【摘要】通过南京地铁新街口站工程实例,系统总结了采用盖挖逆筑法施工的地铁车站中间桩柱定位测量方法。采用自行设计的钢管柱定位器与网控测量技术,成功地解决了钢管柱精确定位的难题。
【关键词】盖挖逆筑法 中间桩柱 定位器 网控测量
1 概述
南京地铁新街口车站位于南京市新街口商业中心,全长362.703 m , 基坑开挖深24.7 m , 设计为3 跨(局部多跨) 箱形结构。整个车站由车站主体、16 个出入口和3 个通风道组成。车站主体又分为大圆盘、脖子段、直线段和南延段4 个施工段。车站南北走向,东西两侧高楼林立。站址地层为粘质土、软质土和粉砂质土。车站的梁板结构是由围护结构连续墙和中间柱来联合支撑的,连续墙与板的连接是通过预埋在连续墙上的接驳器实现的。车站由上至下逆筑各层层板。由于车站跨度大、埋置深,加上地质条件差,所以采用钻孔灌注桩作为中间钢管柱的基础, 桩长约为24.7 m。中间钢管柱的施工质量至关重要,直接影响到车站工程的整体施工质量。
2 中间钢管柱测量定位技术
影响中间钢管柱施工质量的因素大致有四个方面:一是钢管柱的钻孔灌注桩桩基质量;二是钢管柱本身加工的制作质量;三是钢管柱的安装定位精度;四是柱内混凝土的浇筑质量。其中柱的安装精度最难控制,而且一旦工作有闪失难以补救; 钢管柱的位置(平面位置、标高、垂直度) 、护筒的受力、防水性能(强度、刚度和抗渗性能) 、混凝土的浇筑质量等,都直接影响钢管柱的承载能力及整个车站的稳定性。
钢管柱精确定位的核心问题是利用测量网控制桩心和自动定位器的位置。必须设计精良的定位器、建立测量控制网,并从施工工艺方面加以控制。在钢管柱的施工过程中,测量控制贯穿始终,是最关键的质量控制因素之一。
2.1 自动定位器的设计
2.1.1 自动定位器的设计要求
自动定位器是用钢板焊接而成的“ 十”字形锥体, 加工时要求与钢管柱底端配对,以便钢管柱吊装时直接嵌套就位。依据每根钢管柱的平面位置、高程、垂直度,将定位器上端固定于钢套筒的底部,下端用C50 混凝土锚固于基础桩顶部。
2.1.2 自动定位器的构造和作用
自动定位器呈十字形锥体,对钢管柱起到引渡、精确定位的作用。其锥底宽与钢管柱内径之间留有8 mm 间隙,包括锥板、定位十字板、环形锚固钢筋及定位铁件等构件。其中锥板、定位十字板对钢管柱实现引渡的作用,限定钢管柱的水平位移;环形锚固钢筋承托钢管柱,控制水平位置和标高(图1) 。定位器的制作质量必须严格控制,以保证其具有足够的强度、刚度及精度,确保钢管柱安装时定位器不发生破坏、变形和移位的现象。
图1 定位器部件图
2.2 利用测量网对中间钢管柱进行精确控制
根据南京城市测量控制网中的新街口导线点及高程水准点放线,形成新街口车站的测量控制网(图2) , 用以对车站中间钢管柱进行精确控制。
图2 测量控网示意图
2.2.1 初步测量放线
利用测量控制网确定桩心,做好桩位的轴线标记, 桩位的测量放线根据钢管柱顺延外放,据此确定轴线准确无误。
2.2.2 钢护筒中心的精确定位
为了使定位器初步定位尽可能不超过2 mm 误差范围,首先用全站仪根据控制网放出设计的钢管柱中心,在钢护筒的东西方向和南北方向各测设2 点挂线以确定桩心位置。
2.2.3 自动定位器初步定位
测放钢套筒顶部十字轴线。利用全站仪在钢套筒上端测放定位器中心(即相应的钢管柱中心),标记于钢套筒上。用一带孔的槽钢找中心定位架精确测定钢管柱的中心(即自动定位器的中心),先用钢丝铅锤线来进行自动定位器的初步安装,如图3 所示。
图3 定位器的初步定位
2.2.4 自动定位器精确定位
利用车站控制网中的导线点,经过全站仪和配套使用的激光锤准仪(既是激光锤准仪又是棱镜机座) 确定钢管柱的中心,进行定位器精确定位,应使误差小于3 mm , 见图4 。
2.2.5 自动定位器的安装
通过锤准仪从孔口将钢管中心点转投至孔底。根据所投的中心点确定定位器中心,同时测设自动定位器的标高,然后固定定位器。定位器用预埋联接螺栓固定,安装时反复测量调整锚固脚的标高及水平度,然后如图5 所示进行固定。定位器的安装必须复测达到精度要求。
2.2.6 钢管柱精确定位及固定
钢管柱采用上、下两端同时定位的方法定位。钢管柱下端定位主要依赖于自动定位器,上端采用安装3 个方向花篮螺丝实现固定(图6) ,上部中心精确定位与自动定位器的定位方法相同。将钢管柱吊起,在钢管柱底部嵌入定位器,然后对钢管柱上端精确定位,上端钢管柱之间设3 根花篮螺丝的扣件,对钢管柱位置进行微调。经过对钢管柱的花篮螺丝的精确校正,钢管柱中心位置及垂直度满足设计精度要求,并牢固焊接确保钢管柱的稳定性及强度。我们认为定位器一经安装就位就确定了中间钢管柱的位置参数,因为钢管柱下端的平面位置、高程、垂直度将由定位器来决定。
图4 定位器的精确定位
图5 定位器的校正固定
图6 钢管柱上部的定位固定
2.3 施工测量的组织实施
新街口车站南延段30 m 为地下一层,直线段和大圆盘段为地下三层结构,钢管柱位置的控制至关重要, 所以在施工测量时必须做到以下几点: ① 采用精密全站仪和锤准仪测量。② 测量控制网必须进行平差,其闭合差应满足规范要求。③ 因整个工程工期紧张,测量工作艰巨,准备工作必须提前并进行合理安排,做到一次测量成功。④ 钢管柱定位器的安装通过施工队初测后还必须经项目部精测队进行复测。
3 结束语
南京地铁新街口车站的钢管柱已全部安装完毕, 经验收98 根钢管柱的垂直度为215 ‰,满足设计要
求,受到业主、监理的一致好评。同时因自行设计的定位器大大提高了测量工作进度,使钢管柱施工工期提前36 d , 取得了较好的社会和经济效益,为同类工程的施工积累了宝贵经验,值得推广应用。
