□文 /刁 寧

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，高層建筑的崛起，單幢建筑的高度越來越大，鋼骨混凝土柱作為主要承重結(jié)構(gòu)的應用越來越廣。但大直徑勁性混凝土柱的施工，尤其是一些異形柱的節(jié)點處理，一直是工程質(zhì)量控制的難點。

針對這一現(xiàn)狀，本文提出一種可用于高層勁性混凝土鋼骨柱結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場施工、安裝及澆筑的大直徑勁性混凝土柱施工技術。該技術已經(jīng)運用在天津市公安局業(yè)務技術用房（兩級指揮中心）工程的2.1m直徑勁性混凝土鋼骨柱的施工中，采用了本技術，確保了工程質(zhì)量，加快了施工進度，降低了工程成本，取得了明顯的經(jīng)濟效益。

1 工程概況

天津市公安局兩級指揮中心項目一期工程位于天津市西青區(qū)中北鎮(zhèn)侯臺工業(yè)園區(qū)，包含1#、2#、3#樓地上建筑和連體地庫，總建筑面積約15.29萬m2；全部采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，有4根大直徑勁性混凝土圓柱，直徑2.1 m，高度超過40 m。

2 施工技術

2.1 工藝原理

采用勁性十字鋼骨柱，鋼骨柱與混凝土組合，共同承受荷載作用。利用塔吊作為垂直運輸設備，將不同長度尺寸的十字型鋼骨進行吊裝、焊接后，與鋼筋混凝土結(jié)合，組成勁性混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件。在梁柱節(jié)點部位，采用鋼模與木模組合支模，確?；炷镣庥^精美；將梁筋、預應力波紋管與鋼骨進行可靠連接，確保結(jié)構(gòu)安全。

2.2 技術特點

1）定型鋼模與弧形木模組合使用，配合獨立的模板支撐體系，確保施工結(jié)構(gòu)安全及觀感質(zhì)量。

2）勁性圓柱與預應力梁的交接節(jié)點工藝合理，施工便捷。

3）鋼骨柱采用氣保焊雙面焊接，輔以垂直角度檢測方法，確保2.1 m大直徑圓柱垂直度。

4）多尺寸鋼骨柱的拼接（1.5、0.9、0.6 m），拼裝靈活，適用于多種不同層高的排布。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

施工準備→勁性柱基礎安裝→柱節(jié)安裝、定位→柱節(jié)鋼筋綁扎、節(jié)點穿筋→柱節(jié)模板支設→標準層施工→柱節(jié)混凝土澆筑→勁性柱封頂→驗收。

3.2 操作要點

3.2.1 勁性柱基礎安裝

在做好人員、技術、場地和吊裝機具的準備工作之后，進行勁性柱基礎的安裝。先制作直徑1 160 mm的圓環(huán)模具，其內(nèi)徑為900 mm。根據(jù)螺栓的位置以及螺栓直徑在模具上面定位鉆孔，鉆孔直徑比螺栓直徑大2 mm，模具比螺栓組外邊緣大50 mm。為保證垂直度，采用厚度為5 mm的鋼板做圓環(huán)模具。

螺栓穿入模具后，上部及下部擰一個螺帽固定，調(diào)節(jié)螺栓預留高度為200 mm，共8根，保證垂直度。螺栓錨入底板900 mm。基礎底板厚度為1 800 mm。

在基礎鋼筋綁扎完成后，將地腳螺栓模具控制線按施工圖紙要求校正、定位，校正標高后可將模具與螺栓插入基礎鋼筋內(nèi)。然后將螺栓用鋼筋焊接連接，防止鋼筋位置移動并事先在螺栓下部焊接一截短鋼筋，讓短鋼筋支撐在基礎鋼筋上，防止螺栓的垂直位移。澆筑混凝土前，螺栓上部的螺桿及螺母抹上固體黃油后用塑料膠帶包裹，見圖1。

圖1 勁性柱基礎安裝

3.2.2 柱節(jié)安裝和定位

鋼柱起吊至就位上方200 mm時，應停機穩(wěn)定，對準螺栓孔和十字線后，緩慢下落，下落中應避免磕碰地腳螺栓絲扣，當柱腳與基礎接觸后應停止下落，檢查鋼柱四邊中心線與基礎十字軸線對準情況（四邊要兼顧）和柱腳下的鋼墊板位置、數(shù)量是否正確，如有不符應立即調(diào)整。調(diào)整時需3人操作，一人移動鋼柱、一人協(xié)助穩(wěn)固，另一人進行檢測，經(jīng)調(diào)整鋼柱的就位偏差在3 mm以內(nèi)后，再下落鋼柱，使之落實，擰緊地腳螺栓鎖緊螺母。

