钢管混凝土结构柱施工方案工法.docx
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钢管混凝土结构柱施工方案工法
钢管混凝土结构柱施工方案工法
钢管混凝土柱工程简介
1钢管混凝土柱基本概略
天津西站交通枢纽配套市政公用工程一标段地下轨道交通地下结构，地铁4号线
天津西站站、地铁6号线天津西站站中间设置一排中间立柱（框架柱），直径1000mm
的钢管柱，壁厚t=25mm，16Mn钢，采纳C50微膨胀混凝土，钢管柱下基础为钢筋混凝
土钻孔灌输桩，直径2200mm，灌输桩混凝土为C30混凝土，4号线、6号线钢筋混凝土
灌输桩桩长分别为98m、66m（自底板下算起）。
详见表所示。
表
地铁4号线（6号线）天津西站站
序
钢管柱
数
混凝土设
顶板
钢管
结构部位
计
层高
梁高
长度
号
直径（mm）
量
强度等级
（mm）
（mm）
1
地下三层
φ1000
23
C50
7.600m
1500
6100
地铁4号
7.785
2
线天津
φ1000
23
C50
7.785
1300
～
地下二层
～8.190m
8.190
西站站
m
7.47
5.871
地铁6号线天津西站
～
3
12
C50
1～
1600
站
φ1000
6.500
8.100m
m
备注:
钢管柱锚入桩内2500mm（桩直径2200mm）；
4
钢管总长：
4号线：
6.100+（7.785
～8.190）+2.5=16.385m
6
号线：
（5.871
～6.500）+2.5=8.371
～9.0m
地铁6号线地铁钢管柱地铁4号线地铁钢管柱
钢管结构柱的设计平面部署形式为沿车站纵向设置单排，4号线北端局还有5根横
向钢管混凝土柱，4号线柱中心间距主要为10500、10750mm，6号线中心间距主要为
12436mm。
2钢管混凝土结构柱的作用
4号线钢管柱既做为施工过程中的暂时支撑柱，又是使用阶段做为地铁的永远性的主要竖向承载与传力结构，而4#线施工工艺设计为盖挖逆作法施工，钢管柱是在在下施工其施工程序复杂，在保证钢管柱定位、垂直度、连结节点等方面质量特别重要，它直接影响着保证4号线工程质量。
6号线钢管柱与4号线钢管柱在施工方式不一样，是正常的顺作方法，施工程序相对
简单，本节重点描绘4号线盖挖逆作法的施工方法。
3钢管柱与结构的连结方式
4号线、6号线钢管柱与底板结构下基础的连结方式为：
C30钢筋混凝土钻孔灌输桩，设计桩径为2200mm，4号线、6号线桩长分别为98m、66m（自底板下算起），桩承
台高2500mm，钢管柱插入其基础2500mm。
钢管柱与地铁中板梁板结构、顶板梁板结构的连结方式为：
钢管与梁板结构主筋
连结或焊接，浇筑混凝土后形成节点结构。
钢管柱设计图、各节点图详见图
关于采纳盖挖逆作法施工的地铁4号线，构件之间的连结方式一定安妥靠谱，能
够正确反应结构预期的工作状态。
节点的结构形式及施工质量对结构的强度、刚度及
整体质量直接影响，所以在施工中一定控制好各结构节点的施工质量。
地铁4号线钢管柱中间节点表示图
钢管柱底部节点
钢管混凝土柱施工重点与剖析
1钢管柱的定位控制及垂直度控制
依据本工程招标文件、招标图纸的要求，钢管柱中心定位轴线最大同意偏差不超
过5mm；柱轴线垂直度单层柱最大偏差不超出10.0mm，多节柱基层柱最大偏差不超出
