先插法钢管混凝土柱施工工法Word格式文档下载.docx
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7）钢管柱、工具柱运达现场后，技术人员应对钢管柱尺寸、圆度、垂直度及封底板是否漏浆等进行检验，并检查钢管柱柱顶法兰、底板处法兰与抗剪栓钉或其他抗剪部件标高是否正确；
8）试验人员应检查钢管柱探伤报告，确保钢管柱进场焊接质量。
5.2.2钢管柱对接
钢管柱在厂家加工完成后，若钢管柱过长不满足运输要求，可采取分节加工分节运输至施工现场。
分节的钢管柱运输至现场对接需满足以下要求：
1）钢管柱对接须制作对接平台，平台采用型钢搭设，用水准仪抄平，为方便钢管柱焊接，型钢纵向每隔5m设置转轮，两端通过与电机连接达到联动效果。
2）钢管柱对接前须检查钢管柱自身垂直度，对接后再次检查钢管柱垂直度是否达到设计及规范要求。
3）钢管柱对接完成后，应对焊缝进行探伤，焊缝须符合设计要求。
4）对接完成后，应及时清理管内杂物，孔口用篷布等盖住。
5.2.3钢管柱预浇混凝土
钢管柱封底后，下放过程中会产生浮力导致钢管柱无法下放，故柱内需预浇混凝土，预浇混凝土高度按公式1、公式2计算：
公式1
公式2
式中：
γ砼-混凝土重度，γ泥浆-泥浆的重度，γ钢管-钢管的重度,单位为KN/m3；
D1-钢管内径，D2-钢管外径，单位m；
t-钢管壁厚，单位m；
h1-混凝土浇筑高度，h2-处于泥浆中钢管柱长度（含工具柱），h3-钢管柱长度（含工具柱），单位m。
浇筑柱内混凝土前应选择合适的场地，制作钢管柱浇筑平台，确保钢管柱倾斜角度不小于15°
。
图5.9钢管柱预浇混凝土示意图
钢管柱预浇混凝土应注意以下几点：
1）根据上述计算公式确定预浇混凝土高度后，需在钢管柱上同等高度开凿灌注孔（灌注孔位置除需保证预浇高度外，另需避开法兰盘及栓钉位置，方便下步定位螺杆安装及人员操作）。
灌注孔开凿完毕后，需人工在灌注孔前20cm处焊接带钢筋的钢板封板，这样可保证预浇混凝土面平整，防止防止施工缝处混凝土产生收缩裂缝；
在钢管柱底部可开3-4个溢浆孔，用于判别钢管柱混凝土是否已灌满。
图5.10钢板封板示意图
2）预浇混凝土灌注时，为确保柱内混凝土浇筑密实，柱内混凝土浇筑后应采用振捣棒进行振密实；
3）在预浇混凝土完毕后，将灌注孔进行封闭，封闭完毕后对灌注孔焊缝进行探伤，保证焊接质量。
5.2.4钢管柱下部定位螺旋杆安装
下部定位螺旋杆为精加工部件，钢管桩施工的下部人工定位主要借助其伸缩支撑进行精准定位。
图5.11螺旋杆成品大样
如图下部定位螺旋杆包括端头弧形端板、螺杆、定位钢板、套筒及轴承等部件，其中弧形端板通过螺杆旋转伸长实现钢管柱下部定位；
定位钢板可保证螺杆与端板在伸长缩短过程中不变形或脱落；
套筒及轴承相互作用下可实现螺杆的伸长与缩短。
下部定位螺旋杆大样
下部定位螺旋杆零件图一
下部定位螺旋杆零件图二
下部定位螺旋杆零件图三
‘
下部定位螺旋杆零件图四
下部定位螺旋杆零件图五
下部定位螺旋杆零件图六
图5.12下部定位螺旋杆细部大样
以下为螺旋杆安装注意事项：
1、螺旋杆均为在钢结构厂家精加工后运输到施工现场直接使用。
2、螺旋杆的制作质量必须严格控制，保证其具有足够的强度、刚度及精确度，螺旋杆与端板应连接稳定无偏斜。
3、螺旋杆应安装在预浇混凝土顶以上1.5m处（需避开钢管柱上法兰等其他部件，螺旋杆安装位置是基于钢管柱预浇混凝土位置而面变化的，预浇混凝土位置计算详见上述预浇混凝土章节。
钢管柱长度不同预浇混凝土所需高度不同，因而螺旋杆安装位置随之变化，螺旋杆到抗拔桩顶部距离非一个固定值），方便人工定位操作。
4、螺旋杆应在钢管柱上对称均匀分布，注意不能与抗拔桩混凝土导管预留位置冲突。
