导向架体系及地铁车站格构柱对中误差控制的施工方法与流程

本发明涉及轨道交通施工技术领域，具体为导向架体系及地铁车站格构柱对中误差控制的施工方法。

背景技术：

根据以往工程实例，因车站横向跨度较大，故需在车站中部设置一排格构柱托起钢支撑，围护结构抗拔桩兼做立柱桩基础。一般立柱桩尺寸为600*600mm，由4根l200*20等边角钢和缀板焊接而成。格构柱基础桩直径1200mm，设计桩顶为第一道支撑底面，格构柱插入基础桩部位为3.0m，基坑底部以下桩长20m。格构柱与桩身钢筋笼可靠焊接，并一起吊装入孔，以便准确就位，但由于基础桩桩长较长，且格构柱与基础桩钢筋笼刚度不一，大多采用分节吊装：即先吊放基础桩钢筋笼，再吊放格构柱，待格构柱与钢筋笼连接完成后，在下放至最终位置。

目前，在后续基坑开挖过程中，会发现部分格构柱存在对中误差较大的现象存在，即格构柱与第一道混凝土支撑底面轮廓线不一致，且角度各异，影响后续钢支撑联系梁架设，造成钢支撑联系梁与格构柱连接不牢固，影响整体受力体系。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种导向架体系及地铁车站格构柱对中误差控制的施工方法，本发明采用导向架体系对地铁车站格构柱对中误差进行控制，可以确保格构柱最终对中误差在设计规范允许范围内，确保钢支撑连系梁与格构柱的有效连接，保障后续基坑开挖及主体结构施工阶段的安全性；并且本发明公开的地铁车站格构柱对中误差控制的施工方法所采用的各类装置均具备可拆卸性，操作流程简单，安拆方便，具有成本较低、效率较高、组织便利、工序合理、安全可靠等特点，应用范围较广。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

导向架体系，包括导向架基座和导向角钢构件6，导向架基座包括导向架基座分部ⅰ2、导向架基座分部ⅱ3，导向架基座分部ⅰ2包括“[”型结构件和支撑件ⅰ，支撑件ⅰ的顶端向外倾斜固定设置在“[”型结构件的端头下方，导向架基座分部ⅱ3“]”型结构件和支撑件ⅱ，支撑件ⅱ的顶端向外倾斜固定设置在“]”型结构件的端头下方，导向架基座分部ⅰ2的“[”型结构和导向架基座分部ⅱ3的“]”型结构件形成正方形框架，导向角钢构件6固定设置在导向架基座的正方形框架的内角。

所述导向架基座分部ⅰ2包括短横杆ⅰ、短横杆ⅱ、长横杆ⅰ、支撑腿ⅰ、支撑腿ⅱ，短横杆ⅰ、长横杆ⅰ、短横杆ⅱ依次直角连接形成“[”型结构件，支撑腿ⅰ和支撑腿ⅱ的顶端分别向外倾斜固定设置在长横杆ⅰ的两个端头下方形成支撑件ⅰ，导向架基座分部ⅱ3包括短横杆ⅲ、短横杆ⅳ、长横杆ⅱ、支撑腿ⅲ、支撑腿ⅳ，短横杆ⅲ、长横杆ⅱ、短横杆ⅳ依次直角连接形成“]”型结构件，支撑腿ⅲ和支撑腿ⅳ的顶端分别向外倾斜固定设置在长横杆ⅱ的两个端头下方形成支撑件ⅱ。

进一步地，所述短横杆ⅰ的端头顶端固定设置有基座分部连接板ⅰ，短横杆ⅱ的端头顶端基座分部连接板ⅱ，短横杆ⅲ的端头顶端固定设置有基座分部连接板ⅲ，短横杆ⅳ的端头顶端固定设置有基座分部连接板ⅳ，基座分部连接板ⅰ与基座分部连接板ⅲ可拆卸连接，基座分部连接板ⅱ与基座分部连接板ⅳ可拆卸连接，基座分部连接板ⅰ、基座分部连接板ⅱ、基座分部连接板ⅲ和基座分部连接板ⅳ形成基座分部连接构件5；

