HPE液壓在地鐵深基坑施工中應用

前言：本站為你精心整理了HPE液壓在地鐵深基坑施工中應用范文，希望能為你的創作提供參考價值，我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文，歡迎咨詢。

摘要：結合深汕公路、坪山大道與建設路十字交叉口下方交匯處地鐵鋼管柱的施工實踐，探討了hpe垂直水壓插入法在地鐵橋面法鋼管柱施工中的施工工藝及要點。文章總結了重型混凝土鉆孔鋼管柱的設計經驗，可供類似工程參考。本工程施工過程中采用高液壓管垂直插入鋼柱的技術。HPE法主要用于支撐豎井的主體結構，本實用新型適用于基坑樁的豎向支護。

關鍵詞：HPE；液壓；鋼管；深基坑；施工；現狀分析

1研究背景及意義

1.1工程概況

坪山圍站為16號線與14號線的T型換乘站，兩站設置聯絡線，站址位于深汕公路、坪山大道與建設路十字交叉口下方。建設路規劃道路紅線寬31m，現狀道路寬14.6m，為雙向四車道。深汕公路、坪山大道均為深圳市坪山區主干道。14號線坪山圍站沿坪山大道南北方向敷設。16號線坪山圍站位于十字路口西南側坪山圍村及六合城二期地塊內，現狀為密布的3~6層民房。14號線與16號線之間的聯絡線與3號出入口。換乘大廳位于16號線坪山圍站北側、14號線坪山圍站西側，采用蓋挖逆作法施工；3號出入口位于聯線的西北側，與聯絡線基坑同期開挖。換乘大廳結構柱采用Ф800，t=20mm永久鋼管混凝土立柱，數量為104根。樁基礎用?1800(1500mm)的鉆孔灌注樁成孔，開挖至基礎樁底標高后安裝鋼筋籠，然后澆筑樁身混凝土，樁基混凝土強度等級C35，P10。鋼管柱在招標后統一在廠家加工合格后運送至現場，鋼管柱鋼材采用Q345B，采用機械插管定位施工即HPE液壓垂直插入機，正式在樁位進行插管前，應進行充分的試插試驗，確保插管質量。

1.2HPE液壓垂直插入機工作原理

根據兩點定位原理，將HPE垂直插入混凝土樁基后，將一系列耐用的鋼管垂直插入混凝土樁基，鋼管垂直固定在混凝土樁基上。在混凝土第一次凝固之前，高度根據兩個垂直給料機的液壓HPE進行設計。首先將鋼管柱垂直吊在液壓墊上，然后用液壓墊將鋼管柱牢牢固定，然后測量鋼管柱的垂直度。同時，驅動上下液壓垂直插入裝置，將鋼管柱向下插入。立柱鋼管固定牢固后，液壓定位器向上旋轉，通過兩個垂直液壓插入裝置向下引入一系列鋼管。重復上一步，直到插入設計深度。

