》（GB50164-92）；
《钢筋焊接及验收规范》（JGJ18-1996）；
《建设工程施工现场供用电安全规范》（GB50194-93）；
《钻孔灌注桩成孔、地下连续墙成槽检测技术规程》（DB29-112-2004）；
以及其它相关国家及天津市施工、验收标准。

7.2施工过程中质量控制要点
7.2.1根据天津地区现有的施工条件，我们将在天津地区选用优质粘土造浆，必要时再掺入适量蒙脱石含量高的膨润土或纯碱等外加剂，保证泥浆具有较小的比重、较好的流变特性，携带岩屑和清洗孔底的淤泥能力强、失水量小、泥皮薄而坚硬，从而保证钻进效率高、孔内
清洁、孔壁稳定。

7.2.2采用汽车吊配合钻机吊装就位，钻机定位应准确、水平、稳定。

立好钻架并调整和安设好起吊系统，将钻头吊起，徐徐放进护筒内。

启动卷扬机把钻盘吊起，垫方木于钻盘底座下面，将钻机调平并对准钻孔，安装钻盘，要求钻盘中心与钻架上的起吊滑轮在一铅垂线上，钻机回转盘中心与护筒中心偏差小于20mm，以此控制桩孔垂直度。

7.2.3钻进至设计孔深位置停钻后，将钻头提离孔底100～150mm，继续维持泥浆循环，必要时，可低速回转钻头，同时向孔内送入干净泥浆或清水，如此反循环清孔15～20min 左右，使距孔底0.2～1.0m处的泥浆比重应控制在1.15～1.25，粘度≤28s，含砂率≤10％。

孔后孔底沉淤允许厚度为200～300mm。

7.2.4钢筋笼放入孔内后，应进行第二次清孔，清孔的方法是在导管顶部安设一个弯头和皮笼，利用泥石泵将孔底泥浆混合物通过导管抽出，以达到置换沉渣的目的。

施工中勤摇动导管，改变导管在孔底的位置，保证沉渣置换彻底。

待孔底泥浆各项技术指标均达到设计要求，且复测孔底沉碴厚度在设计范围以内后半小时内必须灌注混凝土，灌注充盈系数不小于1,一般土质为l.1,软土为l.2～1.3。

7.2.5严格按施工规范规定保证混凝土的温度、含气量及和易性等指标，保证混凝土的连续供应。

在混凝土灌注过程中，设专人测量孔深并记录，准确掌握混凝土面上升高度，严
格控制导管埋深在2～6m之间，防止埋管过深提不起来或埋管过浅脱空的事件发生。

7.2.6灌注水下混凝土时，随时探测钢护筒顶面以下的孔深和所灌注的混凝土面高度，以控制沉淀层厚度、埋导管深度和桩顶标高。

7.2.7安放钢格构柱时，孔口设一可调式孔口架，以利于钢格构柱水平和垂直方向的调整，是钢格构柱处于垂直自由悬挂状态，保证垂直度和水平位置。

8、安全措施
8.0.1在操作之前必须检查操作环境是否符合安全要求，道路是否
畅通，机具是否完好无损，安全设施和防护用品是否齐全，经检查符合要求后才可施工。

8.0.2施工期间定期和不定期进行安全检查，对不安全因素及时进行处理，并履行复核验收手续。

8.0.3机架设备必须安装在平整、坚实的场地上，松软的场地必须夯实，加垫基台木和木板。

在台架上作业的钻机，必须要有可靠的底盘与台架连接。

8.0.4机械设备必须安装稳固、周正水平、确保施工中不发生倾斜、移动、沉陷。

8.0.5机架设备传动的外面，必须安装牢固的防护栏或防护罩，加压轮钢丝绳必须加防护套。

8.0.6塔架不得安装输电电线，塔架立起或放倒时其外侧边缘与输电线路的边线之间必须保持一定安全距离。

8.0.7下钢筋笼受阻时，禁止盲目冲墩，禁止施工人员在笼上踩压，以防突然下沉伤人。

8.0.8灌浆前孔口周围要铺好安全防护地板，以防人、工具掉入孔内，灌浆时，随时操作人员必须与孔口配合好。

8.0.9灌浆发生堵管而升降抖动导管时，孔口无关人员应撤至安全地带。

8.0.10砼灌注完毕，空孔段及时回填。

9、环保措施
9.0.1根据该工程的施工特点，合理规划施工场地的使用，严格按照在批准的场地内组织施工的要求执行，现场中的各种临时设施，包括办公、生活用房、仓库等严格按照施工平面图布置，同时保持整洁，符合消防和卫生规定。

9.0.2施工中，生产、生活垃圾集中清运。

9.0.3施工时控制噪音和扬尘，减少环境污染。

9.0.4夜间场地施工禁止大声喧哗。

9.0.5不用的材料、工具和机械及时退场，保持施工现场内整齐有序。

10、应用实例
在天津市文化中心交通枢纽工程中，采用明挖与盖挖相结合的开挖方式，盖挖区支护结构为H型钢柱支撑桩。

天津文化中心地处天津市中心城区，范围包含友谊路以东，隆昌路以西，乐园道以南，平江道以北的整个区域，中部则为越秀路贯穿南北。

文化中心交通枢纽工程位于文化中心内越秀路以西的区域，平面面积约为13700m2，共分为四个标段，本标段为Ⅲ标段，位于道交通M5以南、Z1线以西、友谊路以东的区域。

主体结构为地下一层现浇混凝土框架结构，采用明挖与盖挖相结合的方法施工，基坑面积约为42678m2，开挖深度10.8m。

灌注桩主要分为1.6m直径的H型钢柱支撑桩，成孔深度约51m，有效桩长38.5m，共375根；0.8m直径的抗拔桩，成孔深度约37.5m，有效桩长25m，共1861根。

本工程场地为中软土，场地类型为Ⅲ类，属于不液化场地。

抗震设防裂度为7度，地震加速度0.15g，抗震等级为二级。

通用的活接头
工人正在安装活接头。