更进一步地，所述基座分部连接板ⅰ和基座分部连接板ⅲ上设置有对称的通孔，基座分部连接板ⅱ与基座分部连接板ⅳ上也设置有对称的通孔，基座分部连接板ⅰ和基座分部连接板ⅲ的通孔内设置螺栓，基座分部连接板ⅱ与基座分部连接板ⅳ的通孔内也设置螺栓。

所述导向架基座还包括角撑底面连接构件4，角撑底面连接构件4包括角撑底面连接钢板ⅰ、角撑底面连接钢板ⅱ、角撑底面连接钢板ⅲ、角撑底面连接钢板ⅳ，角撑底面连接钢板ⅰ、角撑底面连接钢板ⅱ、角撑底面连接钢板ⅲ、角撑底面连接钢板ⅳ分别固定设置在支撑腿ⅰ、支撑腿ⅱ、支撑腿ⅲ、支撑腿ⅳ的底端。

所述导向角钢构件6的外壁固定设置有导向角钢连接构件7，导向角钢构件6通过导向角钢连接构件7固定设置在导向架基座的正方形框架的内角。

进一步地，所述导向角钢构件6包括导向角钢ⅰ、导向角钢ⅱ、导向角钢ⅲ、导向角钢ⅳ，导向角钢ⅰ、导向角钢ⅱ、导向角钢ⅲ、导向角钢ⅳ分别位于导向架基座的正方形框架的四个内角；导向角钢ⅰ、导向角钢ⅱ、导向角钢ⅲ、导向角钢ⅳ的外侧分别固定设置有导向角钢连接板ⅰ、导向角钢连接板ⅱ、导向角钢连接板ⅲ、导向角钢连接板ⅳ，导向角钢连接板ⅰ、导向角钢连接板ⅱ、导向角钢连接板ⅲ、导向角钢连接板ⅳ分别通过螺栓固定设置在导向架基座的正方形框架的四角顶端。

更进一步的，所述导向角钢ⅰ、导向角钢ⅱ的顶部通过水平导向角钢缀板ⅰ8固定连接，导向角钢ⅲ、导向角钢ⅳ的顶部通过水平导向角钢缀板ⅱ固定连接。

地铁车站格构柱对中误差控制的施工方法，采用导向架体系，具体步骤如下：

(1)计算并复核格构柱桩位点和导向基座点坐标，在施工地面，对格构柱桩位轴线控制点进行放样；

(2)加工成型格构柱和立柱桩钢筋笼，同时在格构柱桩位点埋设护筒并进行格构柱桩孔施工；

(3)将立柱桩钢筋笼从格构柱桩孔上方放入格构柱桩孔中至立柱桩钢筋笼顶位于地面上方1.2～1.5m，采用型钢扁担和枕木将立柱桩钢筋笼架设在护筒上；再将格构柱从格构柱桩孔上方插入立柱桩钢筋笼内至预设深度，将立柱桩钢筋笼和格构柱固定连接得到格构柱-钢筋笼连接体；

(4)拆卸型钢扁担和枕木，将格构柱-钢筋笼连接体下放至立柱桩钢筋笼顶口位于护筒顶端0.2～0.3m，采用型钢扁担和枕木将格构柱-钢筋笼连接体架设在护筒上，将导向架基座的导向架基座分部ⅰ和导向架基座分部ⅱ合并设置在导向基座点，并使格构柱-钢筋笼连接体位于导向架基座分部ⅰ的“[”型结构和导向架基座分部ⅱ“]”型结构件形成的正方形框架内；

(5)以导向架基座的正方形框架为基准，转动格构柱-钢筋笼连接体使格构柱的四个角钢形成的正方形断面与导向架基座的正方形框架轮廓对中；

(6)拆卸型钢扁担和枕木，将格构柱-钢筋笼连接体下放至立柱桩钢筋笼顶端低于导向架体系的导向角钢构件插入地面的预设深度，采用型钢扁担和枕木将格构柱-钢筋笼连接体架设在护筒上，将导向架体系的导向角钢构件插入地面至预设深度，然后将导向角钢构件固定设置在导向架基座的正方形框架的内角；

