缪 军，詹必雄，黄 锋，王秋加，刘飞龙
（中建一局集团建设发展有限公司，北京 100102）
[摘要]钢格构柱定位偏差较大的常规处理方法是加大外包结构柱尺寸，这会对地铁结构、机电等施工造成很大影响。相比常规方法，钢格构柱托换技术适用于逆作法结构中钢格构柱定位偏差较大且不宜采用变更正式结构尺寸的情况。以钢格构柱托换技术在无锡市综合交通枢纽项目中的应用为例，阐述该技术的原理、施工工艺流程等相关事项。
[关键词]地铁车站；逆作法；钢格构柱；托换；施工技术
[中图分类号]TU753 [文章编号]1002-8498(2016)07-0028-03
0 引言
地铁车站结构逆作法施工中，最难控制的施工要素是钢格构柱定位控制。钢格构柱定位要求精度非常高(一般水平位置偏差和垂直度偏差不超过1/400)，在实际施工中，由于施工环境等因素，常有一部分钢格构柱定位偏差超过设计允许范围，对后续结构柱施工造成影响，因此有必要在钢格构柱施工完成后对定位偏差较大的个体采取补救措施。为确保结构安全，保证结构柱顺利施工，无锡市综合交通枢纽项目地铁车站区域定位偏差较大的钢格构柱采取型钢托换技术。
1工程概况
无锡市综合交通枢纽项目地铁1，3号线换乘车站采用逆作法施工，地铁1号线车站为南北向，全长约250m，为地下3层结构，地铁3号线车站为东西向，全长约300m，整个换乘车站地下室结构全部采用钢格构柱进行托撑，其中超过半数钢格构柱需外包钢筋混凝土成正式结构柱。由于地铁换乘车站地下室大部分区域位于软弱土层，桩基施工质量控制困难，虽然采取了诸多措施对钢格构柱定位进行控制，但仍有个别钢格构柱别定位偏差偏大，对后
续结构柱施工造成影响。
根据现场对钢格构柱测量结果，确定出后续正式结构柱施工有影响的钢格构柱，最终确定出地铁3号线⑩轴／D轴的1根钢格构柱和地铁1号线14轴／K轴、14轴／C轴的2根钢格构柱需要托换。以地铁1号线14轴／K轴钢格构柱托换为例对施工操作要点进行阐述。通过演算和论证，钢格构柱采用H500× 500×13×24型钢进行托换，每根型钢托换柱施加800kN的预应力。
2技术原理
在需要托换的钢格构柱两侧分别架设竖向型 钢托换柱，对型钢托换柱施加预应力以替代钢格构柱受力，再割除钢格构柱施工正式结构柱，待正式结构柱强度满足要求后替代两侧型钢托换柱受力，最后拆除两侧型钢托换柱。
采用型钢托换柱施加预应力的方式对钢格构柱进行托换，根据结构形式和受力大小的不同，调整型钢托换柱尺寸和预应力大小，只需进行必要的演算即可确定不同部位托换施工的参数。整个施工过程提前通过AutoCAD软件模拟。采用有读数的千斤顶施加预应力，能更好地控制施工过程。施工全程必须遵照对称受力原则，两侧型钢托换柱的预应力应尽量同时等量施加。
3 施工工艺流程及操作要点
施工工艺流程如下：受力验算，确定施工各项参数→从下至上逐层定位安装钢格构柱两侧型钢托换柱→从下至上逐层对型钢托换柱施加预应力→从上至下逐层割除钢格构柱→从下至上逐层施工正式结构柱并达到强度要求→拆除两侧型钢托换柱。
3.1 施工过程模拟
依据设计参数和钢格构柱定位等，将钢格构柱、已施工结构、型钢托换柱、钢板牛腿、千斤顶等按相应的比例在AutoCAD软件中绘制成形，模拟整个托换过程。
3.2受力验算，确定各项参数