5、螺旋杆焊接完毕后，应对焊缝进行探伤，并在焊缝位置采取涂抹防水材料，防止钢管柱下放后泥浆从该处渗入。
6、螺旋杆焊接前后技术员应仔细进行调试与验收，保证定位工序的正常进行。
7、钢管柱下方前，应将螺旋杆收缩至最短，防止下放时螺旋杆挂住抗拔桩钢筋笼或孔壁。
5.2.5钢管柱工具柱对接
完成螺旋杆安装工作后，将钢管柱置于对接平台上，放置水平，然后吊放预制好的工具柱与钢管柱进行对接。
1）工具柱需在厂家提前加工完成，工具柱的加工可根据钢管柱顶标高及地面标高确定工具柱长度（地面标高-柱顶标高+平台高度+40~50cm）。
具体加工大样如下：
2）为防止工具柱重复使用变形，钢管柱顶端设置内衬管及加劲肋板，具体加工大样如下：
图5.13工具柱加工大样
3）工具柱与钢管柱对接通过设置的内法兰采用12颗M30Q235普通螺栓进行连接，为防止接缝漏水，接缝处设置防水密封橡胶垫圈，同时外加玻璃胶或双快水泥联合防水。
图5.14钢管柱与工具柱连接大样
4）工具柱对接完毕后，技术人员需检查工具柱与钢管柱整体垂直度，连接缝位置需做透水试验。
5.2.6钢管柱定位平台安装
1）定位平台安装前，通过桩位十字交叉控制线定位出定位平台脚螺旋位置，对应的在地面设置膨胀螺栓，平台安装时通过预埋的膨胀螺栓固定，确保钢管柱定位过程平台不发生位移；
2）定位平台安装时通过脚螺旋杆调节平整度，采用水准仪进行高程控制，保证高程偏差小于2mm；
3）定位平台安装后在平台上放样出四个离桩心等距的十字交叉点，并做好标记；
4）为防止人员掉入孔内，定位平台安装完成后，除钢管柱下放部位外，其余空口部位设置钢筋网片进行防护。
图5.15钢管柱定位平台安装大样
5.2.7钢管柱吊装
1）抗拔桩钢筋笼上有声测管、注浆管伸至地面，因此钢管柱下部定位螺旋杆与声测管、注浆管平面上须错开位置。
2）钢管柱下放前应在钢管柱顶部做好标记，标识下部定位螺旋杆平面位置，声测管、注浆管及下部定位螺旋平面位置。
图5.16钢管柱螺旋杆下放时与抗拔桩平面位置示意图
3）钢管柱吊装前根据换算标高在工具柱上焊接定位卡，再吊装钢管柱至定位平台上。
4）为防止定位卡损坏导致钢管柱沉入孔底发生安全事故，可在钢管柱两侧加焊2个吊耳，每个吊耳穿1根φ40的钢筋架在定位平台上；
5）钢管柱吊装采用两点起吊法进行吊装，柱顶吊耳应对称设置，下部吊耳与上部吊耳应在一条垂线上，确保吊装过程钢管柱不发生翻转。
5.2.8钢管柱定位
1）钢管柱定位前注意做好无关人员疏散；
2）钢管柱吊放到位后，通过定位平台脚螺栓进行调整控制钢管柱标高，控制偏差为5mm；
3）钢管柱高程控制好后，根据钢尺测量出预先标记在离桩中心等距离的四个十字交叉点与钢管柱外边缘的距离，通过定位平台上的水平调节螺杆调整钢管柱平面位置，控制偏差为2mm；
4）上部定位完成后进行下部定位。
工人通过爬梯下到钢管柱底部后，测量人员在钢管柱顶端通过垂准仪投点下去，操作人员利用卷尺测量钢管柱壁离铅垂线的距离，通过下部定位螺旋杆调整钢管柱的垂直度，误差控制在1.5cm以内；
5）考虑到钢管柱深度较深，工人下去前采用空压机往柱内注入新鲜空气，确保空气流通，同时须做好气体检测；
6）工人进入钢管柱前必须系安全带，携带对讲机保持通讯畅通；
7）工人进入钢管柱后，钢管柱顶部须用钢筋网片做好防护，防止发生物体打击伤害事故。
图5.17钢管柱上部定位示意图
图5.18钢管柱下部定位示意图
5.2.9灌注抗拔桩水下砼
1）水下混凝土灌注前，做好清底工作，确保沉渣厚度小于5cm方可进行水下混凝土浇筑。
2）水下混凝土灌注前，导管应根据钢管柱上导管标记位置错开法兰盘及栓钉进行下放，以防下放至法兰盘和栓钉上卡住。
3）水下混凝土浇筑过程中，提升导管不宜过快，防止导管挂在钢管柱加强环板或抗剪栓钉上。