(7)以导向角钢构件形成的正方形孔洞轮廓为基准，转动格构柱-钢筋笼连接体使格构柱的四个角钢形成的正方形断面与正方形孔洞轮廓对中；

(8)拆卸型钢扁担和枕木，将格构柱-钢筋笼连接体下放至格构柱顶面到达指定标高，通过格构柱吊筋进行定位，并将型钢扁担穿过格构柱吊筋，通过型钢扁担和枕木将格构柱-钢筋笼连接体架设在护筒上，以导向角钢构件形成的正方形孔洞轮廓为基准，转动格构柱-钢筋笼连接体使格构柱的四个角钢形成的正方形断面与正方形孔洞轮廓对中，完成地铁车站格构柱对中过程；

(9)拆除导向架体系。

进一步地，所述护筒1的直径比格构柱桩的直径大20～25cm，护筒1的顶面比施工平台高20～30cm；格构柱10包括4个格构柱角钢12和若干层格构柱缀板11，4个格构柱角钢12形成格构柱10的四方体框架，格构柱缀板11水平固定设置在格构柱角钢12之间，相邻层格构柱缀板11的间距不大于800mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)本发明采用导向架体系对地铁车站格构柱对中误差进行控制的施工方法提高了后续土方开挖及主体结构施工阶段的安全性，此导向架体系，可确保格构柱对中误差在设计及规范允许的偏差范围内，施工完成后的格构柱基本上与第一道混凝土支撑底面轮廓线(指定标高)一致，可确保钢支撑连系梁的安装精度，提高连续梁与格构柱的焊接强度，能有效保证整体支护体系的稳定性；

(2)本发明采用导向架体系对地铁车站格构柱对中误差进行控制的施工方法施工容易，成本较低，效率较高；

(3)本发明采用导向架体系可拆装性强，重复使用率高；

(4)本发明采用导向架体系对地铁车站格构柱对中误差进行控制的施工方法组织便利，只是在吊装下放过程增加部分流程，不影响前期钻孔施工及后续混凝土浇筑施工，施工工序合理，安全可靠，应用范围较广；

(5)本发明采用导向架体系对地铁车站格构柱对中误差进行控制的施工方法中各类装置均具备可拆卸性，操作流程简单，安拆方便，环境适应性加大。

附图说明

图1为导向架体系正视图；

图2为导向架体系侧视图；

图3为导向架体系俯视图；

图4为基座分部连接板ⅰ和基座分部连接板ⅲ配合示意图；

图5为导向架基座三维结构示意图；

图6为图5中a处放大图；

图7为导向架体系三维结构示意图；

图8为图7中a处放大图；

图9为导向角钢构件安装时段地铁车站格构柱对中误差控制的施工状态示意图；

图10为以导向角钢构件为基准时段地铁车站格构柱对中误差控制的施工状态示意图；

图11为导向架拆除时段地铁车站格构柱对中误差控制的施工状态示意图；

图中：1-护筒、2-导向架基座分部ⅰ、3-导向架基座分部ⅱ、4-角撑底面连接构件、5-基座分部连接构件、6-导向角钢构件、7-导向角钢连接构件、8-水平导向角钢缀板ⅰ、9-施工地面、10-格构柱、11-格构柱缀板、12-格构柱角钢、13-型钢扁担、14-枕木、15-格构柱吊筋、16-立柱桩钢筋笼。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：如图1～8所示，导向架体系，包括导向架基座和导向角钢构件6，导向架基座包括导向架基座分部ⅰ2、导向架基座分部ⅱ3，导向架基座分部ⅰ2包括“[”型结构件和支撑件ⅰ，支撑件ⅰ的顶端向外倾斜固定设置在“[”型结构件的端头下方，导向架基座分部ⅱ3“]”型结构件和支撑件ⅱ，支撑件ⅱ的顶端向外倾斜固定设置在“]”型结构件的端头下方，导向架基座分部ⅰ2的“[”型结构和导向架基座分部ⅱ3的“]”型结构件形成正方形框架，导向角钢构件6固定设置在导向架基座的正方形框架的内角；

