超高層鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量的監(jiān)理控制

陳慧杰（鄭州中興工程監(jiān)理有限公司， 河南 鄭州 450007）

0 引 言

自 2010 年以來，河南省的城市建設(shè)中如雨后春筍般地涌現(xiàn)出了不少的超高層建筑。目前，這些超高層建筑較多地采用了鋼管混凝土框架柱+鋼筋混凝土核心筒的混合結(jié)構(gòu)。要做好鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的監(jiān)理控制工作，就需要采取針對性的方法和行之有效的工作措施。

1 工程概況

某超高層建筑總高度為 209.85 m (結(jié)構(gòu)總高度199.85 m)，地下 3 層，地上 52 層，建筑總面積 11.45萬 m2，主樓結(jié)構(gòu)形式為箱型鋼管混凝土框架柱+鋼筋混凝土核心筒混合結(jié)構(gòu)。核心筒四角墻內(nèi)設(shè)置型鋼，屋頂安裝18.9 m 高(最高絕對高度)的大型鋼結(jié)構(gòu)桁架，框架柱采用焊接箱型鋼管柱，框架梁采用焊接 H 型鋼，核心筒外圍樓板采用金屬壓型板上澆筑混凝土(樓承板)。

2 監(jiān)理對鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的事前預(yù)控

鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量作為監(jiān)理質(zhì)量控制的重要工作內(nèi)容之一。首先要做好事前預(yù)控工作，根據(jù)監(jiān)理規(guī)劃，編制有針對性的鋼結(jié)構(gòu)監(jiān)理工作細(xì)則等。通過事前質(zhì)量預(yù)控，可以主動地進(jìn)行質(zhì)量控制，從而實(shí)現(xiàn)對鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量全局把控的目的。事前控制是一種事半功倍的管理手段。

2.1 鋼結(jié)構(gòu)圖紙深化質(zhì)量的監(jiān)理控制

結(jié)合工程實(shí)踐，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計階段往往就存在較多的質(zhì)量“隱患”問題。

(1)因為缺乏屋頂鋼結(jié)構(gòu)桁架專業(yè)設(shè)計(即屋頂桁架進(jìn)行甩項設(shè)計)詳細(xì)信息而導(dǎo)致：一方面鋼構(gòu)設(shè)計院需要對屋頂梁板進(jìn)行后期深化，待桁架柱具體位置及荷載確定后再進(jìn)行一次承載力復(fù)核，必要時要對頂層鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固設(shè)計變更；另一個方面就是存在后期桁架專業(yè)設(shè)計圖紙與主體鋼結(jié)構(gòu)對接的事宜。

(2)幕墻專業(yè)預(yù)埋件設(shè)計如何與主體鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計對接的問題。

(3)鋼結(jié)構(gòu)圖紙尚需進(jìn)行計算機(jī)輔助深化設(shè)計，以確定構(gòu)件的精確加工形狀和精準(zhǔn)尺寸。

(4)因為設(shè)計變更(如設(shè)備參數(shù)變化、墻體位置變動等等)而造成其他配套設(shè)施不能與之匹配、承重結(jié)構(gòu)荷載增加而超出承載極限等現(xiàn)象，產(chǎn)生“牽一發(fā)而動全身”的連鎖反應(yīng)。據(jù)統(tǒng)計，設(shè)計質(zhì)量是影響工程質(zhì)量的關(guān)鍵因素，因設(shè)計原因而導(dǎo)致的質(zhì)量事故占全部質(zhì)量事故的比例達(dá)40%以上。

在這個認(rèn)識層面上，監(jiān)理方針對以上問題采取了如下預(yù)控手段。

(1)桁架專業(yè)設(shè)計一旦完成，監(jiān)理及時督促建設(shè)方向總體設(shè)計單位傳送?？傮w設(shè)計單位應(yīng)根據(jù)專業(yè)設(shè)計提供的幕墻桁架生根點(diǎn)和柱子荷載進(jìn)行模型復(fù)核，必要時應(yīng)對頂層梁板進(jìn)行加固設(shè)計。

(2)在正負(fù)零以上結(jié)構(gòu)施工前，提醒建設(shè)方聯(lián)系幕墻設(shè)計單位進(jìn)行幕墻預(yù)埋件設(shè)計，并向總體設(shè)計單位提交設(shè)計成果?？傮w設(shè)計單位和專業(yè)設(shè)計進(jìn)行協(xié)作后實(shí)現(xiàn)圖紙的順利對接，避免因圖紙設(shè)計不一致而造成工程質(zhì)量、進(jìn)度、經(jīng)濟(jì)等方面的損失。

