一種蓋挖逆作法鋼管柱定位施工方法與流程
2023-05-25 19:10:41
本發明涉及地下工程建設施工領域，具體涉及一種蓋挖逆作法鋼管柱定位施工方法。
背景技術：
蓋挖逆作法是由地面向下開挖至一定深度後，將頂部封閉，其餘的下部工程在封閉的頂板下進行施工，即自上而下逐層開挖並建造主體結構直至底板。通常是先在地表面向下做基坑的圍護結構和中間樁柱，基坑圍護結構多採用地下連續牆或帷幕樁，中間支撐多利用主體結構本身的中間立柱以降低工程造價。隨後即可開挖表層土體至主體結構頂板地面標高，利用未開挖的土體作為土模澆築頂板。頂板可以作為一道強有力的橫撐，以防止圍護結構向基坑內變形，待回填土後將道路復原，恢復交通。
隨著城市和城市軌道交通的飛速發展，越來越多的地鐵車站修建於交通繁忙、建築物密集、地下管線縱橫交錯的城市繁華地區和交通繁忙地段。由於蓋挖逆作法對地面交通幹擾少、有利於環境保護，已成為當今國內外在交通繁忙的市中心區修建地鐵車站採取的一種有效方法。
蓋挖逆作法施工中，主要用鋼管樁來承受施工階段和使用階段豎向荷載，對鋼管柱的精度以及垂直度控制都提出了相當高的要求，鋼管柱施工定位也成為蓋挖逆作法工程施工中的重難點之一。現有技術中鋼管柱定位施工多採用HPE工法以及鋼套管護壁定位法，但這兩種施工方法均存在一些問題：
HPE工法超過一定深度後定位精度無法保證，且造價高，樁基混凝土初凝後無法插入定位，工程事故風險高。
鋼套管護壁定位法是在鋼套管的保護下，人工入孔清除孔內護壁泥漿後，在抗拔樁混凝土上安裝錐形定位器，再將鋼管柱吊放至孔內，通過錐形定位器的自動導向功能，精確完成鋼管柱的下部定位。但在安裝錐形定位器前需要經過以下工序：埋設鋼套管(防止抽泥漿後坍孔)、抽排泥漿、人工入孔破樁頭以及人工入孔安裝錐形定位器。該工法施工時間長，對工期影響較大；從孔內抽出的泥漿，其處理難度大，嚴重影響施工現場的環境；對於超深基坑鋼管柱施工中，人工入孔破除樁頭浮漿，作業環境差，時間長，風險高。
技術實現要素：
本發明目的在於：針對在蓋挖逆作法鋼管柱定位施工中，現有鋼套管護壁定位法存在工序繁瑣，泥漿難處理，人工入孔作業風險高的問題，本發明提供一種蓋挖逆作法鋼管柱定位施工方法，通過使用該施工方法，在對鋼管柱進行定位時，無需使用鋼套管護壁、無需抽排泥漿、無需人工入孔破樁頭以及無需人工入孔安裝錐形定位器，有效解決了現有技術中鋼套管護壁定位法存在工序繁瑣，泥漿難處理，人工入孔作業風險高的問題。
為了實現上述目的，本發明採用的技術方案為：
一種蓋挖逆作法鋼管柱定位施工方法，包括以下幾個步驟：
a、對鋼管柱進行預處理；
b、在鋼管柱下部沿周向均勻安裝能夠調整鋼管柱中心位置的定位器；
c、安裝定位平臺；
d、對鋼管柱進行標高定位；
e、對鋼管柱進行定位。
通過在鋼管柱下部安裝了能夠用於調整鋼管柱中心位置的定位器，在對鋼管柱進行定位時，可以通過人工進入鋼管柱內操作該定位器來調整鋼管柱中心位置，使鋼管柱的垂直度滿足施工要求，而無需像傳統方法那樣通過在抗拔樁混凝土頂面安裝錐形定位器來定位鋼管柱，因此該方法可以省略埋設鋼套管、抽排泥漿、人工入孔破樁頭以及人工入孔安裝錐形定位器工序，有效解決了現有技術中鋼套管護壁定位法存在工序繁瑣，泥漿難處理，人工入孔作業風險高的問題，本鋼管柱定位方法施工操作簡單、安全性高，有效縮短了鋼管柱施工工期，大大降低了工程成本，具有良好的經濟性。
作為本發明的優選方案，在步驟b中，所述定位器包括傳動裝置和支撐裝置；所述支撐裝置包括支撐板和外圈與支撐板焊接的軸承；所述傳動裝置包括與鋼管柱固定相連的螺紋套，所述螺紋套內配設有螺杆，所述螺杆一端沿鋼管柱徑向延伸至鋼管柱內，另一端與軸承的內圈焊接。
