PBA工法暗挖地铁车站钢管混凝土柱施工技术

PBA工法暗挖地铁车站钢管混凝土柱施工技术

【摘要】结合沈阳地铁2号线崇山路站工程实践，介绍pba工法暗挖车站钢管混凝土柱施工工艺及安装精度控制方法，为类似工程提供可借鉴的工程经验。

【关键词】地铁车站 pba工法钢管混凝土柱施工工艺精度控制

1.前言

被广泛应用于高层建筑的钢管混凝土柱，以其优越的性能在地下工程中得到越来越广泛的推广应用，特别是在盖挖法、暗挖法施工的地铁车站中其应用更是普遍。钢管混凝土结构是由混凝土填入钢管内而形成的一种新型组合结构，钢管混凝土结构能够更有效地发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点，同时克服了钢管结构容易发生局部曲屈的缺点，具有构造简单、整体性好、承载力高、传力明确、安全可靠、节约材料、施工方便、柱子截面尺寸小有效地利用空间等优点。

2.工程概况

沈阳地铁2号线崇山路站为双柱三跨岛式车站，车站总长度约173.2米，结构总宽20.7m，总高度14.16m，结构埋深约为

8.55-9.59m，站台宽度12米，站台长度118米，车站主体采用洞桩法+pba混合法施工。钢管柱纵向间距一般为6.0m，整个车站钢管柱设计总数量为52根。上层导洞高4.5m，宽3.5m，每根钢管柱长9.560m，考虑吊装空间狭小，分成三节吊装，钢管各节之间采用

法兰通过高强螺栓连接，从下至上长度分别为4.15m、0.8m、4.61m，柱内预埋φ28钢筋笼与顶、底梁锚固连接，钢管内浇注c50微膨胀砼。钢管全部在工厂加工成型后运至现场。

3.钢管混凝土柱施工工艺

台阶法开挖车站主体导洞，上导洞内人工开挖钢管柱吊装孔，下导洞内施作底纵梁，底纵梁施工时预埋钢管柱定位法兰，底纵梁混凝土达到一定强度时（一般为设计强度的75%）即可分节安装钢管柱，经测量班检查标高、中线及垂直度满足要求后，将钢管柱可靠固定，钢管柱与人工挖孔间空隙回填砂子，上口用60cm厚c20混凝土封口，浇注c50微膨胀混凝土，完成钢管混凝土柱施工。工艺流程见图3-1钢管混凝土柱施工工艺流程图。

4.钢管柱设计与加工

钢管柱采用20mm厚的钢板卷制焊接而成，外径为φ800mm，各节钢管柱采用20mm厚法兰连接，钢板接触面要进行抛光处理，以保证其接触密贴，所有构件为q235b钢。为了保证钢管柱制作的精度和质量，钢管柱的制作全部在工厂进行。卷管方向应与钢板压延方向一致。钢管焊接采用坡口焊，卷制钢管前，应根据要求将板端开好坡口。所有焊缝全部经过超声波检查及χ射线探伤，满足ⅱ级质量检验标准，达到焊缝与母材等强要求，质量应符合《钢管混凝土结构设计与施工规范》及《钢结构工程施工及验收规范》的要求。钢管柱制作完成后，逐一进行验收，钢板厚度、内外直径均满足设计要求，制作允许偏差见表4-1。

5.钢管柱柱脚板定位

5.1柱脚板定位前的准备工作

按要求加工钢管柱定位板，板厚20mm，尺寸1300 mm×1300 mm，内部为半径340 mm的中空圆（比钢管柱内径小60mm）。柱脚板上设8个锚固螺栓孔兼做定位孔，锚固螺栓兼做定位杆，用于柱脚板的固定。柱脚板形状见图5-1钢管柱柱脚板示意图。

5.2柱脚板的精调

待底梁钢筋绑扎完成后，精确测放出钢管柱中心和纵、横向轴线位置，画出十字线，用线绳定出柱脚板中心和纵、横向轴线，将柱脚板就位使其中心和纵、横向轴线与底纵梁十字线重合即可，用水准仪精确控制柱脚板标高，调平后，将柱脚板用定位螺栓焊接固定在钢筋骨架上，柱脚板定位后预埋钢筋笼，钢筋笼长1700mm，锚入底纵梁700mm，浇注底梁混凝土。