根据地铁车站结构形式，计算出钢格构柱的受力情况，计算时安全系数应按较大选取，必须考虑抗压、抗拔、抗弯和抗剪等受力因素，再确定托换型钢托换柱的尺寸和预应力的大小。
3.3安装型钢托换柱
1)定位型钢托换柱，在钢格构柱中心线两侧各 1300mm位置安装型钢托换柱，如图1所示。
2)根据现场实测层高确定型钢长度，封头钢板、加劲肋板、钢牛腿等构件应预先焊接加工完成，至现场直接安装就位。托换型钢底端封头板预留浇筑孔。具体加工样式如图2，3所示。
3)提前在指定位置搭设操作脚手架，上铺木跳板。操作脚手架的位置不影响型钢托换柱的安装。根据托换型钢封头钢板的锚栓位置提前在结构板／梁上打好锚栓孔。托换柱加工完成后，运输至现场，用手拉导链安装就位，施工时，手拉导链安装在钢格构柱上。在对型钢进行垂直度测量校对之后，再在操作脚手架上进行型钢上端头的焊接固定及锚栓固定，整个固定过程中不得松脱手拉导链。
3.4施加预应力
每根型钢托换柱采用2个千斤顶施加预应力，每个千斤顶施加400kN，预应力施加过程分为以下几个步骤。
1)安装千斤顶 千斤顶的位置应与牛腿肋板相对应，即牛腿的2块肋板需在千斤顶接触面的范围内，且需对称。
2)施加预应力 用钢楔塞住封头钢板与结构楼板（底板）缝隙，封头钢板4个边每边不少于3个钢楔，钢楔的位置应与型钢肋板相对应，然后将钢楔与封头钢板点焊固定。
3)安装M20×300锚栓，并拧紧。
4)通过封头钢板上的预留浇筑孔往缝隙中灌注C60无收缩灌浆料，灌注至浇筑孔口顶面为止。
5)待灌浆料强度达到100%以后，卸除千斤顶。施加预应力操作过程如图4所示。
3.5钢格构柱割除
待两侧托换型钢均安装完成后，再进行钢格构柱的割除。钢格构柱仅需割除对后续外包框架柱施工和建筑功能有影响的部分。根据钢格构柱偏位情况分析，14轴／14轴钢格构柱仅需割除靠东侧的2根钢格构柱角钢，割除的时候，先断开腹板，再割除东侧2根角钢；14轴／C轴钢格构柱须全部割除。
钢格构柱割除完成后，应立即进行外包框架柱施工，若已经预留的柱插筋位置不符（因钢格构柱偏位导致的柱插筋随钢格构柱偏位），应先割除，再按照设计图纸要求的框架柱定位在已施结构上植入柱插筋（植筋深度必须满足规范要求，≥15d）。待框架柱混凝土强度达到100%以后方可拆除托换型钢。
3.6型钢托换柱拆除
在型钢托换柱位置搭设操作脚手架，上铺木跳板。操作脚手架的位置不影响型钢托换柱的拆除。先用手拉导链固定在型钢上，然后旋开锚栓，再用导链缓慢将型钢放倒，最后运出场地外。整个过程中导链的松开速度应控制好，必须保持匀速缓慢松链。
3.7过程监测
监测点在施加预应力之前设置在格构柱顶端（不割除部分），主要监测水平位移及垂直位移。在施加预应力和割除过程中全程监控，若格构柱位移达到设计图纸位移就立即停止所有操作，报告相关人员，采取复位、加撑等措施，确保原结构安全。实际实施过程中均未发生较大位移。
4 结语
采用型钢托换方式有效地解决了逆作法中偏位钢格构柱对正式结构施工的影响，为后续建筑、机电等专业施工创造了有利条件，保证了结构的安全可靠，为类似结构形式的钢格构柱质量控制提供了一套行之有效的方法。型钢托换柱可多次循环使用，对比常规加大结构柱截面尺寸的方式，既不影响结构安全和观感，又能节约材料，效果良好。