由於該定位器的螺紋套與鋼管柱固定相連，在進行鋼管柱定位操作時，通過人工進入鋼管柱內轉動螺杆，螺杆移動後將帶動支撐板向外擴張後撐在抗拔樁孔壁上提供水平反力，使鋼管柱的中心位置發生移動，該定位器結構簡單，容易製造，能夠快速調整鋼管柱的垂直度。
作為本發明的優選方案，在步驟a中，所述鋼管柱預處理包括以下幾個步驟：
a1、鋼管柱對接：將分節加工好的鋼管柱在現場進行對接成整體；
a2、鋼管柱開孔及混凝土預澆：通過浮力計算結果在鋼管柱上開孔並在鋼管柱內預澆混凝土；
a3、混凝土頂部鑿平：將鋼管柱內斜面混凝土鑿除。
通過在對接成整體的鋼管柱內預澆混凝土，可以防止在樁基混凝土澆築過程中鋼管柱上浮，同時將預澆混凝土頂部平整，方便定位人員進入鋼管柱內進行調整鋼管柱的垂直度。
作為本發明的優選方案，在進行步驟a1前，所述鋼管柱在加工時需提前採用鋼板封底。通過對鋼管柱封底處理，方便在鋼管柱內預澆混凝土。
作為本發明的優選方案，所述定位器至少為三個，在距預澆混凝土頂部1.0～1.5m位置沿圓周方向均布安裝於鋼管柱上。採用這樣的設計便於定位人員進入到鋼管柱內通過旋轉定位器螺杆進行調整鋼管柱的垂直度。
作為本發明的優選方案，在步驟c中，定位平臺吊放後，應測量超平，完成後將定位平臺與地面固定。通過對定位平臺超平後與地面固定，從而確保準確測量定位平臺頂面標高和防止在鋼管柱定位過程中定位平臺發生移動。
作為本發明的優選方案，在步驟d中，先測量定位平臺頂面標高，根據鋼管柱下放設計標高與測量結果綜合計算後，在鋼管柱上焊接兩個鋼板定位卡，鋼管柱吊放入抗拔樁孔內後通過定位卡懸掛在定位平臺兩側橫梁上。通過所焊接的定位卡的位置確保鋼管柱滿足下放設計標高要求，將鋼管柱頂端懸掛在定位平臺上，由於自重作用，鋼管柱將大致處於鉛垂狀態，再通過定位人員進入到鋼管柱內通過旋轉定位器螺杆進行調整鋼管柱的垂直度。
作為本發明的優選方案，步驟e包括以下幾個步驟：
e1、鋼管柱頂平面定位：鋼管柱吊裝入定位平臺中心孔內後，通過全站儀在定位架頂部定出樁位中心點，並懸掛錘球，採用加工好的定位十字架放在鋼管柱上口，並通過定位平臺內水平千斤頂移動鋼管柱，當懸掛錘球尖與定位十字架中心重合後，對鋼管柱頂端進行固定。
e2、鋼管柱垂直度定位：定位人員下到鋼管柱內預澆混凝土面位置，測量人員在鋼管柱頂端通過垂準儀投點至預澆混凝土面並下放錘球，錘球尖與投點重合後，定位人員測量鋼管柱壁離錘球線的距離，通過旋轉定位器螺杆來調整鋼管柱的垂直度。
通過在樁位中心點上方懸掛錘球，使錘球尖與置於鋼管柱上口的定位十字架中心重合，即使鋼管柱上口中心與樁位中心重合，從而完成鋼管柱上部定位，再將鋼管柱上口中心通過投點到預澆混凝土頂面並下放錘球，通過調整鋼管柱壁離錘球線的距離，從而使鋼管柱具有較好的垂直度。
作為本發明的優選方案，所述鋼管柱定位完成後將鋼管柱與定位平臺焊接在一起。採用這樣的方法是為了進一步防止在樁基混凝土澆築過程中鋼管柱出現上浮現象。
綜上所述，由於採用了上述技術方案，本發明的有益效果是：
通過在鋼管柱下部安裝了能夠用於調整鋼管柱中心位置的定位器，在對鋼管柱進行定位時，可以通過人工進入鋼管柱內操作該定位器來調整鋼管柱中心位置，使鋼管柱的垂直度滿足施工要求，而無需像傳統方法那樣通過在抗拔樁混凝土頂面安裝錐形定位器來定位鋼管柱，因此該方法可以省略埋設鋼套管、抽排泥漿、人工入孔破樁頭以及人工入孔安裝錐形定位器工序，有效解決了現有技術中鋼套管護壁定位法存在工序繁瑣，泥漿難處理，人工入孔作業風險高的問題，本鋼管柱定位方法施工操作簡單、安全性高，有效縮短了鋼管柱施工工期，大大降低了工程成本，具有良好的經濟性。