10.0mm，柱全高最大偏差不超出35.0mm。
而地铁4号线结构所有采纳盖挖逆作法施工，
钢管柱既是暂时支撑柱，又是永远性结构柱，施工工艺要求达成地下2200mm大直径桩基后直接在地下施工钢管柱，在桩基础上达成钢管柱安装及混凝土浇筑，一次性达到
正式结构施工质量要求。
在此条件下钢管柱的定位及垂直度控制是钢管柱保证施工质量重点，并且天津地域地下水位高，地质条件较差，不宜采纳北京、南京等地关于钢管柱定位的施工方法。
为此，我们将采纳上下两头定位固定的方法来保证钢管柱的垂直度和正确立位。
2钢管柱暂时钢护筒
4#线钢管柱施工暂时钢护筒采纳等同于相应施工的钻孔灌输桩直径（2200mm）尺寸制作,用t=16mm钢板卷制而成并焊接增强肋板,钢套筒分红三节，上节俭18.0m，中节
长3.0m，下节5.0m。
3钢管柱加工质量控制
钢管柱不只是结构施工时暂时支柱，更是正式结构框架柱，其外观质量、尺寸、
加工精度，仍是材质要求都有较严格的要求，为此一定保证钢护筒及钢管柱的加工质
量。
加工厂家一定是有优秀信用、资质、技术保证的生产商，在加工过程中增强过程
监察，如钢管柱的原资料查验、外观、无损查验、齐心度、顺直度、焊缝办理等。
钢管柱施工组织
本工程钢管柱直径为1000mm，设计长度4号线为16.385～16.79m，6号线为8.371～
9.0m。
为此钢管柱可一次加工成型直接运至现场，这样易于保证加工质量，又可防止现场二次连结。
因为现场狭小，钢管柱进场随施工进度要求提早进场，现场不得过多寄存，驻厂监造与现场保持亲密联系，保证现场既不聚积过多，又不影响施工进度。
钢管柱钢管重约10t（6t），采纳现场基础桩钢筋笼吊装的150t吊车即可，配合一台25t吊车进行附件的吊装，一次性吊装到位。
钢管柱的深入设计、制作及加工
1钢管柱深入设计
（1）深入设计的依照
本工程钢结构深入设计的依照见表
3.5.9.3-1。
表
钢管柱深入设计依照一览表
依照类型
依照内容
施工合同及设计图
工程施工合同文本
纸
设计的施工图
《钢结构设计规范》GBJ50017-2003
《钢管混凝土结构设计与施工规程》
CECS28:
90
《钢骨混凝土结构规范》YB9082-97
主要规范、规程
《高层民用建筑钢结构技术规程》
JGJ99-98
《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002
《钢结构高强度螺栓连结的设计、施工与查收规程》JGJ81-2002
《钢结构工程施工质量查收规程》
GB50205-2001
其余现行设计及施工规范。
（2）深入设计流程
本工程钢管柱深入设计的流程见图
（3）深入设计的内容
表深入设计内容一览表
序号
项目
内
容
1
安装
包含平面部署图和立面部署图以及部署图所示构件的索引图。
部署
安装部署图所包含的内容有构件编号、
安装方向、标高、安装说明等
图
一系列安装所一定拥有的信息。
节点设计应严格依照结构设计供给的杆件内力报告进行计算。
若结构
设计无明确要求时，所有节点按等强连结设计。
节点
节点的型式原则上采纳结构设计给定的款式，若确需调整，应早先提
2
设计
交结构设计确认。
所有节点的设计，除知足强度要求外，尚应试虑结构简短、传力清楚
以及现场安装的可操作性。