导向架基座分部ⅰ2包括短横杆ⅰ、短横杆ⅱ、长横杆ⅰ、支撑腿ⅰ、支撑腿ⅱ，短横杆ⅰ、长横杆ⅰ、短横杆ⅱ依次直角连接形成“[”型结构件，支撑腿ⅰ和支撑腿ⅱ的顶端分别向外倾斜固定设置在长横杆ⅰ的两个端头下方形成支撑件ⅰ，导向架基座分部ⅱ3包括短横杆ⅲ、短横杆ⅳ、长横杆ⅱ、支撑腿ⅲ、支撑腿ⅳ，短横杆ⅲ、长横杆ⅱ、短横杆ⅳ依次直角连接形成“]”型结构件，支撑腿ⅲ和支撑腿ⅳ的顶端分别向外倾斜固定设置在长横杆ⅱ的两个端头下方形成支撑件ⅱ；

短横杆ⅰ的端头顶端固定设置有基座分部连接板ⅰ，短横杆ⅱ的端头顶端基座分部连接板ⅱ，短横杆ⅲ的端头顶端固定设置有基座分部连接板ⅲ，短横杆ⅳ的端头顶端固定设置有基座分部连接板ⅳ，基座分部连接板ⅰ与基座分部连接板ⅲ可拆卸连接，基座分部连接板ⅱ与基座分部连接板ⅳ可拆卸连接，基座分部连接板ⅰ、基座分部连接板ⅱ、基座分部连接板ⅲ和基座分部连接板ⅳ形成基座分部连接构件5(见图5)；

基座分部连接板ⅰ和基座分部连接板ⅲ上设置有对称的通孔，基座分部连接板ⅱ与基座分部连接板ⅳ上也设置有对称的通孔，基座分部连接板ⅰ和基座分部连接板ⅲ的通孔内设置螺栓，基座分部连接板ⅱ与基座分部连接板ⅳ的通孔内也设置螺栓；

导向架基座还包括角撑底面连接构件4，角撑底面连接构件4包括角撑底面连接钢板ⅰ、角撑底面连接钢板ⅱ、角撑底面连接钢板ⅲ、角撑底面连接钢板ⅳ，角撑底面连接钢板ⅰ、角撑底面连接钢板ⅱ、角撑底面连接钢板ⅲ、角撑底面连接钢板ⅳ分别固定设置在支撑腿ⅰ、支撑腿ⅱ、支撑腿ⅲ、支撑腿ⅳ的底端；

导向角钢构件6的外壁固定设置有导向角钢连接构件7，导向角钢构件6通过导向角钢连接构件7固定设置在导向架基座的正方形框架的内角；

导向角钢构件6包括导向角钢ⅰ、导向角钢ⅱ、导向角钢ⅲ、导向角钢ⅳ，导向角钢ⅰ、导向角钢ⅱ、导向角钢ⅲ、导向角钢ⅳ分别位于导向架基座的正方形框架的四个内角；导向角钢ⅰ、导向角钢ⅱ、导向角钢ⅲ、导向角钢ⅳ的外侧分别固定设置有导向角钢连接板ⅰ、导向角钢连接板ⅱ、导向角钢连接板ⅲ、导向角钢连接板ⅳ，导向角钢连接板ⅰ、导向角钢连接板ⅱ、导向角钢连接板ⅲ、导向角钢连接板ⅳ分别通过螺栓固定设置在导向架基座的正方形框架的四角顶端；

导向角钢ⅰ、导向角钢ⅱ的顶部通过水平导向角钢缀板ⅰ8固定连接，导向角钢ⅲ、导向角钢ⅳ的顶部通过水平导向角钢缀板ⅱ固定连接；

优选的，角撑底面连接构件的角撑底面连接钢板ⅰ、角撑底面连接钢板ⅱ、角撑底面连接钢板ⅲ、角撑底面连接钢板ⅳ上均开设有通孔，可以通过打设膨胀螺栓使导向架基座与地面固定(见图8)；

