混凝土與鋼結(jié)構(gòu)工程中的建筑工程施工技術(shù)研究

曾小軍

（湖南省懷化市建設工程監(jiān)理有限公司，湖南 懷化 418000）

混凝土結(jié)構(gòu)具有較好的整體性與可模性，鋼結(jié)構(gòu)是使用鋼材作為主原料的建筑結(jié)構(gòu)，這兩種技術(shù)在同一個建筑工程中都會被大量使用，對建筑工程的整體質(zhì)量和施工效率會產(chǎn)生直接的影響。對施工中每個關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行深入研究能夠為施工提供更加切實的技術(shù)支持，混凝土與鋼結(jié)構(gòu)具有的強支撐力與承重性能為建筑工程的安全性帶來更有力的保障，因此提升混凝土與鋼結(jié)構(gòu)的建筑技術(shù)能夠切實提高建筑工程質(zhì)量。

1 混凝土工程建筑施工技術(shù)

1.1 混凝土配比攪拌技術(shù)

混凝土結(jié)構(gòu)的完成質(zhì)量直接受到混凝土原材料配比的影響，混凝土配比可以在配合試驗后應用到實際工程中，也可以根據(jù)施工現(xiàn)場情況在實驗室中對骨料進行檢驗與配合比計算。無論采取哪種方式都應保證使用的原料處于飽和且干燥的狀態(tài)，確保試驗結(jié)果準確無誤，且不受雜質(zhì)的影響，但在實際施工中不可避免存在其他顆粒物或受天氣影響而導致材料物理狀態(tài)變化，所以在配置試驗過程中應當綜合考慮施工現(xiàn)場的實際情況，進行相應的換算。配比完成的混凝土在攪拌過程中所受到的影響因素更加復雜，施工選址的自然環(huán)境、原料的自然含水率、攪拌車運行路線上的交通狀況等都會影響攪拌的效果。因此在攪拌過程中應對攪拌時間、原料投放順序、原料質(zhì)量等進行綜合分析，確保混凝土在實際施工時能夠順利使用。運抵施工現(xiàn)場的混凝土應再攪拌一次，確保沒有沉淀和結(jié)塊，保證其攪拌均勻才能進行后續(xù)施工。

1.2 混凝土原料振搗技術(shù)

混凝土攪拌后要進行充分振搗，振搗必須在澆筑前完成，其主要目的是將攪拌完成的混凝土中多余的空氣排出，使原料分布更加均勻，以保證下一環(huán)節(jié)中使用的混凝土具有足夠的密實度。根據(jù)混凝土振搗工具選擇的不同可分為機械振搗和人工振搗，兩種振搗方式都要做好振搗插入點的設置，確保振搗施工的有效性，從而防止混凝土結(jié)構(gòu)完成后產(chǎn)生裂縫。搗實器的選擇要以實際施工的混凝土結(jié)構(gòu)參數(shù)作為指標[1]。例如，當混凝土的厚度〉30 cm時，需要使用表面振搗器；對于面積較小的澆筑結(jié)構(gòu)，必須使用插入式振搗器，其使用方法分為斜向振搗和垂直振搗。振搗過程中不應有間歇，最好連續(xù)進行，單次振搗時間控制在25 s左右，以混凝土不再冒氣泡并開始泛漿為準。振搗時間過久會導致砂漿分離、石子過度下沉，所以應在混凝土開始初凝之前全部振搗完畢。

1.3 混凝土結(jié)構(gòu)澆筑技術(shù)