附圖說明
圖1為本發明的蓋挖逆作法鋼管柱定位施工方法總體結構示意圖。
圖2為本發明的蓋挖逆作法鋼管柱定位施工方法的定位器示意圖。
圖3為本發明的蓋挖逆作法鋼管柱定位施工方法的定位器安裝剖視圖。
圖4為本發明的蓋挖逆作法鋼管柱定位施工方法流程圖。
圖中標記：1-定位器，11-螺紋套，12-套管，13-螺杆，14-制動杆，15-制動板，16-支撐板，17-軸承，2-定位平臺，3-抗拔樁孔壁，4-鋼管柱，5-預澆混凝土，6-抗拔樁混凝土。
具體實施方式
下面結合附圖，對本發明作詳細的說明。
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
實施例
本發明提供一種蓋挖逆作法鋼管柱定位施工方法；
如圖1-圖4所示，本實施例中的蓋挖逆作法鋼管柱定位施工方法，包括以下幾個步驟：
a、對鋼管柱進行預處理；
b、在鋼管柱下部沿周向均勻安裝能夠調整鋼管柱中心位置的定位器；
c、安裝定位平臺；
d、對鋼管柱進行標高定位；
e、對鋼管柱進行定位。
通過在鋼管柱下部安裝了能夠用於調整鋼管柱中心位置的定位器，在對鋼管柱進行定位時，可以通過人工進入鋼管柱內操作該定位器來調整鋼管柱中心位置，使鋼管柱的垂直度滿足施工要求，而無需像傳統方法那樣通過在抗拔樁混凝土頂面安裝錐形定位器來定位鋼管柱，因此該方法可以省略埋設鋼套管、抽排泥漿、人工入孔破樁頭以及人工入孔安裝錐形定位器工序，有效解決了現有技術中鋼套管護壁定位法存在工序繁瑣，泥漿難處理，人工入孔作業風險高的問題，本鋼管柱定位方法施工操作簡單、安全性高，有效縮短了鋼管柱施工工期，大大降低了工程成本，具有良好的經濟性。
本實施例中，在步驟b中，所述定位器1包括傳動裝置、制動裝置和支撐裝置；所述支撐裝置包括支撐板16和軸承17，所述軸承17外圈與支撐板16板面焊接；所述傳動裝置包括兩個螺紋套11，呈同軸間隔布置並通過配設於螺紋套11外的套管12相連，所述螺紋套11內配設有螺杆13，所述螺杆13一端沿鋼管柱4徑向延伸至鋼管柱4內，另一端與軸承17內圈焊接；所述制動裝置包括兩根制動杆14和三塊制動板15，所述制動板15套設於套管12外並與套管12焊接，所述制動杆14穿過制動板15後與支撐板16焊接。
由於該定位器的螺紋套與鋼管柱固定相連，在進行鋼管柱定位操作時，通過人工進入鋼管柱內轉動螺杆，螺杆移動後將帶動支撐板向外擴張後撐在抗拔樁孔壁上提供水平反力，使鋼管柱的中心位置發生移動，該定位器結構簡單，容易製造，能夠快速調整鋼管柱的垂直度。
本實施例中，在步驟a中，所述鋼管柱預處理包括以下幾個步驟：
a1、鋼管柱對接：鋼管柱4分節加工完成運至施工現場置放於對接平臺上進行對接並安裝工具柱，其中，鋼管柱加工需提前採用鋼板封底，工具柱法蘭與鋼管柱法蘭採用M30螺栓連接，方便定位完成後拆卸及工具柱重複利用，工具柱與鋼管柱接縫位置採用堵漏王封堵，防止下放時樁內泥漿漫入鋼管柱內。
a2、鋼管柱開孔及混凝土預澆：鋼管柱4對接與工具柱安裝完成後，通過浮力計算結果在鋼管柱上開孔進行混凝土預澆，預澆後採用帶彎錨鋼筋的鋼板封堵孔口。為保證施工質量，選擇具有一定高差的地形結合型鋼製作成澆注平臺，保證鋼管柱傾斜角度不小於15度，澆注時，加強混凝土和易性、坍落度的控制，並加強混凝土搗固，確保鋼管柱預澆混凝土的密實。
a3、混凝土頂部鑿平：預澆混凝土5初凝後，將鋼管柱內斜面混凝土鑿除，使預澆混凝土頂部平整。