角撑底面连接构件的角撑底面连接钢板ⅰ、角撑底面连接钢板ⅱ、角撑底面连接钢板ⅲ、角撑底面连接钢板ⅳ与地面连接方式，导向架基座分部ⅰ2、导向架基座分部ⅱ3的组合连接方式，导向角钢构件与导向架基座连接方式可以通过螺栓连接以外的其他方式可拆卸地组装，可以采用螺纹连接、锚栓连接，本实施例中采用螺纹连接，即采用螺栓螺母连接、螺栓焊接螺线连接、螺钉卡扣连接或自攻螺钉连接的方式将两个板件进行连接；

优选的，导向架基座的导向架基座分部ⅰ2和导向架基座分部ⅱ2均由钢板焊接而成，导向架基座分部ⅰ2和导向架基座分部ⅱ2形成的正方形框架平面距离地面高度为1～1.2m，支撑腿ⅰ和支撑腿ⅱ与地面呈45°夹角，正方形框架的内边长比格构柱边长大10～12cm；

优选的，导向角钢构件埋入地面的长度为1～1.2m，导向角钢构件的顶端比导向架基座的顶端高50～60cm；

导向架基座可全部采用钢板焊接，可以为框架结构、板块结构或其他能实现导向架基座的结构形式。

实施例2：如图9～11所示，地铁车站格构柱对中误差控制的施工方法，采用导向架体系，具体步骤如下：

(1)计算并复核格构柱桩位点和导向基座点坐标，确保原始数据正确无误，在施工地面9，对格构柱桩位轴线控制点进行放样；

(2)加工成型格构柱和立柱桩钢筋笼16，同时根据地质情况，在格构柱桩位点埋设护筒并进行格构柱桩孔施工；格构柱桩孔供立柱桩钢筋笼16及格构柱吊装下放，最终所成型孔深必须符合图纸和设计要求；

其中格构柱10包括4个格构柱角钢12和若干层格构柱缀板11，4个格构柱角钢12形成格构柱10的四方体框架，格构柱缀板11水平固定设置在格构柱角钢12之间，在施工时可以根据具体情况调整格构柱缀板11的位置，但是相邻层格构柱缀板11的间距不大于800mm，格构柱缀板11应避开混凝土支撑位置设置，并且格构柱角钢12和格构柱缀板11接触部位满焊；立柱桩钢筋笼16需要在加强箍上等间距标出主筋位置，先将6～8根主筋依次逐根焊接在加强箍上形成钢筋骨架，再将其它主筋均匀焊接到钢筋骨架上，形成整个立柱桩钢筋笼16骨架，最后，将箍筋按设计图纸间距点焊在立柱桩钢筋笼16骨架上；格构柱与钢筋笼所有焊接全部用满焊螺纹钢进行连接，螺纹钢与角钢贴焊并向下弯折后与箍筋焊接；格构柱10的格构柱吊筋15固定设置在格构柱10的顶端，格构柱吊筋15的长度按照实际测算选取；

格构柱桩孔施工需要防止孔壁坍塌，当钻孔较深时，地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象，在钻孔过程中需埋设护筒以增加孔内静水压力，防止塌孔，同时还有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置等，护筒的设计高度根据地质情况进行调整，并保证在1～2m，直径比设计桩径大20～25cm，顶面高出施工平台约20～30cm；格构柱桩孔施工过程中钻机不能产生位移或沉陷，格构柱桩孔所用旋挖钻机一般采用筒式钻头，施工时在孔内将钻头下降到预定深度后，转钻头并加压，旋起的土挤入钻筒内，泥土挤满钻筒后，反转钻头，钻头底部封闭并提出孔外，然后自动开启钻头底部开关，倒出弃土成孔，在钻进过程中或将钻头提出钻孔外后，向孔内注浆，泥浆液面不得低于护筒底部；格构柱桩孔的钻进过程中每2h检测一次泥浆指标，及时调整泥浆指标，使其符合规范要求，同时关注土层变化，与地质图进行对照，合理调整钻进速度与钻压等钻进参数；

(3)选择合适的吊车和吊点，将立柱桩钢筋笼16从格构柱桩孔上方缓慢放入格构柱桩孔中至立柱桩钢筋笼16顶位于施工地面9上方1.2～1.5m，选择适当的加强箍位置，采用型钢扁担13和枕木14将立柱桩钢筋笼16架设在护筒上；在格构柱上标记其格构柱插入立柱桩钢筋笼16深度位置，再将格构柱从格构柱桩孔上方插入立柱桩钢筋笼16内至预设深度，可采用满焊方式将立柱桩钢筋笼16和格构柱固定连接得到格构柱-钢筋笼连接体；