混凝土澆筑施工是混凝土施工的關(guān)鍵點，對于整體結(jié)構(gòu)體積較小或是結(jié)構(gòu)較為復雜的部分可以執(zhí)行分層澆筑，應當按照自下而上的順序進行澆筑，遵循分層澆筑的基本原理，如圖1所示，澆筑過程中其澆筑方向呈現(xiàn)為斜面，澆筑高度要低于3 m，尤其是針對樓板兩側(cè)混凝土澆筑，要注重先從底部展開澆筑。分層澆筑可分為全面分層、分段分層、斜面分層3種，在具體施工中依據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)的特點等綜合進行選擇。在實際澆筑施工中要對混凝土的施工材料合理利用，供應的混凝土量較少及建筑結(jié)構(gòu)厚度相對較小且面積或結(jié)構(gòu)長度較大時可選用分段分層澆筑的方法?；炷翝仓┕さ年P(guān)鍵在于對混凝土基本性質(zhì)的判定，避免混凝土在存儲于澆筑過程中質(zhì)量與性能發(fā)生改變，此過程中任何質(zhì)量問題都將直接影響到混凝土澆筑的質(zhì)量，甚至影響建筑結(jié)構(gòu)的承載力。此外，在澆筑過程中應當根據(jù)工程建設對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、承重能力的實際要求確定是否需要補充額外的添加劑。

圖1 混凝土分層澆筑示意圖

1.4 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫施工

在混凝土結(jié)構(gòu)施工中最易影響建筑結(jié)構(gòu)完成效果的是受各種因素影響導致的裂縫，其中最為顯著的是天氣的影響。在南方地區(qū)的施工現(xiàn)場，梅雨季節(jié)的高濕度環(huán)境對混凝土結(jié)構(gòu)建筑的全過程持續(xù)產(chǎn)生影響；北方地區(qū)晝夜溫差與較為劇烈的升降溫對混凝土澆筑完成后的結(jié)構(gòu)通常會產(chǎn)生影響。總的來說，混凝土結(jié)構(gòu)的脆性度極難控制，而自然環(huán)境又是不可抗力因素，綜合導致了混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的概率非常大。因此，在混凝土施工中要重點關(guān)注可控制因素，將裂縫產(chǎn)生的概率盡可能降至最低，對可控因素要制定完善的管理辦法，例如原材料的保存、混凝土結(jié)構(gòu)的及時養(yǎng)護等[2]。應對完成的混凝土結(jié)構(gòu)進行檢測，根據(jù)其干燥情況進行灑水覆蓋處理，北方冬季施工中應對剛完成的混凝土結(jié)構(gòu)進行保溫。也可以通過加強對材料質(zhì)量的檢驗、嚴格按照施工規(guī)范施工、制定現(xiàn)場監(jiān)督管理機制、組織施工人員技術(shù)培訓等方式保證混凝土工程施工質(zhì)量和技術(shù)水平的不斷提高。

1.5 高層混凝土裝配施工

裝配式建筑是實現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)化和現(xiàn)代化的重要建筑策略，其主旨在于將建筑所需的不同結(jié)構(gòu)單元在施工場地之外制造完成后，運輸至施工處完成最后的安裝，建筑過程類似組裝零件。這種技術(shù)的優(yōu)點在于建筑施工效率明顯提升，勞動力成本降低，且更加綠色環(huán)保。在高層建筑工程中采用裝配式混凝土施工包括內(nèi)裝系統(tǒng)、施工設備、施工管線、混凝土預制件、混凝土柱等要素，得益于裝配式施工的空間自由性，在裝配施工中可以根據(jù)高層建筑場地實際需要和不同功能區(qū)的需要進行布置，并結(jié)合BIM技術(shù)對設計方案進行模擬分析。

2 大體積建筑混凝土承臺施工案例

對橋梁等大體積建筑多使用混凝土承臺施工，以河南省漯駐特大橋的施工為例，在施工前，施工單位向有關(guān)部門提交了施工技術(shù)交底書，對承臺的總數(shù)量、體積數(shù)據(jù)、使用的混凝土體積及鋼筋重量進行了明確交底，其中承臺施工的設計如圖2所示。由于承臺混凝土施工比常見的混凝土結(jié)構(gòu)更加復雜，且工期更長，應當對人員組織和設備性能等進行更嚴格的管理，準備一定量的備用材料與設備，確保施工風險事件的緊急預案準備完善后才可以開始施工。該工程對墊層混凝土采用了集中拌和的攪拌方式，在振搗中選用了插入式振搗器，并對局部采用人工振搗進行找平，澆筑完成后采用二次壓光收面的方式規(guī)避混凝土結(jié)構(gòu)表面裂縫的產(chǎn)生，取得了較好的效果。在養(yǎng)護方面，因施工時間定在早春時節(jié)，河南地區(qū)天氣干燥，溫度逐漸回升，施工單位選擇≥28 d的覆蓋灑水養(yǎng)護方式，并及時根據(jù)氣溫變化在溫度較低時進行了保溫處理。除此之外，承臺施工單位配備對應的測溫小組與混凝土養(yǎng)護小組，對混凝土結(jié)構(gòu)實施動態(tài)化的實時監(jiān)測，并記錄每個時間段的數(shù)據(jù)信息。

