南一環(huán)地鐵車站基坑格構(gòu)柱施工應(yīng)用探討

高啟祥

北京中鐵隧建筑有限公司，北京 100022

0 引言

格構(gòu)柱是一種壓彎構(gòu)件，目前被廣泛應(yīng)用于基坑工程的豎向支撐。格構(gòu)柱由肢件和綴材組成，其主要的應(yīng)用形式有綴條柱和綴板柱。在基坑工程中一般采用綴條式，其主要工作原理是將材料面積向距離慣性軸遠(yuǎn)的地方布置，能保證相同軸向抗力條件下增強(qiáng)構(gòu)件抗彎性能，并且節(jié)省材料[1]。

1 工程概況

南一環(huán)站是合肥市軌道交通1號線一期工程的一個中間車站，車站位于馬鞍山路與南一環(huán)路十字交叉口南側(cè)，沿馬鞍山路路中布置。車站附近建筑物主要有新都會環(huán)球購物廣場，新都會國貿(mào)公寓，香榭里花園，玉麗皇大酒店，合肥工業(yè)大學(xué)，蘇寧電器，安徽省手球館，方圓居住宅小區(qū)。馬鞍山路高架與本車站主體結(jié)構(gòu)同期建設(shè)，馬鞍山路高架位于車站主體上方，與本車站呈平行分布，高架橋墩采用擴(kuò)大基礎(chǔ)坐落于車站結(jié)構(gòu)頂板。

車站起點(diǎn)里程右CK8+893.818，終點(diǎn)里程右CK9+99.918，有效站臺中心里程右CK8+964.118，車站外皮長度206.1m。車站主體結(jié)構(gòu)為地下二層雙跨結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)寬21.9m，高15.75m，頂板覆土厚約3.6m。車站南北端區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，車站為盾構(gòu)過站。

車站主體部分采用明挖順作法施工，標(biāo)準(zhǔn)段及盾構(gòu)段基坑深度約19.50m，底板承臺加深處基坑深度約20.50m，采用鉆孔灌注樁+鋼支撐支護(hù)。

2 格構(gòu)柱加工

本工程在工作井內(nèi)用H型鋼格構(gòu)柱。格構(gòu)柱采用現(xiàn)場制作，制作場地選用混凝土硬化地坪，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)長度下料，拼裝前角鐵需校正，下料長度內(nèi)允許偏差為±5mm，局部變形允許偏差為±2mm。綴板拼接嚴(yán)格按每道梁中心線為基準(zhǔn)安排綴板位置。為保證鋼柱垂直度，在專用靠模中拼接。綴板與角鋼的焊縫等級為三級，焊縫厚度為10mm。角鐵拼接的焊縫等級為二級。焊條使用前應(yīng)按出廠證明書規(guī)定進(jìn)行烘干，嚴(yán)禁使用藥皮脫、焊芯生銹的焊條。柱身彎曲允許偏差h/250，不大于5mm。格構(gòu)柱堆放必須整齊，且不能超過兩層，所墊導(dǎo)木須在同一直線上。格構(gòu)柱在距底板底及底板定250mm位置設(shè)置兩道止水鋼板，寬度100mm，由于格構(gòu)柱施工時止水鋼板位置不易控制，可以在施工底板時一并施工。

2.1 格構(gòu)柱對接焊接質(zhì)量要求

表1 格構(gòu)柱加工允許偏差表

格構(gòu)柱間對接焊接時接頭應(yīng)錯開，保證同一截面的角鋼接頭不超過50%，相鄰角鋼錯開位置不小于50cm。角鋼接頭在焊縫位置角鋼內(nèi)側(cè)采用同材料短角鋼進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。格構(gòu)柱加工允許偏差如表1所示。