通過對鋼管柱對接後進行混凝土預澆，可以防止在樁基混凝土澆築過程中鋼管柱上浮，同時將預澆混凝土5頂部平整，方便定位人員進入鋼管柱內進行調整鋼管柱的垂直度。
本實施例中，所述定位器為四個，在距預澆混凝土頂部1.0～1.5m位置沿圓周方向均布安裝於鋼管柱上。採用這樣的設計便於定位人員進入到鋼管柱內通過旋轉定位器螺杆進行調整鋼管柱的垂直度。
本實施例中，在步驟c中，待旋挖鑽成孔完成後，進行定位平臺2吊放，定位平臺2吊放完畢後，應測量超平，平面位置和水平高度調整完畢後，平臺的四個撐腳與事先預埋在硬地坪內的預埋件焊接或膨脹螺栓固定,以增加定位平臺的穩定性。通過對定位平臺超平後與地面固定，從而確保準確測量定位平臺頂面標高和防止在鋼管柱定位過程中定位平臺發生移動。
本實施例中，在步驟d中，當定位平臺水平安裝調整好後，測量定位平臺2頂面標高，根據鋼管柱下放設計標高與測量結果綜合計算後，在鋼管柱上焊接兩個鋼板定位卡，鋼管柱吊放入樁內後通過定位卡懸掛在定位平臺兩側橫梁上，定位卡與鋼管柱的焊接要確保能承受鋼管柱和預澆混凝土的重量，保證鋼管柱高程定位準確，又保證鋼管柱大致處於垂直狀態。通過所焊接的定位卡的位置確保鋼管柱滿足下放設計標高要求，將鋼管柱頂端懸掛在定位平臺上，由於自重作用，鋼管柱將大致處於鉛垂狀態，再通過定位人員進入到鋼管柱內通過旋轉定位器螺杆進行調整鋼管柱的垂直度。
本實施例中，步驟e包括以下幾個步驟：
e1、鋼管柱頂平面定位：鋼管柱4吊裝入定位平臺2中心孔內後，通過全站儀在定位架頂部定出樁位中心點，並懸掛錘球，採用加工好的定位十字架放在鋼管柱上口，並通過定位平臺內水平千斤頂移動鋼管柱，當懸掛錘球尖與定位十字架中心重合後，對鋼管柱頂端進行固定，平面位置控制偏差為2mm。
e2、鋼管柱垂直度定位：鋼管柱上部定位完成後，定位人員通過預先製作好的鋼爬梯由工具柱口下到鋼管柱預澆混凝土面位置，下孔前需進行氣體檢測，並增設照明及通風設備，定位人員需體檢合格並配備安全繩、工具包等一系列安保措施，測量人員在鋼管柱頂端通過垂準儀投點至預澆混凝土面並下放錘球，錘球尖與投點重合後，定位人員利用捲尺測量鋼管柱壁離錘球線的距離，通過旋轉定位器螺杆來調整鋼管柱的垂直度。
通過在樁位中心點上方懸掛錘球，使錘球尖與置於鋼管柱上口的定位十字架中心重合，即使鋼管柱上口中心與樁位中心重合，從而完成鋼管柱上部定位，再將鋼管柱上口中心通過投點到預澆混凝土頂面並下放錘球，通過調整鋼管柱壁離錘球線的距離，從而使鋼管柱具有較好的垂直度。
本實施例中，所述鋼管柱定位完成後採用四根A20鋼筋將鋼管柱與定位平臺焊接在一起。採用這樣的方法是為了進一步防止在樁基混凝土澆築過程中鋼管柱出現上浮現象。
具體地，將鋼管柱4進行鋼板封底，在鋼管柱內預澆混凝土5抗浮並提供定位人員的站立點，在柱內混凝土頂面上方1.5m處鋼管柱外側安裝4個定位器，定位器螺杆伸入鋼管柱內300mm。通過人工進入鋼管柱內旋轉螺杆，使得支撐板16往抗拔樁孔壁3方向移動，最後撐在抗拔樁孔壁3上提供水平反力，以達到鋼管柱下部定位的目的。鋼管柱初次定位在抗拔樁鋼筋籠下放後實施，定位完成後通過鋼管柱外側下放導管澆築抗拔樁混凝土6，並在靠近鋼管柱底部位置的抗拔樁混凝土初凝前人工進入鋼管柱內覆核定位，等強後進行鋼管柱內剩餘混凝土的澆築，完成鋼管柱的施工。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的原理之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。