钢管混凝土结构柱施工方案工法

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。 267 钢管混凝土结构柱施工方案工法

3.5.9.1 钢管混凝土柱工程简介

1 钢管混凝土柱基本概况

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，采用C50微膨胀混凝土，钢管柱下基础为钢筋混凝土钻孔灌注桩，直径2200mm，灌注桩混凝土为C30混凝土，4号线、6号线钢筋混凝土灌注桩桩长分别为98m、66m（自底板下算起）。详见表3.5.9.1-1所示。

表3.5.9.1-1 地铁4号线（6号线）天津西站站

序号 结构部位 钢管柱

直径(mm) 数量 混凝土设计

强度等级 层高 顶板梁高(mm) 钢管长度(mm)

1

地铁4号

线 天 津

西 站 站 地下三层 φ1000 23 C50 7.600m 1500 6100

2 地下二层 φ1000 23 C50 7.785

～8.190m 1300 7.785

～8.190m

3 地铁6号线天津西站站 φ1000 12 C50 7.47

1～8.100m 1600 5.871

～6.500m

4 备注:钢管柱锚入桩内2500mm（桩直径2200mm）；

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 。

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钢管结构柱的设计平面布置形式为沿车站纵向设置单排，4号线北端局另有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临时支撑柱，又是使用阶段做为地铁的永久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、连接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同，是正常的顺作方法，施工程序相对简单，本节重点描述4号线盖挖逆作法的施工方法。

3 钢管柱与结构的连接方式

4号线、6号线钢管柱与底板结构下基础的连接方式为：C30钢筋混凝土钻孔灌注桩，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。 3.5.9.1-2 地铁4号线地铁钢管柱

3.5.9.1-1 地铁6号线地铁钢管柱 。

。 269 钢管柱与地铁中板梁板结构、顶板梁板结构的连接方式为：钢管与梁板结构主筋连接或焊接，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3.5.9.1-3、3.5.9.1-4、3.5.9.1-5所示。

对于采用盖挖逆作法施工的地铁4号线，构件之间的连接方式必须稳妥可靠，能够准确反映结构预期的工作状态。节点的构造形式及施工质量对结构的强度、刚度及整体质量直接影响，因此在施工中必须控制好各结构节点的施工质量。

图3.5.9.1-3 钢管柱顶端结点示意图

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3.5.9.1-4 地铁4号线钢管柱中间节点示意图

3.5.9.1-5 钢管柱底部节点

3.5.9.2 钢管混凝土柱施工要点与分析

1 钢管柱的定位控制及垂直度控制

根据本工程招标文件、招标图纸的要求，钢管柱中心定位轴线最大允许偏差不超过5mm；柱轴线垂直度单层柱最大偏差不超过10.0mm，多节柱底层柱最大偏差不超过10.0mm，柱全高最大偏差不超过35.0mm。而地铁4号线结构全部采用盖挖逆作法施工，钢管柱既是临时支撑柱，又是永久性结构柱，施工工艺要求完成地下2200mm大直径桩基后直接在地下施工钢管柱，在桩基础上完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。

。 271 量关键，而且天津地区地下水位高，地质条件较差，不宜采用北京、南京等地对于钢管柱定位的施工方法。为此，我们将采用上下两端定位固定的方法来保证钢管柱的垂直度和准确定位。

2 钢管柱临时钢护筒

4#线钢管柱施工临时钢护筒采用等同于相应施工的钻孔灌注桩直径(2200mm)尺寸制作,用t=16mm钢板卷制而成并焊接加强肋板,钢套筒分成三节，上节约18.0m，中节长3.0m，下节5.0m。

3 钢管柱加工质量控制

钢管柱不但是结构施工时临时支柱，更是正式结构框架柱，其外观质量、尺寸、加工精度，还是材质要求都有较严格的要求，为此必须保证钢护筒及钢管柱的加工质量。加工厂家必须是有良好信誉、资质、技术保证的生产商，在加工过程中加强过程监督，如钢管柱的原材料检验、外观、无损检验、同心度、顺直度、焊缝处理等。

3.5.9.3 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，又可避免现场二次连接。由于现场狭窄，钢管柱进场随施工进度要求提前进场，现场不得过多存放，驻厂监造与现场保持密切联系，保证现场既不堆积过多，又不影响施工进度。