5.3柱脚板安装精度要求

柱脚板的定位误差应满足以下要求：立柱中心线和基础中心线偏差±5mm，顶面不平度允许偏差±5mm，各柱间距离允许偏差±6mm （柱间距的1‰）。

6.钢管柱的吊装、固定及焊接

根据上层导洞尺寸，为便于吊装，将钢管柱分为三节，从下至上长度分别为4.15m、0.8m、4.61m，分两次安装，先安装第一、二节，浇注完混凝土后再安装第三节，下面以第一、二节钢管柱安装工艺为例介绍钢管柱安装工艺。

6.1钢管柱吊装

钢管柱吊装前应将管内清理干净，将上口封闭，避免进入水、油及其它异物，保证钢管柱内壁与核心混凝土紧密粘接。钢管柱采用5t电动葫芦吊装，导洞开挖时在拱顶预埋φ32吊钩，吊钩处初期支护进行加强。清理柱脚板板面，画出控制十字线，起吊第一节钢管柱，沿挖孔徐徐下放，下放到柱脚板位置时，与锚固螺栓连接好，起吊第二节钢管柱，与第一节钢管桩对接并用法兰连接，吊装方式见图6-1钢管柱吊装示意图。第一节钢管柱套入地脚螺栓，为避免钢管柱和螺栓碰撞，防止损伤螺纹，用薄钢板卷成筒套到螺栓上，钢管柱就位后，取去套筒。

6.2钢管柱调节与固定

钢管柱全部栓接完毕，电动葫芦轻提钢管柱，调整钢管柱位置，用全站仪和线坠检查钢管柱顶面标高、中心位置和垂直度，确认均满足设计要求，拧紧柱脚板上锚固螺栓，钢管柱和柱脚板接触面间隙不得大于1.5mm，否则需用低碳钢的垫片垫实间隙，柱脚板和钢管柱围焊，保证焊接质量。

为保证钢管柱的稳定，在人孔桩范围内孔桩护壁与钢管柱间空隙填充砂子，上导洞底板以下600mm范围内浇注c25混凝土用来锁口，防止在浇注混凝土及顶纵梁施工时钢管柱偏移。见图6-2钢管柱固定方式示意图。

7.钢管柱柱内混凝土灌注

钢管柱内混凝土采用c50微膨胀混凝土。按照中国建设工程标准

化协会《钢管混凝土结构设计与施工技术规程》钢管柱内混凝土浇注方法有泵送顶升浇灌法、立式手工浇捣法和高位抛落无振捣法三种。比较规范规定的三种灌注方法，结合本工程钢管柱的高度选择立式手工浇捣法灌注柱内混凝土。即混凝土自钢管柱上口通过串筒浇入柱内，保证砼下料高度≤2m，采用分层浇灌的方式，每次入模高度≯300mm，然后用加长振动棒分层插入振捣，如此往复循环，直浇筑至设计标高为止。混凝土浇筑时，注意分层振捣密实，每次振捣时间不少于30s，杜绝漏振。为减少柱表面气泡产生，每层振捣时宜将振动棒沿钢模周边振捣一遍，将气泡引出。混凝土浇筑时，要一次连续浇筑完成，以保证其整体性。

混凝土坍落度宜控制在15～18cm之间，粗骨料粒径1～4cm连续级配，水灰比不大于0.4。开始灌注混凝土时先浇灌一层厚度为10～20cm的c50砂浆，以免混凝土下落时粗骨料产生弹跳现象。混凝土浇注后用湿草袋或麻袋覆盖养护。

8.钢管柱安装精度要求与控制

8.1安装精度要求

钢管柱是暗挖车站的主要承载与传力构件，其安装质量将严重影响车站的使用和安全，不能偏心受压，安装精度要求极为严格。允许偏差见表8-1钢管柱吊装允许偏差。

8.2精度控制方法

⑴柱脚板标高控制

在下层导洞内沿线路纵向按柱间距布设水准点，经复测无误后即