(3)鋼結(jié)構(gòu)計算機(jī)輔助深化設(shè)計單位應(yīng)有相應(yīng)的設(shè)計等級資質(zhì)。設(shè)計深化圖紙必須經(jīng)總體設(shè)計單位審核蓋章確認(rèn)后，方可投入使用。

(4)施工過程出現(xiàn)變更時，應(yīng)及時督促建設(shè)方和設(shè)計單位進(jìn)行溝通，征得設(shè)計同意后方可實(shí)施。其中，符合重大設(shè)計變更條件的應(yīng)重新進(jìn)行施工圖報審。通過采取上述綜合性手段，從源頭上消除因設(shè)計質(zhì)量、設(shè)計延誤、設(shè)計遺漏而可能導(dǎo)致的質(zhì)量問題，能對工程質(zhì)量的提高產(chǎn)生不可估量的作用。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)原材及原材加工質(zhì)量控制

本工程鋼結(jié)構(gòu)的材質(zhì)選用 Q345C 鋼。該品種鋼材具有良好的可焊性、高強(qiáng)度和 00C 沖擊韌性合格性能。焊材的選用應(yīng)與 Q345C 母材的材質(zhì)相匹配。原材及半成品加工質(zhì)量是質(zhì)量控制的源頭。因為所有型鋼、加勁板、連接板、螺栓孔等均在工廠內(nèi)進(jìn)行加工制作，為避免加工質(zhì)量不精確造成現(xiàn)場無法安裝而進(jìn)行撤場返修，項目監(jiān)理部派專業(yè)監(jiān)理工程師進(jìn)行駐廠監(jiān)理。駐廠監(jiān)理工程師根據(jù)深化節(jié)點(diǎn)圖紙進(jìn)行嚴(yán)格核對，確保構(gòu)件制作尺寸準(zhǔn)確、各種連接件無遺漏且位置準(zhǔn)確、構(gòu)件表面細(xì)節(jié)處理到位，為下一步構(gòu)件進(jìn)場并順利安裝做好鋪墊。

2.3 前期鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋件的施工質(zhì)量控制

各類預(yù)埋件預(yù)埋的到位與否是影響后期安裝質(zhì)量的一個重要因素，需要多方面考慮。

(1)鋼管柱生根于混凝土結(jié)構(gòu)中，通過內(nèi)部設(shè)置型鋼翼緣外擴(kuò)成方口與鋼管柱連接；預(yù)留截面方口的加工精度及標(biāo)高定位、厚板焊接變形，均應(yīng)控制在規(guī)范要求范圍之內(nèi)。

(2)門廳及出口上方雨蓬數(shù)量較多，且個別雨棚體型較大。如：本工程大廳雨棚外邊弧線長度達(dá)到39.3 m，挑出長度達(dá)到 5.1 m，荷載重；類似懸拉受力點(diǎn)預(yù)埋工作需提前考慮，提前設(shè)計，提前進(jìn)行預(yù)埋。

(3)幕墻生根點(diǎn)施工預(yù)埋工作。

(4)頂層大型桁架與核心筒連接及生根部位的施工預(yù)埋等。

針對(1)～(4)項等問題，監(jiān)理方需要與建設(shè)方提前進(jìn)行溝通，督促建設(shè)方確定相關(guān)設(shè)計方案；同時通過駐廠驗收、現(xiàn)場核查、把關(guān)驗收三階段的控制，確保施工預(yù)埋工作無漏項、尺寸無偏移。

3 監(jiān)理在工作實(shí)踐中采取的主要質(zhì)量控制方法及一些工作要點(diǎn)

3.1 零部件加工分項施工中易出現(xiàn)的問題

零部件加工分項施工中容易出現(xiàn)的問題主要有：梁、柱及其連接件加工尺寸有明顯偏差；構(gòu)件表面應(yīng)做的一些工藝處理有缺陷、缺漏。

監(jiān)理采取的對應(yīng)控制方法：(1)檢查構(gòu)件加工流程和質(zhì)量保證措施，對構(gòu)件尺寸、平面彎曲度、連接板位置、開孔位置孔徑等進(jìn)行實(shí)測實(shí)量檢查，注意檢查運(yùn)輸過程中構(gòu)件是否產(chǎn)生變形；(2)通過駐廠監(jiān)理，檢查螺栓連接板表面防銹及防滑移處理是否到位、較大跨度梁是否預(yù)先起拱等工藝處理是否達(dá)標(biāo)。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)施工安裝分項施工中易出現(xiàn)的問題