臨時固定完成后，在測量人的監(jiān)測下，利用臨時固定用倒鏈、管式支撐、千斤頂?shù)葘χ怪倍冗M行校正，對柱的標高進行調(diào)整，對柱的水平位置、間距進行處理，確認堅固無誤。鋼骨與基礎底板之間空隙填充強度等級為C40無收縮細石混凝土。

在下層柱上口焊接耳板，用塔吊將上層柱子就位，用千斤頂配合全站儀進行校正，校正后，將上層鋼柱通過連接板與下層柱耳板焊接固定，連接耳板的尺寸為300 mm×100 mm、厚度為30 mm，使用二氧化碳氣體保護焊，雙面焊接，一級焊縫，根據(jù)GB 50205—2012《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》，焊縫中應無裂紋、未熔合、未焊透和條狀夾渣并且輔以垂直角度檢測方法確保2.1 m大直徑圓柱垂直度。

使上下柱無錯口，上下柱十字線重合，如有偏差，在鋼柱的連接耳板的不同側(cè)面砸入楔鐵，敲擊楔鐵進行調(diào)整，鋼柱的十字線偏差每次調(diào)整3 mm以內(nèi)，如果偏差過大，分2～3次調(diào)整。

垂直度及標高校正：采用兩臺全站儀、一臺水準儀對鋼柱進行跟蹤觀測。鋼柱垂直度采用無纜風校正，在鋼柱偏斜一側(cè)打入鋼鍥或頂升千斤頂。在保證單節(jié)柱垂直度不超限的前提下，將柱頂軸線偏移控制到0。

3.2.3 柱節(jié)鋼筋綁扎、節(jié)點穿筋

鋼骨柱十字板與預應力波紋管和梁主筋的連接是控制重點，將連接方式根據(jù)不同的工況，進行了深化設計，確定施工方案。

1）在打孔率允許條件下，鋼骨柱十字鋼板上可以穿孔，翼板上不得穿孔。

2）預應力波紋管穿過鋼骨柱，必須在十字鋼板上打孔。

在已確定的方案基礎上，深化研究處理方法。

1）圓柱兩側(cè)梁主筋與鋼骨柱翼板相接時，在翼板上增加牛腿，梁主筋與牛腿雙面焊接。

2）圓柱兩側(cè)梁主筋與鋼骨柱十字鋼板相接且兩側(cè)主筋為同一直徑型號的，在十字鋼板上定位打孔。

3)圓柱兩側(cè)梁主筋與十字鋼板相接時，但兩側(cè)主筋為非同一直徑型號的，在鋼骨柱翼板上增加牛腿，梁主筋與牛腿雙面焊接。

4）圓柱單側(cè)有梁時，在鋼骨柱翼板上增加牛腿，梁主筋與牛腿雙面焊接。

墻體水平筋與鋼柱節(jié)點部位的綁扎：當墻體水平筋的錨固長度不足，遇型鋼腹板時，應在腹板附近垂直向上或向下彎錨15d（d為鋼筋直徑），以使鋼筋滿足錨固要求；當遇型鋼翼緣時，應在進入勁性柱后彎折繞開鋼柱翼緣板后折回。

為減少普通鋼筋對預應力筋的擾動，首先完成預應力梁的底模板固定、梁普通鋼筋的綁扎固定以及鋼骨柱的焊接和柱筋的綁扎固定。

綁扎樓板鋼筋，按照預應力筋曲線圖，使用全站儀對波紋管弧度進行定位。波紋管支架采用φ12 mm鋼筋，間距1.0 m設置并與梁箍筋焊接牢固。梁側(cè)模板合模前，先將預應力波紋管穿插到預應力梁內(nèi)。焊接支架，調(diào)整波紋管位置，對鋪設的預應力波紋管進行固定。波紋管與鋼骨柱節(jié)點方面，按照制定的方案措施，在鋼骨柱十字板上定位打孔，波紋管穿過十字板過孔，使波紋管與柱箍筋綁接牢固。