1.3施工工藝

工藝順序：樁基吊裝（鋼管柱頂部鋼管套長度）→基礎混凝土延遲澆筑→垂直HPE液壓插入定位檢測→HPE立管設置找平→鋼管柱卷起（含工具線）→鋼管柱安裝→插入HPE液壓插入柱立管柱→重力平衡→固定管柱孔鋼筋→鋼管柱周圍填砂→拆除工具線→更換垂直液壓插入柱HPE→將鋼管柱和鋼筋籠降低到混凝土中→填充樁基，嵌入并移除HPE鋼護筒。標記卷收器、HPE和樁基的中心。再次確定樁位后，將HPE液壓打樁機和HPE垂直打樁機的中心位置設置為與樁位中心相同的垂直線，HPE液壓插件位于定位器的中間。經過適當的壓縮后，可以手動或自動調整HPE進液壓機的調平液壓，以確保虛擬性和均勻性，檢查中心位置，并在滿足要求的條件后維修HPE液壓機。永久性鋼管鏈可封閉在孔內，將HPE機插入永久性鋼管排。攀爬柱的頂部高度大約低于地面覆蓋物，垂直可插拔液壓HPE機器在原始板上工作。因此，要連接永久性鋼管柱，必須使用相同直徑的軸工具。在達到施工標高之前，將鋼管插入樁基的混凝土中。機械定位后，用HPE垂直插入機卷起鋼管。在第二個法蘭上鉆孔后，HPE垂直插入機將鋼柱牢固固定，然后測量鋼柱的垂直度。滿足要求后，將垂直傳感器安裝在第二個法蘭上方。當調整吊環以重復使用鋼管柱的自重時，鋼管柱可以自由地從孔中移除。如果浮力大于鋼管柱的重量，用HPE插桿機將鋼管固定牢固，將鋼管入口閘門壓入孔內，插入液壓裝置。當插入混凝土中時，可以重新測量鋼管的角度。此時，可通過鋼管底部的傳感器，根據垂直風速計反射的信號計算鋼管的直角。在滿足垂直要求后，如果不滿足混凝土插入沖頭的要求，可以調整HPE垂直插入機的平面度，直到滿足鋼管柱的垂直要求。垂直高壓油管機插入鋼管柱后，在鋼管柱周圍埋設砂石。為確保襯里緊密，礫石的粒度不得大于25mm。在觸發過程中，支架的設計是為了防止鋼管柱的故障。如果靠近鋼管柱頂部，必須確保手動從工具柱上移除所需的工作空間。鋼管填充柱頂層小于60cm，取下立柱工具后填充尖端。

1.4HPE液壓垂直插入鋼管柱施工，如圖1

澆筑基礎樁混凝土，考慮插入鋼管柱的需要，基礎樁的混凝土需要一定的緩凝時間，緩凝時間不應小于混凝土運輸時間、澆筑時間、HPE插入機就位時間、插入時間的總和。按常規情況考慮。

1.5施工要點

將HPE引入鋼管時，在混凝土延遲樁基礎中需要一定的工作時間。為了將鋼管準確靈活地固定到基樁的設計高度，基樁的混凝土必須有一定的延遲時間。如果延遲時間太短，則后鋼管正常插入的延遲時間過長，影響插入后鋼柱的穩定性?；炷涟韬颓?，對滿足施工要求的滯回混凝土進行配合比設計和試驗。本方案混凝土運輸時間設定為1小時，具體注水時間設定為2小時，HPE機凝結時間設定為4小時。鋼柱的安裝和調整時間為6小時，總時間約為13小時。由于其他原因，8小時的預訂時間已被更改。鋼管柱安裝完成后，將沙子放置在鋼管柱外7個小時，HPE每隔12小時移動一次（最多40小時）。延期混凝土的延期時間為21~40小時。鋼管柱的制造和安裝采用Q345B鋼，材料必須符合國家和行業標準。根據設計圖紙和工藝要求，支管生產過程中必須保證焊接、切割、銑削和其他添加劑的收縮。焊接質量必須符合設計焊接質量等級，焊接強度不得低于管道厚度鋼管構件尺寸標注的允許偏差：在立柱裝置前進行超聲波檢測。鋼管用于內部焊縫檢驗，符合設計要求的焊接質量標準。鋼管柱安裝時必須滿足允許的偏差。鋼管的原始設計中需要增加一個封頭，封頭位于鋼柱底部。其主要功能是：錐形封頭克服混凝土減速機的浮力，錨固在管道基礎的高度設計上，可有效防止鋼管進入立柱。本工程屋面距原地面5.6m，鋼管上部標高距原地面5.6m。由于HPE立式液壓插入機無法將受拉鋼管直接運輸到設計高度，因此必須延長受拉鋼管原始設計中相應長度的受拉工具。工具柱的長度不小于垂直于HPE的液壓機的高度，但從鋼管柱頂端到接地2m。為保證鋼柱的形狀精度，鋼柱加工工具的材質、質量和直徑與鋼柱相同。為了正確調整鋼管柱上的柱工具，必須將柱帽連接到每個鋼管柱上。柱帽的高度為500mm。只需將工具柱內徑插入柱帽外徑，工具柱與鋼管柱同軸。鋼管柱的防腐必須符合《工業建筑鋼結構涂裝前防腐設計標準》（GB50046-2008）和《防腐類型》（GBtoT8923.1-2011）的規定。本工程鋼管柱為穿孔鋼管柱，安裝鋼管柱前必須進行防腐工作。為了防止由于基坑和基坑出口前的浸水對鋼管外壁造成腐蝕，鋼管柱及其附件尤為重要，結構維修難度較大。高強度螺栓連接件連接面防腐等級不低于SA2。在無機鍍鋅密封件之間的間隙中插入耐腐蝕密封劑。螺釘和螺母必須進行熱浸鍍鋅保護，安裝后，必須采取與主體結構相同的防腐措施。防腐涂層為厚度為200μm的環氧樹脂涂層，其厚度不必與200μm匹配。鋼管及其附件必須符合消防要求，防火等級為一級，漆膜厚度根據所選材料確定。