构件细部、重量表、材质、构件编号、焊接标志、连结细部和锁口等。
构件
螺栓统计表，螺栓标志，螺栓直径，螺栓强度等级及栓钉统计表。
3
轴线号及相对应的轴线地点。
详图
加工、安装所一定拥有的尺寸。
方向。
构件的对称和相同标志（构件编号对称，此构件也应视为对称）。
图纸
应注明详图号、构件号、数目、净重量、构件类型、改版号、提交日
4
期。
清单
文字：
所有文书、资料、清单、图纸均使用中文。
设计院供给技术资料
制造、安装方案论证
安
节
点
装
拼
布
装
置
总
图
图
2钢管柱加工制作
阅读、消化
工艺方案确实定
施工图绘制（CAD）
节
节
点
构
定
件
图
点
位
加
拼
座
工
装
顺
标
图
序
图
图纸校订（一审）
图纸审查（二审）
送设计院鉴定
报批
宏图发放
图深入设计流程图
工艺性复查
节
材
点
料
大
明
样
细
详
表
图
（1）钢管柱制作所采纳的有关规范
钢管柱的制作所依照的主要规范为《钢结构工程施工及查收规范》
2001）、《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81—2002）等。
（GB50205—
（2）钢管柱制造工艺流程
钢板矫平
预办理
钢板下料切割
环板下料切割
压制成型
底板下料切割
焊接
腹板、加劲板下料切割
校直、管端加工
钢管〇成型（精整）
样板检查
管与管组对
焊接坡口切割
环板、底板安装
加劲板安装
检查
节点区焊接
表记、寄存
图钢管柱制造工艺流程图
（3）钢管束造工艺
图钢管束造工艺
（一）
3钢构件的运输
（1）待运
1）待运物品堆放需平坦安妥垫实，搁置干燥、无积水处，防备锈蚀；
2）钢构件按种类、安装次序分区寄存，基层垫枕应有足够的支承面，应防备支点下沉；
3）相同构件的钢构件叠放时，各层钢构件的支点应在同一垂直线上，防备钢构
件被压坏或变形。
（2）散件运输
1）装车时，须有专人看管，盘点上车的箱号及打包件号，并办妥移交或交接手续；
2）车上堆放坚固安妥，并增添必需的捆扎，防备转动碰撞；
3）构件制作一定切合运输安全要乞降现场拼装进度、质量要求，构件依照安装次序分单元成套供货。
（3）工地寄存
工地内设专用堆场搁置钢管柱及钢套管，上设篷布掩盖防雨，以防其锈蚀。
4钢管柱加工质量监控
钢管柱加工过程中派驻厂监造，构件出厂前查收质量，查收内容包含材质、物理
力学性能指标，构件长度、垂直度、曲折矢高等项目。
5中间立柱钢管柱的制作精度
钢管柱、钢护筒制作精度详见表所示。
表钢柱外形尺寸的同意偏差（mm）
序号
项
目
同意偏差
1
一节柱高度（H）
±3.0
2
两头最外侧安装孔距离（13）
±2.0
3
柱底铣平面到牛腿支承面的距离
±2.0
（l1）
4
铣平面到第一个安装孔距离（a）
±1.0
5
柱身曲折矢高（f）
H/1500，且不该大于5.0
6
一节柱的柱身歪曲
h/250，且不该大于5.0
7
牛腿端孔到柱轴线距离（l2）
±3.0
牛腿的翘曲
l
≤1200
2.0
8
2
（△）
l2＞1200
3.0
连结处
±3.0
9柱截面尺寸
其余处±4.0
10
柱脚底板平面度
5.0
11
翼缘板对
连结处
1.5
腹板的垂直度
其余处
b/100，且不该大于5.0
检查方法
逐一尺量
逐一尺量
逐一尺量
逐一尺量
逐一尺量
逐一尺量