鋼結(jié)構(gòu)施工安裝分項施工中容易出現(xiàn)的問題主要有：垂直度誤差；鋼柱對接時因上下柱截面尺寸偏差導(dǎo)致的不吻合、錯位等現(xiàn)象；因鋼柱長度誤差而導(dǎo)致的鋼柱接縫寬度過大；現(xiàn)場操作環(huán)境、人為因素、測量方法或儀器本身精度導(dǎo)致的安裝誤差；核心筒預(yù)埋件移位導(dǎo)致與之相連的框梁的安裝困難；梁柱連接時吻合困難。

監(jiān)理采取的對應(yīng)控制方法：(1)加強(qiáng)過程控制，在垂直度測量時考慮風(fēng)力、溫差、溫度及焊接變形等因素的影響，要求施工單位落實(shí)鋼柱垂直度實(shí)時測量工法，落實(shí)焊接工藝要求，采取事中兩次測量報驗手段；(2)在零部件加工階段，進(jìn)行外觀檢查測量；(3)制定鋼柱長度調(diào)整層進(jìn)行消除；(4)規(guī)范操作，使用在檢測有效期內(nèi)的儀器；(5)強(qiáng)化驗收，確保預(yù)埋件位置準(zhǔn)確；(6)應(yīng)保證零部件加工階段的加工精度，控制運(yùn)輸過程中的變形，必要時首選對梁柱連接板進(jìn)行在限定范圍內(nèi)的加工調(diào)整(可減小調(diào)整的工作量)。

3.3 現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)焊接分項施工中易出現(xiàn)的問題

現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)焊接分項施工中容易出現(xiàn)的問題有：焊接變形；梁上栓釘焊腳不飽滿、偏焊；焊縫內(nèi)部質(zhì)量缺陷。

監(jiān)理采取的對應(yīng)控制方法：(1)要求嚴(yán)格按照焊接專項施工方案的程序進(jìn)行操作，及時測量、及時糾正；(2)在現(xiàn)場外觀檢查中發(fā)現(xiàn)存在質(zhì)量缺陷時，進(jìn)行錘擊檢查(彎曲15°，焊縫處無開裂、焊肉無異常現(xiàn)象可判為合格)，如檢查不合格，要求在原位的稍偏位置補(bǔ)焊栓釘；(3)前期重點(diǎn)審核施工方案、核查焊接操作人員資格證書，事中檢查厚板是否有坡口、低溫天氣鋼板是否經(jīng)過預(yù)熱、避免仰焊等工藝措施的落實(shí)情況，終端把關(guān)進(jìn)行焊縫無損探傷檢驗。

3.4 緊固件連接分項施工中易出現(xiàn)的問題

緊固件連接分項施工中容易出現(xiàn)的問題主要有：連接板表面除銹、噴砂處理不到位或有遺漏；螺栓穿腹板和連接板時螺栓孔不能對照，造成穿螺栓困難或者穿入后螺桿外露絲牙長度少于 2 牙；一次性進(jìn)行擰緊。

監(jiān)理采取的對應(yīng)控制方法：(1)構(gòu)件加工階段進(jìn)行量測檢查；(2)在構(gòu)件加工階段確保加工精度、鋼柱及核心筒垂直度控制，消除偏差，避免產(chǎn)生對接偏移；(3)檢查初擰扭矩記錄。

3.5 壓型金屬板分項施工中易出現(xiàn)的問題

壓型金屬板分項施工中容易出現(xiàn)的問題主要有：構(gòu)件變形；接縫漏漿；臨邊板端擋板缺失。

對應(yīng)控制方法：(1)進(jìn)場外觀檢查；(2)控制構(gòu)件變形，保證平面平整度；(3)外觀檢查和驗收。

3.6 鋼結(jié)構(gòu)涂料分項施工中易出現(xiàn)的問題

鋼結(jié)構(gòu)涂料分項施工中容易出現(xiàn)的問題主要有：資料報驗工作滯后；刷漆工序的漆膜厚度達(dá)標(biāo)，但噴涂遍數(shù)不夠；防火涂料空鼓、干裂；表面平整度及漆膜不夠。