2在深基坑施工中的應用

2.1試驗及鋼柱垂直度檢測

鋼管混凝土柱試驗，綜合考慮混凝土運輸路線、混凝土樁的混凝土量、混凝土澆筑時間、插入機的垂直水壓和鋼管柱的引入時間，混凝土的停留時間必須小于36小時，16小時后不得添加混合料，混合物的二次漂白不得小于10cm。鋼管柱施工前，專業檢驗人員根據上述技術條件確定合適的配合比，以保證鋼管柱間混凝土的質量。重點監測鋼管混凝土柱插入部分的含石量和設計，采用抽樣方法確保孔內混凝土質量。

2.2深基坑支護的技術要求

基坑的開挖深度在增加。根據建筑物的功能和城市發展的需要，利用建筑物的地下空間已成為一項緊迫的任務。基坑開挖深度從20m左右持續擴大15m左右。特別是在一些沿海城鎮，工程地質條件越來越難以滿足深基坑開挖的要求。此外，周邊建筑與當地管道對齊。這些因素阻礙了基坑的開挖和支護。隨著樁基深度的不斷變化和功能要求的不斷提高，基坑支護技術越來越多，如預制樁、鋼板、錨墻、地下連續墻等。同時，根據基坑支護的不同要求，提出了樁、墻、錨桿等多種聯合支護技術。支撐系統的故障將導致一些重大問題，這些問題將導致周圍建筑基礎混亂，干擾附近道路的正常運行，并造成嚴重的基礎損壞和損失。基坑周圍環境復雜多樣。在人口密集的城市交通區域，高層建筑和高層建筑集中在廣場、醫院、學校和其他重要公共場所附近。地基周圍的建筑都很古老，地下管線連接緊密，地鐵線路也穿過。因此，深基坑提升既保證了基坑的穩定性，又不影響基坑附近的建筑物和構筑物。深基坑支護技術要求，深基坑支護、基坑邊坡穩定性和基坑高度的重要控制指標，即地下的處理是基礎施工中必須考慮的重要因素。地下水特別是有限水對基坑施工的影響是影響基坑施工質量的重要因素。為了保證防滲的連續形成，有必要選擇適合該層的施工工藝。為了避免基坑開挖過程中出現這些問題，必須對基坑支護提出嚴格的技術要求。采用先進的施工工藝，結構簡單，力學性能穩定是保證基坑穩定的關鍵。支護體系能達到良好的護土防水效果，保證基坑四壁的穩定。本工程地下及周邊管線必須進行安全調整。確保相鄰建筑物基礎的穩定，保證基礎施工的順利進行?；娱_挖和支護應避免干擾相鄰建筑物的基礎。采取降水和排水措施，確保地下水位在適當范圍內。