4）水下混凝土浇筑至离柱底2m时宜放缓浇筑速度，降低水下混凝土浇筑对钢管柱的扰动。
5.2.10钢管柱定位复核
由于浇筑抗拔桩混凝土时难免会扰动钢管柱，在抗拔桩混凝土在浇筑至柱底1m左右时，人工应立即进入钢管柱内对钢管柱垂直度重新进行复核，偏差较大时重新进行调整，确保偏差在保证在1/500以内。
5.2.11抗拔桩砼等强
为保证钢管柱垂直度及中心偏差，在抗拔桩混凝土浇筑完毕后，上部定位平台需至少等强3天后才能拆除。
5.2.12钢管柱内砼浇注
1）为确保钢管柱内混凝土的密实，柱内混凝土应按设计要求采用高性能无收缩混凝土；
2）柱内混凝土应具有良好的和易性，坍落度应符合规范要求；
3）柱内混凝土须待抗拔桩混凝土达到一定强度后方可进行，采用泵送顶升法进行浇筑，确保混凝土浇筑密实；
4）柱内混凝土终凝后，通过向柱内注入清水进行养护。
5.2.13钢管柱外空隙回填
钢管柱混凝土浇筑完毕后，需待下部抗拔桩混凝土达到一定强度后沿桩孔四周开始均匀回填黄砂，每次回填2m，回填后和入清水使之密实，另每隔10m回填一段C20混凝土，混凝土高度为1m。
回填时应均匀而缓慢，防止回填黄砂、混凝土扰动钢管柱影响其垂直度（回填黄砂为细沙Mx=2.0，Mx为细度模数）。
另需注意的是上部定位平台需待回填完毕后才能拆除。
5.3劳动力组织
劳动力组织参见表5.3。
表5.3劳动力组织情况表
序号
类别
人数
工作内容
1
管理人员
10
管理
2
测量
3
旋挖司机
机械操作
4
电工
用电操作
5
修理工
机械维修
6
焊工
钢筋电焊
7
泥浆工
泥浆制备
8
起重工
9
履带吊车司机
普工
12
11
总计
46
6.材料与设备
机械设备参见表6-1。
表6-1机械设备情况表
机械或设备名称
型号规格
用电功率（kW）
数量
用途
履带吊车
200t
-
1辆
插管设备移位、吊装钢筋笼、钢立柱安装、
100t
旋挖钻机
SH36
1台
钻孔灌注桩成孔
钢立柱定位平台
2套
钢管柱定位
振动锤
DZJ-90
90
钢护筒振拔
泥浆泵
3PNL
22
3台
清孔、排浆
空压机
VF-9/7-A
55
清孔排渣
86
7.5
排浆
泥浆净化装置
ZX-250
45
泥浆处理
直流电焊机
ZX7-400A
18
4台
钢筋笼制作及其它焊接作业
直螺纹套丝机
HGS-40B
3.5
2台
带肋钢筋车丝
钢筋切割机
GJ5-40
钢筋加工
13
钢筋弯曲机
GW-40
14
装载机
3吨
渣土运输
15
潜水泵
QJ25
2.2
供水、排水
所有大中型施工机械均应在开工前组织进场，并安装调试，试运转正常后向监理工程师报检，报检合格后才允许投入使用。
表6-2检测仪器配置表
名称
用于施工部位
全站仪
TS112”R400
测量放线
水准仪
NA2/FS1
高程测量
激光垂准仪
DZJ-300A
垂直投点
测绳
100m
若干
测量孔深
钢卷尺
50m
垂直、水平距离测量
坍落度筒
TLY-1
混凝土坍落度检测
泥浆粘度计
1006型
测量泥浆粘度
泥浆含砂量计
NA-1
测量泥浆含砂率
泥浆比重计
NB-1
测量泥浆比重
主要材料参加表6-3。
表6-3主要材料情况表
工程项目
技术要求
单位
抗拔桩钢筋
满足设计要求
t
抗拔桩砼
m3
工具柱
Q345或Q235，长度根据实际情况定
根
钢管柱钢管
抗剪栓钉
梁柱节点加劲肋板
钢管柱内砼
注：
本工程无需特别说明的新型材料。
7.质量控制
7.1工程质量控制标准
7.1.1钢管柱定位施工标准
钢管柱施工定位允许误差如表7.1所示。
表7.1钢管柱定位施工允许误差表
检查项目
允许偏差
立柱中心线和基础中心线
±
5mm
柱顶及底板顶设计标高
10（中间层±
20mm）
立柱顶面不平度
立柱不垂直度