3.2.4 柱節(jié)模板支設

柱節(jié)模板的支設分為圓柱部位的模板支設與梁柱節(jié)點部位的模板支設。

1）圓柱部位。通過對樓層凈空高度、塔吊起重安全系數(shù)以及施工操作性等多方面考慮，選擇1.5 m高的半圓定型鋼柱模并配備0.9、0.6 m高鋼模。在鋼模拼裝時，1.5 m高鋼模設置在最下部，0.6 m高鋼模設置在最上部。上下層柱模板間設置海綿條進行封堵。

在每層柱模板支設的最頂端，采用現(xiàn)場加工的圓柱木模板，以便于與梁柱節(jié)點部位模板連接。同時，由于現(xiàn)場加工可靈活控制尺寸，最末節(jié)木模板可對鋼模板的模數(shù)進行補足，使其更適應各層層高。

圓柱木模板由多根5 cm寬木條拼接構(gòu)成，模板的內(nèi)壁上固定有2 mm厚的鐵皮內(nèi)襯，鐵皮內(nèi)襯上端與圓柱木模板，下端伸出圓柱模板5 cm（伸入下部鋼模板內(nèi)），圓柱木模板上箍套有多道弧形鋼板條（間距為300 mm），以保證其具有良好的剛度及整體性。

2）梁柱節(jié)點部位。采用多塊弧形木模板拼接而成，見圖2。單塊弧形木模板由多根5 cm寬木條拼接構(gòu)成，內(nèi)側(cè)襯有2 mm厚的鐵皮，鐵皮與弧形模板內(nèi)側(cè)貼合緊密，固定牢固?；⌒文０迮c梁模板采用鋼釘固定，在接縫處設置海綿條。在弧形模板與下部圓柱木模板間亦設置海綿條。梁間弧形模板下部超出梁下部≮100 mm并設置弧形鋼板條，以保證其具有良好的剛度及整體性。

圖2 梁間弧形模板

3.2.5 勁性柱混凝土澆筑

由于勁性柱間鋼筋及鋼骨十分密集，里面空間很狹小，混凝土澆筑時振搗空間不足，型鋼制作時，水平肋板中心預留半徑200 mm灌灰孔，澆筑混凝土時，施工的關鍵控制點是確保型鋼和鋼筋之間的混凝土的密實度?；炷吝x用的是自密性混凝土，強度等級為C50，使用混凝土泵車澆筑，嚴格控制混凝土坍落度，在澆筑混凝土時，實行分層澆筑振搗，加強勁性柱兩側(cè)對稱振搗，由于鋼筋密集，空間狹小，選用直徑30 mm的小型振搗棒，在有效半徑內(nèi)的充分振搗，從而使型鋼空隙部分的混凝土擠密，確保鋼骨柱混凝土的澆筑質(zhì)量。

3.2.6 勁性柱封頂

頂層鋼骨高出十層頂板1.5 m，上層接續(xù)直徑2.1 m鋼筋混凝土圓形柱。按照上述工序進行穿筋、綁扎，在鋼筋綁扎完成后，支設鋼模板并澆筑混凝土。待混凝土強度達到設計強度的100%時拆除鋼模板并對澆筑完成的勁性混凝土柱進行養(yǎng)護。

勁性柱施工完畢后，根據(jù)JGJ 138—2001《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》組織驗收。

4 施工效果

該工程中按照本技術進行混凝土鋼骨柱的施工中，其質(zhì)量均達到驗收一次合格且國家施工驗收規(guī)范的規(guī)定，避免了重復用工。按照本技術施工，降低了工程造價、增加了使用面積、縮短了施工工期、提高了建筑抗震性能和結(jié)構(gòu)承載力；減小了柱截面，節(jié)約了混凝土使用量，減輕了結(jié)構(gòu)的自重。

[1]劉漢朝，吳福毅，張 強，等.大截面勁性混凝土柱施工技術[J].建筑技術，2014，45（10）：922-925.

[2]羅力勤，潘 蔚，薛守良，等.2.2 m直徑圓柱勁性混凝土的施工[J].建筑施工，2002，24（2）：113-116.

[3]朱金海.有關勁性混凝土鋼柱施工質(zhì)量控制探討[J].工業(yè)，2016，（8）：149-151.