監(jiān)理采取的對應(yīng)控制方法：(1)進(jìn)場前應(yīng)提交合格證書、認(rèn)證證書、檢測報告，并進(jìn)行復(fù)試；(2)禁止人為增加漆料稠度，要求噴涂分層并設(shè)置事中檢查點(diǎn)；(3)根據(jù)操作技術(shù)規(guī)程及工藝要求進(jìn)行施工，在低溫天氣條件下要求停止作業(yè)，事后進(jìn)行防火涂料層外觀檢查、厚度測量和空鼓敲擊檢查；(4)外觀平整度檢查，漆膜厚度檢查。

3.7 鋼柱垂直度質(zhì)量控制要點(diǎn)

超高層鋼柱垂直度控制是一個控制要點(diǎn)和難點(diǎn)。本工程主樓每節(jié)鋼柱跨越 2 層(裙樓)或 3 層(主樓)高度，每節(jié)鋼柱的長度均在 10 m 以上。為了做好垂直度控制，監(jiān)理在鋼管柱初步就位后應(yīng)立即介入進(jìn)行第一次垂直度校核，檢查垂直度應(yīng)符合設(shè)計及規(guī)范要求；檢查鋼柱上端連接桿的固定是否牢固，確保鋼柱在施工中應(yīng)能承受外力沖擊(如后續(xù)鋼梁安裝時的擾動等)而不產(chǎn)生偏移。以上工作就緒后進(jìn)行焊接固定。焊接過程應(yīng)考慮溫度變化等影響因素，遵循分段對稱焊接等工藝要求，消除焊接殘余應(yīng)力造成的偏移(實(shí)踐中因焊接造成的柱端偏移尺寸應(yīng)達(dá)到厘米級)。

在鋼柱焊接過程中，項目監(jiān)理部對現(xiàn)場焊接質(zhì)量進(jìn)行全方位、全過程控制：(1)對進(jìn)場每批原材、半成品及焊材進(jìn)行檢查驗收；(2)在低溫天氣條件下，焊接前應(yīng)進(jìn)行鋼材預(yù)熱；(3)采用不間斷分段對稱焊；(4)焊接過程中，嚴(yán)格遵循焊接方案和糾偏方案的要求，進(jìn)行兩次復(fù)測，及時糾偏。總之，垂直度控制貫穿于整個鋼柱安裝過程；監(jiān)理應(yīng)勤于檢查，及時介入。通過上述要點(diǎn)控制，單節(jié)鋼柱垂直度偏移尺寸控制在 10 mm 以內(nèi)；總體垂直度偏移控制在(H/2 500+10)且小于 50 mm 的規(guī)范限值內(nèi)。

3.8 連接分項工程質(zhì)量控制要點(diǎn)

(1)本工程構(gòu)件連接根據(jù)性質(zhì)分為螺栓連接和焊接兩種。(2)鋼柱與鋼柱、鋼柱與鋼框梁上下翼緣、連接板生根、桁架拉桿與筒體連接、鋼柱及桁架柱與基礎(chǔ)之間的連接均采用焊接。影響焊接質(zhì)量的因素很多(如工藝因素、設(shè)計因素、焊接條件、材料等)，為了確保施工質(zhì)量，監(jiān)理對施工過程中的每一道工序環(huán)節(jié)要“過目”“過問”，實(shí)施全方位、全過程的質(zhì)量管理控制。(3)鋼柱與框梁腹板、主梁與次梁、鋼框梁與核心筒的連接均采用摩擦型高強(qiáng)螺栓連接。該連接方式的作用是用于永久性連接，僅限單次使用。在工作中，監(jiān)理除了對連接副原材料的選用、螺孔加工、連接面抗滑移的處理情況進(jìn)行檢查外，還應(yīng)重點(diǎn)對扭剪型高強(qiáng)螺栓的初擰(50% 終擰值)和終擰扭矩值進(jìn)行核查，兩次緊固操作應(yīng)在 24 h 之內(nèi)完成。隨著各項質(zhì)量控制要點(diǎn)的逐點(diǎn)落實(shí)，最終該分項工程的施工質(zhì)量得到了有效保證。