长度的1/1000，最大不大于15mm
各柱间距离允许偏差
间距的1/1000
立柱上下两平面相应对角线差
长度的1/1000，最大不大于20mm
7.1.2钢管柱柱内砼施工标准
表7.3钢管柱柱内砼施工允许误差表
序号
项目
允许误差（mm）
检查方法
砼原材水泥、掺合料
2%
试验测试
粗、细骨料
3%
水、外加剂
柱内砼坍落度
20
柱内砼扩展度
50
导管就位
0~500
7.2质量保证措施
1）钢管柱委外加工过程中派技术人员到工厂检查加工质量，钢管柱加工原材料应按设计及规范要求送检。
2）钢管柱加工前出具钢管柱加工图纸，尤其要注意钢管柱加强环板、抗剪栓钉的位置以及钢管柱分节参数。
3）钢管柱出厂前应提供质检资料等质量报告。
4）钢管柱运输至现场后，联合监理单位对钢管柱进行验收，主要检查钢管柱几何尺寸管长、壁厚、直径、管口圆度以及弯曲矢高等。
5）上下节钢管柱对接处接缝处设置附加内衬管进行加强，内衬管长50cm。
6）上下节钢管柱对接以及与工具柱的对接选择在专用对接平台上完成，平台的平整度控制在2mm，钢管柱对接完成后应对钢管柱自身垂直度进行检测，确保钢管柱自身垂直度符合设计及规范要求。
7）工具柱柱底及柱顶均采用加劲肋板进行加强，减少工具柱变形对钢管柱垂直度控制的影响。
8）用于钢管柱定位的垂准仪必须经鉴定合格后方可使用。
9）抗拔桩终孔后，采用超声波测壁发对抗拔桩孔壁垂直度进行检测，同时检查下部定位螺旋杆处孔壁是否有坍塌，若发生坍塌，应调整下部定位螺旋杆位置。
10）抗拔桩混凝土浇筑前，须通过人工入孔定位法对钢管柱下部中心点进行定位，混凝土浇筑完成后应进行复核，防止浇筑抗拔桩混凝土时扰动钢管柱而导致垂直度偏差过大。
11）钢管柱与抗拔桩孔壁间隙回填时，应从四周均匀进行，减少对钢管柱的影响。
8.安全措施
8.1桩位周边须设置安全防护围栏和反光警示带，围栏须采用钢筋牢固焊制，停止作业的桩孔或已成孔的桩基，必须设置牢固的盖孔板，非工作人员禁止入内。
8.2钢管柱定位平台空隙位置应设置钢筋网片，防止人员跌落。
8.3施工人员必须戴安全帽，穿绝缘胶鞋，钢管柱内有人作业时时，作业面上方必须有人监督防护。
8.4钢管柱内必须设置应急时使用的安全绳和钢梯，钢梯需设置护栏。
8.5钢管柱内作业需设置照明，照明须用36V低压电源。
8.6钢管柱人工定位时采用鼓风机向孔下通风，加强空气对流。
8.7施工现场电源线路，必须按“三相五线”制，TN-S系统要求布置，并“三级配电”“二级漏电分级分段保护”。
8.8用电必须分闸，严禁一闸多孔和一闸多用。
必须一机一闸一漏一箱进行敷设。
8.9现场电源线路及电气设备，由持证电工负责安装维护，经验收合格后，方准投入使用。
8.10为了预防有害气体中毒和孔井内缺氧，每日开工前必须先采用仪器检测等方法测试，如不符合要求应先通风充氧，符合要求方准作业。
8.11钢筋笼及钢管柱吊装按照编写的专项吊装方案施工，坚持“十不吊”原则。
8.12钢管柱定位人员施工时，须配足安全措施方可作业。
同时，配备对讲机，便于定位人工在孔内与地面联系。
9.环保措施
9.1本程施工过程中，全面运行ISO14000环境保护体系标准，系统地采用和实施一系列环境保护管理手段，严格按照ISO14001环境保护体系组织工程的施工和管理。
9.2施工中，采取有利的大气污染防治措施。
采取硬化施工便道、洒水防尘办法，控制施工现场及道路扬尘，减少粉尘污染。
车辆进行土石方和水泥建材、弃土运输时，要设置挡板、注意加盖，并不得装载过满，避免撒落及因风起尘。
9.3根据国家和地方有关环保法规，严格控制施工期噪声排放量，施工场界噪声执行GB12523-90《建筑施工场界噪声限值》。
对施工噪声敏感区段的施工作业采取时间控制措施。
