淺談鋼管混凝土柱施工技術(shù)

謝旺軍 鄭婷丹 趙科軍

（1.廣西大學(xué)；2.廣西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 廣西 南寧 530000）

鋼管混凝土是指在鋼管中填充混凝土而形成的一種組合結(jié)構(gòu)，它具有承載力大、塑性和延性變形好、方便施工、節(jié)省時(shí)間、抗火性能高、抗震性能好、施工成本低等優(yōu)點(diǎn)[1-4]，由于鋼管混凝土具有以上優(yōu)勢(shì)，并且鋼管與混凝土組合能夠揚(yáng)長(zhǎng)避短，更好發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在高層建筑、超高層建筑、大型商場(chǎng)、地下工程、地鐵車站工程、橋梁工程、機(jī)場(chǎng)、水利、軍事工程等;按照其截面形式可以分為方鋼管混凝土、圓鋼管混凝土、多邊形混凝土；按照核心混凝土的強(qiáng)度不同可以分為鋼管普通混凝土、鋼管高強(qiáng)混凝土、鋼管超高強(qiáng)混凝土。目前在實(shí)際工程中應(yīng)用最廣泛的是方鋼管混凝土與圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，本文以某地鐵工程鋼管混凝土柱施工為例，介紹鋼管混凝土柱在施工工程中應(yīng)該注意的問(wèn)題與事項(xiàng)，對(duì)今后的施工具有指導(dǎo)和借鑒意義。

1 工程概況

該車站為換乘站，是三柱四跨框架結(jié)構(gòu)，埋深厚度為 3.5～6.3米，車站底板位于微風(fēng)化巖層，采用蓋挖逆作法法施工，蓋板下方共設(shè)45根鋼管混凝土柱。在地鐵車站施工時(shí)，鋼管混凝土柱作為支撐使用，但是當(dāng)施工結(jié)束后就是作為承重柱，承受不同方向的荷載，本結(jié)構(gòu)中鋼管混凝土柱采用直徑為0.8m、壁厚為14mm的鋼管，柱芯內(nèi)填充C40微膨脹混凝土，保證了混凝土與鋼管更好的密實(shí)。

2 鋼管混凝土柱施工

施工工藝流程如下：自動(dòng)定位器安裝→澆筑混凝土固定自動(dòng)定位器→柱定位測(cè)量放樣→鋼管混凝土柱起吊與安裝→鋼管柱防銹處理→杯口混凝土的澆筑振搗→柱芯混凝土澆筑→柱四周回填與清理。

2.1.鋼管柱進(jìn)場(chǎng)檢測(cè)與安裝前處理

每根鋼管柱由工廠加工，必須達(dá)到《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50205-2001）的要求，鋼管焊縫質(zhì)量等級(jí)為一級(jí)，其他部位焊縫質(zhì)量均為二級(jí)。驗(yàn)收合格后運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)一次吊裝就位安裝。

鋼管柱在涂裝前必須除銹，鋼管柱的除銹等級(jí)不得低于St3或Sa2，應(yīng)符合《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50046-95）的規(guī)定。鋼管柱防腐處理采用環(huán)氧瀝青涂料，出廠前進(jìn)行噴刷（鋼管內(nèi)不需要噴刷），涂層最小厚度不小于150μm。

2.2 鋼管柱安裝與混凝土施工

1）自動(dòng)定位器安裝

鋼管混凝土柱施工中鋼管柱安裝是保證施工質(zhì)量和精度的關(guān)鍵技術(shù)，因此在施工之前必須要制定安裝方案，做到步步有依據(jù)，完成安裝工作后還要再一次校核。

（1）自動(dòng)定位器的設(shè)計(jì)

鋼管柱的安裝在施工中通常采用兩端固定的定位方法，其中下端一般采用自動(dòng)定位器，能夠起到校核柱的標(biāo)高、平面位置、豎直度等控制精度的參數(shù)；上端通常采用花籃螺栓調(diào)節(jié)器進(jìn)行定位，一般固定在樁基混凝土中。

自動(dòng)定位器采用多塊鋼板焊接形成十字錐形狀的設(shè)備，錐形底部尺寸通常比鋼管柱的內(nèi)徑窄 6mm左右，對(duì)其精度要求較高，尺寸誤差一般小于等于±3mm,角度偏差一般控制在千分之一內(nèi)。定位器是由十字錐板、環(huán)形錨固底板等組成，其中十字錐板主要起到控制柱子在水平方向的移動(dòng)，指引柱子移動(dòng)的方向和大?。画h(huán)形錨固底板通常固定在柱下樁基中，可以有效保證定位器的變形和移動(dòng)，它在施工工程中主要是拖住鋼柱，并且控制其平面位置和高程。