逐一用直尺和塞尺量测
逐一尺量
直尺加塞尺
逐一角尺检
查
钢管柱施工工艺流程
1钢管柱施工工艺流程
施工准备→丈量放线→钻孔灌输桩成孔→灌输桩清底→桩体钢筋笼吊放→吊放钢
套筒→初次灌输桩体砼至预约标高→抽排泥浆桩底注浆→凿除桩顶浮浆至标高→钢套
筒内安装钢柱定位器→二次灌输砼至定位器顶面→安装钢管柱→钢管柱上下端定位固
定→三次灌输桩杯口砼（2500mm高）至底板底→浇筑钢管砼至设计地点→灌入清水并
回收上节钢套筒→钢管柱四周回填砂并柱顶进行钢筋砼盖板
2钢管柱施工工艺表示图详见表
钢管柱施工方法
1施工准备
提早平坦夯实场所，施工人员的到位，钻孔桩施工机具的配置，自动定位器、钢
套筒、钢管柱等资料的进场备置等。
2丈量放线
测设定桩心地点，按桩心地点将设施就位，其水平地点偏差不大于20mm。
3钻孔灌输桩施工
钢筋混凝土钻孔灌输桩部分的施工方案及施工工艺详见本章支撑柱及水平支撑。
3.3钻孔灌输桩基础、
4制作及吊放钢套筒，与桩基钢筋笼连结
钢套筒用16mm厚钢板卷制而成，钢套筒分红三节，上节俭18.0m，中节长3.0m，下节5.0m。
钢套筒直径同钻孔桩基础直径，为φ2200mm钢护筒。
下节钢套管长度应知足超底梁面0.5m、钢管柱锚入桩基不小于2.5m、定位器安装护筒深度0.5m以及第一次灌输嵌入小于2.5m的锚固及施工规范要求。
上、中两节间采纳内法兰螺栓加橡胶垫联络，中、下两节间采纳外法兰螺栓加橡胶垫联络。
在上节钢套管顶部内侧，两个互相垂直的方向各焊接两段150mm长φ6钢管段，钢
筋段与钢套筒纵轴线平行，便于下放钢套筒后，依照钢筋段的纵轴线地点检测钢套筒的垂直度。
上节钢套筒上端设两个吊环，以便于垂直吊放。
上中节间、中下节间钢套筒的联络质量应切合规范的要求，拥有一致的纵轴线。
其直径、管口圆度、端面对管轴的垂直度等检测项目的偏差均要知足规范要求。
接口处联合密切，具备优秀的水密性，以阻断地下水及泥浆的渗透。
套筒节间接装拆方便，以利于上下节间的分别。
表钢管柱施工工艺流程表示图
序号
1
2
示
意
图
说明
φ2200钻孔灌输桩成孔
吊放钻孔灌输桩钢筋笼
吊放钢套筒
初次灌输桩基混凝土至预约位
置，并对桩基进行注浆。
图
钢管柱施工工艺流程表示图
序号
5
6
7
8
示
意
图
拔出桩基注浆管,
安装自动定位器，
吊放中间中间立柱（钢管柱）
说明
凿除柱基表层混凝土
翻开上、中节钢套筒间主连结
与定位器接驳后，其下端定位
抽排钢套筒内的泥浆。
螺栓
达成。
图
钢管柱施工工艺流程表示图
序号
9
10
11
12
示
意
图
中间立柱（钢管柱）上端定位,灌输杯口定位砼
安装自动定位器，翻开
吊放中间中间立柱（钢
至底板底标高上500mm,总高3.50m,凿除500mm
说明
凿除柱基表层混凝土
上、中节钢套筒间主连
管柱）与定位器接驳
砼后知足钢管柱插入钻孔桩有有效长度不小于
接螺栓
后，其下端定位达成。
2.5m。
吊放钢套筒前，用吊车配合人工将上、中节钢套筒取结好，并进行相应质量检测，切合设计规范要求后，可进入下道工序施工，即吊放钢套筒。
在钻孔桩桩口设置4根10#槽钢，呈正方形摆放，拟备支托钢套筒，第一用150t、
25t两台履带吊车将下节套筒吊放入槽，并暂时使其上端置于早先设置好的槽钢架