对居民敏感区，夜间时段（22：
00～06：
00）和午间（12：
00～14：
00），不得安排噪声很大（55dB以上）机械设备的使用，减少对居民正常生活的影响。
9.4对于施工区域的水污染防治，定期检测水质，及时发现问题，对水污染事故必须在事故发生后24小时内及时上报。
对有害的废弃物，如燃料、油料、化学品等，必须根据环保规定进行处理，不得随意排放，以避免污染土地。
剧毒物、危险品、有害的废弃物等必须有明显标识，以利识别。
排放含病原体的污水，必须经过消毒处理，符合国家有关标准方可排放。
9.5施工、生活废水对环境污染影响较大，采取集中处理达标后排入市政排水系统，悬浮物执行《污水综合排放标准》（GB8978—1996）中的二级标准150mg/L。
9.6本工程建筑垃圾、工程渣土的处理符合《城市建筑垃圾管理规定》要求。
施工生活区内产生的生活垃圾及时分类收集，回收利用或送垃圾场处理。
9.7不得随意砍伐或改变工程沿线附近区域的植被与绿化，保护周围环境，减少对绿色植被生态的破坏。
施工结束后，及时恢复绿化。
10.效益分析
10.1本工法采用先插法人工定位形式，比对HPE液压垂直插入工艺，在造价上，为项目节约成本255.6万元，成本节约主要体现在定位工艺上。
成本效益分析见表10.1。
表10.1项目成本效益分析表
定位形式
成本计算式
成本（万元）
HPE工法
C=12*60
720
先插法
C=7.69*60+0.5*60
464.4
说明：
HPE工法成本计算式内，12万元是完成一根钢管柱安装及定位的综合单价，60根为钢管柱根数；
人工定位成本计算式内，7.69万元是完成一根钢管柱安装及定位的综合单价，0.5万元为钢管柱定位器加工及安装费用，60根为钢管柱根数。
HPE工法工艺流程为：
抗拔桩混凝土浇筑→HPE液压垂直插入机就位→调整HPE液压插入机水平度→吊装钢管柱→HPE液压垂直插入钢管柱→钢管柱四周砂石回填→浇筑钢管柱柱内混凝土→割除工具柱HPE插入机移位→回填孔口拔除钢护筒。
由工艺流程可以看出HPE工法比先插法钢管混凝土柱施工工法所需的工序更为繁杂，而且有大型设备投入。
定位周期而言，HPE定位周期为1.5天/根，先插法定位周期为0.5天/根，显而易见先插法工期优势明显。
10.2采用先插法施工钢管柱相较于HPE工法，在定位周期上有绝对的优势，在工人操作熟练后比HPE工法定位效率提高接近1倍。
10.3本工法施工采用人工定位，相较与HPE工法施工，在噪音和废气污染控制上，都有明显优势。
10.4本工法的成功运用，为日后盖挖逆作法施工地下工程中的钢管混凝土柱施工提供了有利的技术指标。
该工法将促进地下工程盖挖逆作法施工技术的进步，社会效益明显。
11.应用实例
武汉地铁七号线一期工程徐家棚站
11.1工程概况
武汉市轨道交通7号线一期工程第九标段土建工程徐家棚站布置于和平大道与秦园路交叉路口以西的秦园路下，与地铁5、8线通道换乘。
外包总长217.36m，标准段总宽25.3m，车站中心里程基坑深度34.16m，主体基坑总面积11000m²
徐家棚车站采用盖挖逆作法施工，围护地连墙与主体结构侧墙构成“叠合墙”结构，主要竖向承重构件采用钢管混凝土柱。
车站永久钢管桩采用下部Φ2300钻孔桩+上部Φ1000钢管柱的立柱支撑，临时钢管桩采用下部Φ1200钻孔桩+上部Φ800（700）钢管柱的立柱支撑，下部Φ2300（1200）钻孔桩兼做抗拔桩，抗拔桩采用C35砼，钢管柱均采用C50微膨胀砼。
钢管桩平面布置图如图11.1所示。
钢管混凝土柱剖面结构示意图如图11.2所示。
图11.1钢管混凝土柱平面结构示意图
图
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