（2）自動(dòng)定位器的安裝

自動(dòng)定位器的安裝首先在地面加工好，

預(yù)埋鋼板和支撐鋼板的制作要在定位器安裝之前完成，鋼管柱下樁基混凝土鑿除結(jié)束后，通過(guò)測(cè)量放線確定出預(yù)埋鋼板位置，然后在樁基預(yù)留鋼筋籠主縱筋上將預(yù)埋鋼板焊接牢固，同時(shí)將樁頭和下方定位器鋼筋網(wǎng)片清理干凈整平；接著

在挖孔樁的護(hù)壁上引測(cè)出標(biāo)高控制點(diǎn)，方便后期施工測(cè)量和確定定位器支撐鋼板的位置，支撐鋼板位置的確定通常采用懸掛鋼尺的方法測(cè)量其標(biāo)高，此時(shí)標(biāo)記位置并且將支撐鋼板與預(yù)埋鋼板牢固焊接；然后通過(guò)吊車的吊裝將自動(dòng)定位器移至支撐鋼板上，為了安裝位置的正確，通過(guò)投點(diǎn)儀在樁頂投射出樁心位置，慢慢移動(dòng)定位器中心與投射樁心重合，即完成自動(dòng)定位器的安裝。定位器安裝大樣見圖1。

圖1 自動(dòng)定位器安裝詳圖Fig. 1 installation details of automatic locato

2）自動(dòng)定位器錨固

為了確保定位器與樁基頂面連接牢固可靠，并且在鋼管柱施工工程中不發(fā)生偏移和變位，通常再一次在樁頂澆筑混凝土方法。由于在工程建設(shè)過(guò)程中為了節(jié)約工期，一般采用的是早強(qiáng)混凝土，本工程中采用C40早強(qiáng)混凝土?；炷翝仓瓿珊?，采用灑水養(yǎng)護(hù)至混凝土強(qiáng)度為75%以上時(shí)即可進(jìn)行鋼管柱的吊裝作業(yè)。

3）鋼管柱定位與安裝

（1）定位放線

鋼管柱的平面位置與標(biāo)高的測(cè)量直接影響到柱安裝的效果，鋼管中柱平面位置的確定一般采用全站儀完成，為了保證樁心平面位置的準(zhǔn)確，通常在護(hù)壁外十字軸線方向上做好護(hù)樁。

定位器的中心位置是先從地面借助錘球?qū)缎囊郎y(cè)到樁頂面上確定的，進(jìn)行定位器的初次安裝；而后為了保證其位置的精確，通常采用二十萬(wàn)分之一的投點(diǎn)儀通過(guò)全站儀直接置于地面樁心位置，將樁心直接投測(cè)于定位器中心，指導(dǎo)定位器的精確安裝，直至安裝完畢。應(yīng)該注意的是投點(diǎn)按照直角變化四個(gè)不同方向，假如所有點(diǎn)都落在同一個(gè)位置，則該位置為樁心點(diǎn)，相反假如四個(gè)點(diǎn)構(gòu)成了一個(gè)不規(guī)則的矩形，這種情況下一般采用不規(guī)則矩形的中心作為樁心。

鋼管柱底部高程的確定采用自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀、鋼尺及錘球等測(cè)量設(shè)備，測(cè)設(shè)高程中必須把握精度，確保位置的準(zhǔn)確。在測(cè)量的過(guò)程中通常會(huì)將柱底部高程增大0.5米，如使用鋼尺測(cè)量高程時(shí)，通常連續(xù)測(cè)量三次，精度滿足要求后在挖孔樁護(hù)壁十字軸線方向標(biāo)記對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，作為定位器安裝標(biāo)高控制點(diǎn)。

（2）鋼管柱體吊裝

在軸線的護(hù)樁上分別架設(shè)兩臺(tái)經(jīng)緯儀，通過(guò)觀察其相交點(diǎn)的位置指揮鋼管柱的吊放，一般情況下直到鋼管柱底部高程和豎直度滿足精度要求后才完成吊裝下放入孔。為了保證鋼管柱在吊裝下放過(guò)程中安全可靠，通常在柱出廠前沿上節(jié)法蘭盤底加肋板上對(duì)稱焊接一對(duì)吊耳，同時(shí)在吊耳側(cè)加焊肋板，準(zhǔn)備工作完成后，采用兩臺(tái)25噸吊機(jī)相互配合作業(yè)。