2.2 焊接質(zhì)量保證措施

為保證格構(gòu)柱施工時的焊接質(zhì)量，格構(gòu)柱加工過程中采取以下措施，加強(qiáng)焊接質(zhì)量控制：1）施工前，對直接進(jìn)行焊接作業(yè)的工人檢查是否有操作證。沒有操作證的不得上崗；2）施工過程中項(xiàng)目部指定專門技術(shù)人員進(jìn)行監(jiān)督旁站，對于焊接質(zhì)量不合格的堅(jiān)決返工重焊；3）焊縫必須飽滿，表面無漏焊夾渣現(xiàn)象，焊縫厚度≥10mm；4）焊接材料必須有出廠質(zhì)量保證書，對于無產(chǎn)品合格證或質(zhì)量保證書的堅(jiān)決清退出場，不得使用；5）施工過程中，項(xiàng)目部質(zhì)檢員嚴(yán)格按照規(guī)范要求控制施工，加強(qiáng)過程控制[2]。

2.3 格構(gòu)柱焊接施工

2.3.1 平焊

本工程采用E43焊條，焊工應(yīng)根據(jù)實(shí)際要求選擇焊接電流、焊接速度、焊接電弧長度等。在焊前應(yīng)檢查組裝間隙是否符合要求，定位焊是否牢固，焊縫四周不得有油污、銹物。焊接電流的確定要根據(jù)焊件厚度、焊接層次、焊條型號、直徑、焊工熟練程度等因素，選擇適宜的焊接電流。平焊對焊接速度要求等速焊，保證焊縫厚度、寬度均勻一致，從面罩中看溶池中鐵水與溶渣保持等距（2mm～3mm）為宜。焊接電弧長度根據(jù)焊條型號不同而確定，一般要求電弧長度穩(wěn)定不變，酸性焊條一般為3mm～4mm，堿性焊條一般為2mm～3mm為宜。

2.3.2 立焊

立焊與平焊的操作工藝相同，但注意以下問題：1）在相同條件下，焊接電源比平焊電流小10%～15%；2）采用短弧焊接，弧長一般為2mm～3mm；3）焊條角度根據(jù)焊件厚度確定。兩焊件厚度相等，焊條與焊條左右方向夾角均為45°；兩焊件厚度不等時，焊條與較厚焊件一側(cè)的夾角應(yīng)大于較薄一側(cè)的夾角。焊條應(yīng)與垂直面形成60°～80°角，使電弧略向上，吹向溶池中心。

2.3.3 橫焊

橫焊基本與平焊相同，焊接電源比平時焊接電流小10%～15%。電弧長一般為2mm～4mm。焊條角度，橫焊時焊條應(yīng)向下傾斜其角度為70°～80°，防止鐵水下墜。根據(jù)兩焊件的厚度不同，可適當(dāng)調(diào)整焊條角度，焊條與焊接前進(jìn)方向?yàn)?0°～90°。

2.3.4 焊接應(yīng)注意事頂

1）尺寸超出允許偏差：對焊縫長度、寬度、厚度不足，中心線偏移，彎折等偏差，應(yīng)嚴(yán)格控制焊接部位的相對位置尺寸，合格后方準(zhǔn)焊接，焊接時精心操作；

2）縫裂紋：為防止裂紋產(chǎn)生，應(yīng)選擇適合的焊接工藝參數(shù)和施焊程序，避免用大電流，不要突然熄火，焊縫接頭應(yīng)搭接10mm～15mm，焊接中不允許搬動、敲擊焊件；

3）焊接夾渣：多層施焊應(yīng)層層將焊渣清除干凈，操作中應(yīng)運(yùn)條正確，弧長適當(dāng)。注意熔渣的流動方向。

2.4 格構(gòu)柱驗(yàn)收

格構(gòu)柱加工成品必須向監(jiān)理工程師報檢，嚴(yán)格按照“三檢制度”驗(yàn)收，合格后方可進(jìn)入現(xiàn)場投入使用，對于不符合要求的格構(gòu)柱必須整改，無法整改的格構(gòu)柱堅(jiān)決清退不得使用。