钢管柱钢管重约10t（6t），采用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。

3.5.9.4 钢管柱的深化设计、制作及加工

1 钢管柱深化设计

(1) 深化设计的依据

本工程钢结构深化设计的依据见表3.5.9.3-1。

表3.5.9.3-1 钢管柱深化设计依据一览表

依据类别 依据内容

施工合同及设计图纸 工程施工合同文本

设计的施工图

主要规范、规程

《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 。

。 272 《钢骨混凝土结构规范》 YB9082-97

《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接的设计、施工与验收规程》 JGJ81-2002

《钢结构工程施工质量验收规程》 GB 50205-2001

其它现行设计及施工规范。

(2) 深化设计流程

本工程钢管柱深化设计的流程见图3.5.9.3-1

(3) 深化设计的内容

表3.5.9.3-2 深化设计内容一览表

序号 项目 内 容

1 安装布置图 包括平面布置图和立面布置图以及布置图所示构件的索引图。

安装布置图所包含的内容有构件编号、安装方向、标高、安装说明等一系列安装所必须具有的信息。

2 节点设计 节点设计应严格按照结构设计提供的杆件内力报告进行计算。若结构设计无明确要求时，所有节点按等强连接设计。

节点的型式原则上采用结构设计给定的样式，若确需调整，应事先提交结构设计确认。

所有节点的设计，除满足强度要求外，尚应考虑结构简洁、传力清晰以及现场安装的可操作性。

3 构件详图 构件细部、重量表、材质、构件编号、焊接标记、连接细部和锁口等。

螺栓统计表，螺栓标记，螺栓直径，螺栓强度等级及栓钉统计表。

轴线号及相对应的轴线位置。

加工、安装所必须具有的尺寸。

方向。构件的对称和相同标记（构件编号对称，此构件也应视为对称）。

4 图纸清单 应注明详图号、构件号、数量、净重量、构件类别、改版号、提交日期。

文字：所有文书、资料、清单、图纸均使用中文。 。

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图3.5.9.3-1 深化设计流程图

2 钢管柱加工制作

(1)钢管柱制作所采用的有关规范

钢管柱的制作所依据的主要规范为《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205—2001）、《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81—2002）等。 设计院提供技术资料

制造、安装方案论证 阅读、消化 工艺性复查

工艺方案的确定

施工图绘制(CAD)

图纸校对(一审)

图纸审核(二审)

送设计院审定

报 批

蓝图发放 安装布置图 节点拼装总图

节点拼装顺序图节点定位座标图 构件加工图 节点大样详图 材料明细表 。

。 274 (2)钢管柱制造工艺流程

钢板矫平

预处理

钢板下料切割

压制成型

焊接

校直、管端加工

钢管〇成型(精整)

环板下料切割

样板检查

焊接坡口切割

环板、底板安装

加劲板安装

检 查

节点区焊接

底板下料切割

标识、存放

图3.5.9.3-2 钢管柱制造工艺流程图 管与管组对

腹板、加劲板下料切割 。

。 275 （3）钢管制造工艺

3 钢构件的运输

（1）待运

1）待运物件堆放需平整稳妥垫实，搁置干燥、无积水处，防止锈蚀；

2） 钢构件按种类、安装顺序分区存放，底层垫枕应有足够的支承面，应防止支点下沉；

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，防止钢构件被压坏或变形。

（2） 散件运输 图3.5.9.3-3 钢管制造工艺(一) 。

。 276 1）装车时，须有专人监管，清点上车的箱号及打包件号，并办好移交或交接手续；

2）车上堆放牢固稳妥，并增加必要的捆扎，防止滚动碰撞；

3）构件制作必须符合运输安全要求和现场拼装进度、质量要求，构件按照安装顺序分单元成套供货。

（3）工地存放

工地内设专用堆场放置钢管柱及钢套管，上设篷布遮盖防雨，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，构件出厂前验收质量，验收内容包括材质、物理力学性能指标，构件长度、垂直度、弯曲矢高等项目。

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3.5.9.3-3所示。

表3.5.9.3-3 钢柱外形尺寸的允许偏差(mm)

序号 项 目 允许偏差 检查方法

1 一节柱高度（H） ±3.0 逐个尺量

2 两端最外侧安装孔距离(13) ±2.0 逐个尺量

3 柱底铣平面到牛腿支承面的距离（l1） ±2.0 逐个尺量

4 铣平面到第一个安装孔距离（a） ±1.0 逐个尺量

5 柱身弯曲矢高（f） H/1500，且不应大于5.0

逐个尺量 6 一节柱的柱身扭曲 h/250，且不应大于5.0

7 牛腿端孔到柱轴线距离（l2） ±3.0 逐个尺量

8 牛腿的翘曲（△） l2≤1200 2.0 逐个用直尺和塞尺量测 l2＞1200 3.0

9 柱截面尺寸 连接处 ±3.0

逐个尺量 其它处 ±4.0

10 柱脚底板平面度 5.0 直尺加塞尺

11 翼缘板对

腹板的垂直度 连接处 1.5 逐个角尺检查 其它处 b/100，且不应大于5.0

3.5.9.5 钢管柱施工工艺流程

1钢管柱施工工艺流程

施工准备→测量放线→钻孔灌注桩成孔→灌注桩清底→桩体钢筋笼吊放→吊放钢套筒→首次灌注桩体砼至预定标高→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→二次灌注砼至定位器顶面→安装钢管柱→钢管柱上下端定位固