(4)拆卸型钢扁担13和枕木14，将格构柱-钢筋笼连接体下放至立柱桩钢筋笼16顶口位于护筒顶端0.2～0.3m，采用型钢扁担13和枕木14将格构柱-钢筋笼连接体架设在护筒上，将导向架基座的导向架基座分部ⅰ和导向架基座分部ⅱ合并设置在导向基座点，具体方法为采用螺纹连接即采用螺栓螺母连接、螺栓焊接螺线连接、螺钉卡扣连接或自攻螺钉连接的方式先将角撑底面连接钢板ⅰ、角撑底面连接钢板ⅱ、角撑底面连接钢板ⅲ、角撑底面连接钢板ⅳ固定在地面上的导向基座点，再采用螺纹连接即采用螺栓螺母连接、螺栓焊接螺线连接、螺钉卡扣连接或自攻螺钉连接的方式将导向架基座的导向架基座分部ⅰ2的基座分部连接板ⅰ与导向架基座分部ⅱ2的基座分部连接板ⅲ固定连接，采用螺纹连接即采用螺栓螺母连接、螺栓焊接螺线连接、螺钉卡扣连接或自攻螺钉连接的方式将导向架基座的导向架基座分部ⅰ2的基座分部连接板ⅱ与导向架基座分部ⅱ2的基座分部连接板ⅳ固定连接，并使格构柱-钢筋笼连接体位于导向架基座分部ⅰ的“[”型结构和导向架基座分部ⅱ“]”型结构件形成的正方形框架内；

(5)以导向架基座的正方形框架为基准，转动格构柱-钢筋笼连接体使格构柱的四个角钢形成的正方形断面与导向架基座的正方形框架轮廓对中；

(6)拆卸型钢扁担13和枕木14，将格构柱-钢筋笼连接体下放至立柱桩钢筋笼16顶端低于导向架体系的导向角钢构件插入地面的预设深度，选择适当的格构柱缀板位置，采用型钢扁担13和枕木14将格构柱-钢筋笼连接体架设在护筒上，由于立柱桩钢筋笼16顶端刚刚低于导向角钢构件深入地面的深度，不影响导向角钢构件的插入，如题9所示，将导向架体系的导向角钢构件缓慢插入地面至预设深度，然后将导向角钢构件固定设置在导向架基座的正方形框架的内角即采用螺纹连接即采用螺栓螺母连接、螺栓焊接螺线连接、螺钉卡扣连接或自攻螺钉连接的方式将导向角钢ⅰ、导向角钢ⅱ、导向角钢ⅲ、导向角钢ⅳ的外侧分别固定设置的导向角钢连接板ⅰ、导向角钢连接板ⅱ、导向角钢连接板ⅲ、导向角钢连接板ⅳ固定设置在导向架基座的正方形框架的四角顶端；

(7)以导向角钢构件形成的正方形孔洞轮廓为基准，转动格构柱-钢筋笼连接体使格构柱的四个角钢形成的正方形断面与正方形孔洞轮廓对中(见图10)；

(8)拆卸型钢扁担13和枕木14，将格构柱-钢筋笼连接体下放至格构柱顶面到达指定标高(第一道混凝土支撑底面位置)，通过格构柱吊筋15进行定位，并将型钢扁担13穿过格构柱吊筋15，通过型钢扁担13和枕木14将格构柱-钢筋笼连接体架设在护筒上，以导向角钢构件形成的正方形孔洞轮廓为基准，转动格构柱-钢筋笼连接体使格构柱的四个角钢形成的正方形断面与正方形孔洞轮廓对中，完成地铁车站格构柱对中过程；

(9)拆除导向架体系：先拆除导向角钢构件，后拆除导向架基座，最后移至下一格构柱，循环使用；拆除导向架体系的导向架拆除时段地铁车站格构柱对中误差控制的施工状态示意图见图11。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。