3 格構(gòu)柱安裝

立柱樁成孔工藝與鉆孔灌注樁相同，但成孔垂直度須控制在1/300，以確保格構(gòu)柱垂直度。成孔驗(yàn)收合格后，對于旋挖鉆成孔的樁在鉆孔樁的兩側(cè)放置兩塊行車道板，并安放穩(wěn)定，用水準(zhǔn)儀找平，保證行車道板在同一水平面上。對于回旋鉆成孔的，開鉆前事先在鉆機(jī)下面墊兩塊行車道板或鋼板，為以后格構(gòu)柱校正架的定位提供穩(wěn)固的操作平臺。

目前格構(gòu)柱的安裝一般采用格構(gòu)柱與鋼筋籠焊接為一體后吊裝到位，但采用這樣的安裝方式在本工程中將會遇到起吊困難的問題。其主要原因是由于施工在城市內(nèi)，周邊架空線影響導(dǎo)致施工空間小，很難滿足兩臺吊車配合起吊，并且吊裝到位，而只用一臺吊車起吊將有安全隱患且鋼筋籠會變形散架，為吊裝方便且靈活采用50t履帶吊吊裝，吊車起吊高度約27.5m，無法先與鋼筋籠焊接一體同時吊裝。因而采用格構(gòu)柱安放前，先進(jìn)行鋼筋籠的安放，鋼筋籠下放嚴(yán)格按照前面敘述的鋼筋籠吊裝方法進(jìn)行。鋼筋籠吊放入孔時，必須垂直確保樁孔和鋼筋籠的同心度，并保證擱置平穩(wěn)。對于較長的鋼筋籠分兩節(jié)制作吊裝下放，鋼筋籠主筋焊接采用單面焊，焊縫長度≥10d，焊縫寬度≥0.7d，焊縫厚度≥0.3d。鋼筋籠下放到與護(hù)筒齊平位置，暫時固定[3]。

鋼筋籠安放后，并灌注混凝土，待灌注完成后拔出導(dǎo)管，并下放H型鋼。在下放過程中，采用兩臺經(jīng)緯儀雙向觀測控制，使安裝后的格構(gòu)柱上口居于中心，待上下二點(diǎn)垂直后入孔。確保格構(gòu)柱立柱垂直度控制在1/300以內(nèi)，中心偏差不大于20mm。對格構(gòu)柱標(biāo)高控制，應(yīng)預(yù)先用水準(zhǔn)儀測定樁孔處校正架頂標(biāo)高，然后根據(jù)插入孔內(nèi)深度。當(dāng)格構(gòu)柱下放到位時，在格構(gòu)柱兩側(cè)用L160×16角鋼焊接固定在校正架上，格構(gòu)柱標(biāo)高控制為±20mm。為確保H型鋼方向不發(fā)生大的偏移和扭轉(zhuǎn)，在導(dǎo)管拔完后不移動平臺，只按照下導(dǎo)管口旋轉(zhuǎn)方向，并定出型鋼方向與下導(dǎo)管的口對應(yīng)方向一致（下導(dǎo)管的口比H型鋼橫截面大）后將H型鋼吊裝到位。吊裝到位后固定H型鋼，待混凝土凝固后拆除固定筋等，并對孔道做安全處理措施。

4 結(jié)論

構(gòu)格柱為基坑支護(hù)體系的重要組成部分，其施工質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到基坑結(jié)構(gòu)的安全。如果構(gòu)格柱在施工過程中的垂直度超過限值，不僅起不到對支撐結(jié)構(gòu)支撐作用，而且還會引起支撐結(jié)構(gòu)的附加內(nèi)力。

[1]劉國彬，王衛(wèi)東.基坑工程手冊[M].中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[2]胡明亮.基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)施工實(shí)例圖集[M].中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[3]王衛(wèi)東，王建華.深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)：相結(jié)合的設(shè)計(jì)、分析與實(shí)例[M].中國建筑工業(yè)出版社，2007.