4 采取有效的鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制措施

4.1 資格把關(guān)審查制度

高素質(zhì)的專業(yè)施工隊伍對工程質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用，一支精干、高素質(zhì)的施工管理隊伍是質(zhì)量控制的前提與基礎(chǔ)。多次的施工經(jīng)驗和本工程實(shí)踐均證明了這一觀點(diǎn)的正確性。監(jiān)理對鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)施工隊伍的企業(yè)資質(zhì)、人員資格、施工組織機(jī)構(gòu)進(jìn)行了嚴(yán)格審查并提出了合理化建議?！颁摻Y(jié)構(gòu)金獎”是鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量的目標(biāo)(高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn))，要達(dá)到這樣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，需要監(jiān)理對單位資質(zhì)/人員資格進(jìn)行嚴(yán)格審查(嚴(yán)要求)。這是監(jiān)理采取的一項至關(guān)重要的質(zhì)量控制措施。

4.2 鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量專題會議制度

鋼結(jié)構(gòu)施工工序繁多且大多與其他專業(yè)工序交叉，現(xiàn)場問題的解決往往很難一蹴而就。因此，除每周定期召開的監(jiān)理會議外，監(jiān)理部還確定了鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量專題會議制度。通過專題會議，各參建方對出現(xiàn)的問題進(jìn)行原因分析并找出問題的解決辦法，同時形成書面文件，最終督促進(jìn)行落實(shí)。如：鋼構(gòu)件因運(yùn)輸或擱置不當(dāng)而變形后，現(xiàn)場的糾正應(yīng)根據(jù)不同鋼構(gòu)件的板厚，選用不同的火焰加熱的基本參數(shù)和加熱方法；為了保證鋼框梁和核心筒連接定位的準(zhǔn)確，提前進(jìn)行標(biāo)高限位(預(yù)先設(shè)置標(biāo)高限位角鋼)，鋼梁安裝時先“活擱”在角鋼之上，然后通過鋼錘敲擊鋼梁(調(diào)節(jié)水平位置)，定位工作完成后進(jìn)行最終固定；為了確保鋼柱垂直度的可控，在專題會議上明確每節(jié)鋼柱安裝時均要實(shí)行兩次測量報驗和兩次驗收制度，通過過程控制及時發(fā)現(xiàn)并消除施工中的偏差；等等。諸如此類問題，通過專題質(zhì)量會議解決現(xiàn)場問題，不但有效而且高效。

4.3 各參建方聯(lián)合檢查驗收制度

聯(lián)合檢查驗收制度可以使各參建方對鋼構(gòu)施工工序質(zhì)量作出客觀性的評價，及時找出問題的原因并及時加以解決。如：鋼構(gòu)件進(jìn)場后，監(jiān)理部組織建設(shè)方、設(shè)計、總包、鋼構(gòu)安裝單位在現(xiàn)場共同進(jìn)行檢查驗收；核心筒內(nèi)設(shè)型鋼、預(yù)埋件及鋼筋不但密集而且相互交叉，如何保證安裝位置準(zhǔn)確，是個較為棘手的問題，為此監(jiān)理部多次組織各參建方現(xiàn)場進(jìn)行了協(xié)商，協(xié)商確定各專業(yè)先后安裝的時間順序，再提出各作業(yè)隊相互配合的重點(diǎn)，最終再進(jìn)行聯(lián)合驗收、共同把關(guān)，最終確保了措施有效、質(zhì)量可控。

5 結(jié) 語

目前，該工程鋼結(jié)構(gòu)施工及驗收工作已經(jīng)全部結(jié)束。投入使用的原材質(zhì)量合格率達(dá)到 100%，鋼柱垂直度偏移值控制在設(shè)計及規(guī)范限值內(nèi)，構(gòu)件連接施工質(zhì)量檢測合格率達(dá)到 100%，分項分部工程驗收合格率達(dá)到 100%。同時，該工程主體鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量被評定為國家鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)質(zhì)量最高獎“鋼結(jié)構(gòu)金獎”。取得的這些成果表明：監(jiān)理方對鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制的工作實(shí)踐是成功的，采取的工作手段、方法和措施是有效的，總結(jié)的經(jīng)驗是可靠的。

在超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制工作中，監(jiān)理所采取的工作手段、方法、措施雖然存在較多的相似性，但不同單位同類型工程之間肯定也存在一定的差異性。因此，在實(shí)踐工作中，監(jiān)理在借鑒類似工程管理經(jīng)驗的同時，還要根據(jù)本工程特點(diǎn)，展開有針對性的質(zhì)量控制工作。只有善于借鑒、總結(jié)、運(yùn)用、處理問題，才能在工作中做到游刃有余，從而達(dá)到收效顯著的質(zhì)量控制目的。