间，而后代工将已经先行连结好的上、中节采纳外法兰与下节钢套筒连结起来，保证防水要求后，持续下放钢套筒到设计标高。
经过两个方向的定位点拉十字线找出桩心地点，用靠尺放在钢套筒内早先焊好的钢筋段上检测钢套管的垂直度。
在钢套筒顶部法兰盘地点设置4根可调式螺栓丝杠，调整钢套筒的中心地点及垂直度，待钢套筒中心与桩心重合，钢套筒垂直度知足要求后，用铁楔子将钢套筒与槽架之间缝隙塞紧、焊实，以固定钢套筒。
防止在混凝土浇筑过程中，钢套筒发生移位或倾斜现象。
钢套筒的中心地点偏差≯20mm，垂直度偏差≯50mm。
5第一次灌输柱基混凝土至预约地点
钢管柱基础为C30钢筋混凝土钻孔灌输桩，其设计桩径为2200mm，结构底板下入土长度分别为98m（4号线地铁站）、66m（6号线地铁站），第一次灌输钻孔桩基混凝土至钢管柱底标高上1.0m，约较桩基础顶标高明灌1.5m。
混凝土灌输至预约标高，停止灌输。
第一次灌输柱基混凝土封闭了钢套筒下端，并使钢套筒下端坚固固定，使管内外隔走开。
6护筒内泥浆清除，桩底注浆
柱基混凝土浇筑12小时，用潜水泵抽排钢护筒内泥浆。
每根桩设置2根注浆管，
注浆资料为纯水浆，注浆量和注浆压力联合静载试验确立。
7凿除柱基桩头混凝土至预约地点
采纳暂时龙门架进行护筒内施工作业的机具、人员垂直运输，用风枪凿除柱基表
层混凝土至自动定位器的定位十字板底地点。
凿除超灌混凝土高度约为1500mm。
凿除过程中严格控制凿除层底标高，禁止凿
除深度超出预约地点，凿下的混凝土块装在钢套筒内的0.1m3出土斗内，垂直提高至
地面，施工中注意愿套筒内输送新鲜空气，保证安全，改良作业环境。
中CHINA国CONSTRUCTION建筑第八EIGHTH工程局ENGINEERING有限公DIBISIONCo.Ltd
8安装自动定位器，二次灌输混凝土
自动定位器呈十字锥形，由劲性组焊而成.其锥底宽度比定位短钢管内径小mm。
主要包含锥形引渡板、定位十字板、钢筋锚筋等构件，此中锥形引渡板实现对中间立柱的引渡功能，并控制钢管柱的垂直度，限制钢管柱的水平位移；定位十字板与钢套筒连结起来，承托钢管柱，并控制钢管柱的水平地点及标高；定位器钢锚筋将自动定位器固定于柱基混凝土中。
定位器的制作质量一定严格控制，保证其拥有足够的强度、刚度及精准度，以保证钢管柱安装时，定位器不发生损坏、变形、移位等现象，并供给所要求的精度。
自动定位器的做法见图所示。
（3）自动定位器的安装及第二次混凝土浇筑
在钻孔桩项测放十字轴线，同时在钻孔桩顶部测放定位器标高控制点，标志于钢套筒筒壁上。
尔后施工人员将定位器、可调螺栓及其余配件吊入钢套筒底，并做好通风、电气焊的准备工作。
从钻孔桩口用激光投点仪将中间立柱中心点投至桩底，施工人员依照中心点调整定位器中心，依照四个方向的标高控制点调整定位器安装基面标高。
固准时采纳可调式连结螺栓（竖向设置）将先行焊在钢套筒上定位穿孔钢板和定
自动定位器设计平面、立面表示图位器上的定位十字板连结。
同时进行水平方向、垂直方向精准定校订，保证其平面地点、高程和垂直度知足设计及施工规范后，将自动定位器和钢套筒、定位器钢锚筋焊接形成整体。
中CHINA国CONSTRUCTION建筑第八EIGHTH工程局ENGINEERING有限公DIBISIONCo.Ltd
自动定位器安装基面要求平坦，不得存有泥水，底部砼饱满。
定位器砼为C50