2.3質量保證措施、人員組織與安排

（1）項目經理部成立質量管理小組，項目經理及總工程師任正、副組長，成員由質量、施工、技術、物資、試驗等部門負責人及各作業班長組成，組織質量管理工作。基層施工人員配備熟練的技術工人，并按工序組織工班，選擇有豐富施工經驗及一定管理組織才能的人員擔任施工員及班組長。（2）專業工種人員作到持證上崗。新工人、變換工種工人上崗前對其進行崗前培訓，考核合格后上崗。（3）建立健全崗位質量責任制，明確各級人員的質量責任，作到每道工序的質量都專人負責，建立嚴格的考核制度，將質量與經濟效益掛鉤。

2.4存在問題和改進措施

HPE液壓垂直插入技術處于國內領先水平，有幾個方面需要改進，有必要進一步提高HPE插入器的液壓性能。目前，國內市場廣泛使用的HPE插樁機在小直徑鋼柱、樁長、平埋深度等方面具有顯著優勢。然而，在水電站項目中，使用大直徑、長長度鋼柱造成了能源短缺的問題。施工過程中鋼管柱的截面尺寸和體積較大，插入過程中鋼管柱的截面尺寸和體積較大。樁孔保護板產生更大的升力，以防止樁順利插入。此外，鋼管柱插入混凝土較深，鋼管柱與混凝土之間的摩擦產生很大阻力，阻礙鋼管柱的順利施工。HPE插件的垂直調整范圍較小，因此無法調整大撓度鋼管柱。在鋼管正確插入之前，施工人員必須用經緯儀檢查和調整兩個方向的頂點。HPE插入器沒有用于坐標定位的自動糾錯裝置，只能依靠插入器定位前的位置。坐標定位的精度取決于地震的探測和定位。在機械工程中，HPE插入器容易移動大直徑鋼管，在最終坐標調整過程中中心偏差大。

3總結

HPE液壓垂直插入技術不需要手動鉆孔，安全風險是為了確保垂直堵塞高壓油管機上施工人員的安全，減少人為因素。鋼柱插入混凝土柱上部后，通過安裝在鋼柱下部的位移傳感器，通過計算機反射的信號檢測鋼柱的垂直度。為保證插入式鋼柱的直角符合要求，其直角可達到1.500至1.7200。為保證施工質量，采用現代施工機械在鋼管柱上垂直插入高液壓管的施工方法。與現有施工工藝相比，施工方案簡單，施工速度快。鋼管柱平均安裝時間10~20h，鋼管柱施工時間70%以上。高壓油管的垂直插入技術大大減少了建筑材料和勞動力的投資。例如，無需手動將定位器插入防護墻并定位長鋼殼。因此，投資成本增加了30%以上。它具有廣泛的實用價值和應用可能性。與人工二次定位方法相比，定位精度高，可以縮短施工周期，保證人員安全，降低風險。另外，由于無需埋設鋼管外筒，大大降低了施工成本。由此產生的粉塵和噪音也低于傳統的施工方法，具有很大的環境優勢。作者簡介：劉懷珠（1973-），男，籍貫：河南林縣，學歷：本科，職稱：工程師，研究方向：軌道交通工程管理。

參考文獻：

[1]劉昌波.地鐵車站鋼管柱關鍵施工技術[J],建筑機械,2018(4):91-94.

[2]朱元生.HPE液壓垂直插入機施作鋼管柱施工技術[J],鐵道建筑技術,2019(10):70-82.

[3]趙生廷.高拋自密實鋼管混凝土施工技術[J],安徽建筑,2019(02):37-39.

[4]JGJ/T296-2013,高拋免振搗混凝土應用技術規程[S].

作者:劉懷珠 單位:中鐵二十二局集團軌道工程有限公司