（3）鋼管柱加固

鋼管柱吊裝完成后，通常采用頂絲杠對(duì)鋼管柱由上到下四周對(duì)頂加固，具體位置為鋼管柱法蘭連接處和頂端位置，進(jìn)一步確保了鋼管柱在澆筑核心混凝土?xí)r柱位置的準(zhǔn)確無(wú)誤，提高了施工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。

4）鋼管柱的防銹蝕處理

鋼管柱出廠前先在加工廠進(jìn)行除銹和噴涂環(huán)氧防銹漆，進(jìn)場(chǎng)后采用架空覆蓋存放，避免其遭受曝曬和雨淋，鋼管柱入孔前再次對(duì)站廳層和站臺(tái)層柱身外露部分包裹塑料彩條布，防止吊裝和回填過(guò)程損壞防銹漆。

5)杯口混凝土的澆筑

杯口混凝土的澆筑一般采用直升導(dǎo)管法澆筑，混凝土強(qiáng)度可以略低于柱芯混凝土的強(qiáng)度，本車站采用C35混凝土施工澆筑。在澆筑的過(guò)程中標(biāo)高控制是重點(diǎn)，一般通過(guò)估計(jì)混凝土量并且結(jié)合錘球繩測(cè)量來(lái)控制澆筑混凝土的標(biāo)高，在澆筑時(shí)為了保證混凝土樁頂部的強(qiáng)度，通常澆筑面略高于底板底部高程大概0.1～0.2m，為了后期底板結(jié)構(gòu)施工時(shí)混凝土的鑿除高度。

6)鋼管柱芯混凝土的澆筑

鋼管柱芯混凝土的澆筑采用高位拋落無(wú)振搗法進(jìn)行灌注，主要是考慮了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)范與蓋挖逆作法施工的鋼管柱的特點(diǎn)來(lái)確定此方法。該方法是利用混凝土的重力在鋼管柱口自由下落沖擊振動(dòng)混凝土至密實(shí)，因此必須要控制好下落高度，一般要求其高度在四米以上，對(duì)澆筑柱口段混凝土不足四米的情況，通常采用常規(guī)的振搗棒進(jìn)行振搗密實(shí)。為了混凝土在下落過(guò)程中排出鋼管內(nèi)的空氣，因此每次拋落的混凝土量不能太大，裝混凝土料斗的卸落口尺寸要比鋼管柱內(nèi)徑小，一般下落的混凝土量控制在0.7方以內(nèi)為宜。此方法具有節(jié)約施工時(shí)間、方便施工、控制程序簡(jiǎn)單、無(wú)需對(duì)鋼管開孔、無(wú)需振搗等優(yōu)點(diǎn)。

（1）為了保證初次澆灌混凝土落下時(shí)不產(chǎn)生離析、較大骨料分離等現(xiàn)象，在初次澆筑鋼管柱芯混凝土之前，應(yīng)該先在鋼管柱底部澆筑鋪設(shè)一層與柱芯混凝土強(qiáng)度等級(jí)相同的水泥砂漿，其厚度一般為15cm左右。

（2）為了保證鋼管柱芯混凝土的施工質(zhì)量，在澆筑過(guò)程中不允許大于混凝土初凝時(shí)間的停頓時(shí)間。

（3）對(duì)于鋼管柱頂面以下四米內(nèi)的混凝土澆筑振搗，為了保證振搗質(zhì)量，通常采用在振搗棒上標(biāo)記尺寸標(biāo)識(shí)，并且結(jié)合測(cè)繩控制混凝土標(biāo)高的方法確保施工質(zhì)量。

7）鋼管柱四周回填

鋼管柱芯混凝土澆筑完畢后，通常在柱芯混凝土初凝后，將中粗砂撒入到柱與挖孔樁孔壁之間的空隙內(nèi)，起到保護(hù)鋼管混凝土柱的作用。

3 結(jié)論

地鐵車站作為地鐵工程的重要工程，客流量極大，其安全性尤其重要，鋼管混凝土承重柱的施工質(zhì)量直接關(guān)系到車站工程的質(zhì)量，因此施工方案要科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，施工過(guò)程中嚴(yán)格按照施工要求進(jìn)行施工，保證施工質(zhì)量，符合地鐵工程的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

[1]許奇.鋼管混凝土綜述[J].山西建筑,2007,33(09):100.

[2]朱華.鋼管混凝土綜述[J].混凝土,2009,(08):89-90.

[3]蘆偉鵬.鋼管混凝土構(gòu)件綜述[J].廣東建材,2016,(08):76-78.

[4]楊鳳軍,王邦.淺談鋼管混凝土結(jié)構(gòu)[J].四川建材,2014,40(04):24-26.