早强砼，采纳导管输送至孔内，在孔底进行人工捣实抹平。
灌输完锚固砼后拆掉拆掉
上、中节钢套筒内法兰2/3的连结螺栓，留1/3的螺杆（此部分螺帽位于法兰下部，
螺杆位于法兰上部，并卸掉螺帽）以防备钢套筒错位渗漏，将施工人员吊运出钢套筒。
为保证钢管柱安装精度，自动定位器安装一定坚固正确，安装一定做到安装前精准放线定位，安装后从头复验。
在浇筑混凝土时，要尽量防止对定位器的冲击。
9钢结构柱、自动定位器安装工艺流程
钢结构柱、自动定位器安装工艺流程：
施工准备→焊接预埋定位器安装脚于钢套筒→吊装钢套筒→灌输桩基砼，桩基注浆→抽排钢套筒内的泥浆→凿除柱基表层砼→招标桩心于桩基→修整十字板四肢→进入套筒安装定位器连结板→安装定位器→紧固定位器螺栓→校鉴定位器中心及标高→浇注砼固定定位器。
10钢管柱及定位器定位控制
（1）钢管柱地面定位
采纳全站仪整体测设钢管柱设计平面地点，并在护筒施工地区外十字轴线方向上做护桩，保证桩心（柱心）地点，并有益于桩心（柱心）的恢复。
（2）钢结构柱底标高的测设
采纳水平仪及30cm钢尺相联合，测设钢结构柱底标高，为便于钢套筒内定位器的安装，将柱底标高上返500mm，设置标高控制线。
使用钢尺直接传达标高时，改动钢尺三次，直至正确无误后在钢套筒壁十字轴线方向对应做4个点，以此作为定位器安装标高控制点。
（3）定位器的桩心（柱心）测设
先从地面用垂球将桩心（柱心）引测至钢套筒内桩基面上，较为精准地标定定位
器的中心地点，以之为依照指导定位器的初定位安装。
后来将1/20万的投点仪经过
全站仪直接置于地面桩心（柱心）地点，将桩心（柱心）直接投测于定位器中心，指
挥点时变化三个方向，如点位均落于同一点时，即是桩心（柱心）。
不然会产生三个
方向点A、B、C，并构成一个三角形，次投此时取三角形的中心点，即是桩心。
钢管柱自动定位器安装表示图
中CHINA国CONSTRUCTION建筑第八EIGHTH工程局ENGINEERING有限公DIBISIONCo.Ltd
（4）柱体吊装就位丈量控制
经过两台经纬仪，分别置于轴线的护桩上，随时用订交点，指挥柱体的吊装，直
至其柱体垂直度无误后达成吊装。
11吊放安装钢管柱
待定位器锚固混凝土达到设计强度，准备工作所有达成后，用履带起重机采纳两点起吊法吊装钢管柱，钢管柱一次整体吊放入槽，中间不接驳。
准备工作达成后，150t履带吊车采纳两点起吊法吊装钢管柱，将柱体迟缓吊起，
至垂直地点，搁置稳固后，慢插入孔，钢管柱底部可直接嵌入定位器，钢管柱可在其
底部加焊定位短管嵌入定位器，其管端坚固座落于十字定位板上，经过标高测定柱底
与定位器的符合程度。
后来对柱上端精准定位，经过设置在钢套筒与柱体之间的4只花篮螺栓进行柱体上端定位，花篮螺栓可对柱体地点进行微调。
精准校订钢管柱顶标高、纵轴线地点、垂直度已由定位器确立，钢管柱上端空间地点校订后，即可以为柱顶与柱底在垂直方
向投影重合，钢管柱地点已精准定位。
钢管柱吊装就位同意偏差详见表所示。
柱顶钢筋笼在吊放前在地面与柱体焊接在一同整体吊装。
表钢管柱吊装就位同意偏差（mm）
序
项目同意偏差备注
号
1柱脚底座中心线定位轴线的
偏移
5.0
柱基
+3.0
中国建筑第八工程局有限公
CHINA
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