圖2 混凝土承臺施工示意圖

3 鋼結(jié)構(gòu)工程建筑施工技術(shù)

3.1 螺栓裝配與吊裝施工

鋼結(jié)構(gòu)施工中最常采用的是螺栓裝配和鋼結(jié)構(gòu)吊裝。螺栓裝配用于鋼結(jié)構(gòu)建材的組裝和固定，純鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)都可以使用，通過螺栓組裝完成的鋼結(jié)構(gòu)具有更好的穩(wěn)定性。但螺栓裝配技術(shù)在實際應用中經(jīng)常出現(xiàn)一些誤差，需要在施工中盡可能將誤差控制在合理范圍內(nèi)，以此規(guī)避鋼結(jié)構(gòu)在完成后因不穩(wěn)固而發(fā)生的變形、位移。螺栓的質(zhì)量、規(guī)格參數(shù)和裝配后的檢驗是控制螺栓裝配誤差的關(guān)鍵，同時要在螺栓預先埋設時嚴格計算對軸線。螺栓的擰緊順序應當根據(jù)實際施工情況嚴格進行，具體如圖3所示。

圖3 螺栓緊固順序示意圖

在鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工時，對底部螺栓的安裝應當仔細把握，確保螺栓的各個部件都牢固連接并安裝完成。吊裝施工在建筑工程中是危險系數(shù)較高的施工技術(shù)之一，施工前應當向有關(guān)監(jiān)理部門遞交本次工程的安全施工預案，經(jīng)過審批核查后再開始施工，在施工中應當為施工技術(shù)人員配備足夠的安全防護措施，并擬定完善的緊急安全事故處理措施，使吊裝施工能夠安全順利進行。吊裝施工需要使用的塔吊設備應當盡可能選擇安全的內(nèi)爬式塔吊，若實際施工條件允許也可以選擇性能系數(shù)更高的附著式塔吊。相較而言，內(nèi)爬式塔吊使用的成本更低，但高層建筑的施工更適宜使用附著式塔吊。吊裝施工前要檢查塔吊設備，確保其伸縮幅度及起重量能夠滿足施工材料與工程設計的實際要求[3]。

3.2 平面布置與結(jié)構(gòu)選型

鋼結(jié)構(gòu)類型工程，以鋼桁架、鋼梁、鋼柱結(jié)構(gòu)形式為主，借助焊接、螺栓各項施工技術(shù)進行構(gòu)建與組裝，對建筑平面有著嚴格要求，對平面布置的嚴格把控是確保鋼結(jié)構(gòu)建筑施工順利完成的第一步。鋼結(jié)構(gòu)本身屬于一種較為特殊的建筑結(jié)構(gòu)，在實際施工中要對風力、地形等因素進行調(diào)查與評測，避免在施工中鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴重傾斜、變形甚至是倒塌。建筑平面應當盡可能保持平整，可以有較小的凹凸變化。在施工中通常要進行抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的測算與設計，以此來達到更穩(wěn)定的設計效果。工程方確定完成的鋼結(jié)構(gòu)的施工設計方案應當交由有關(guān)部門做好技術(shù)交底，對鋼結(jié)構(gòu)的設計進行科學的評定，起重機、吊裝設備的選擇及鋼結(jié)構(gòu)的型號、參數(shù)等都要留底備案，避免出現(xiàn)風險問題。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)分析

在實際施工中可選擇的鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝種類非常多，具體施工過程中應當綜合考慮性價比與焊接質(zhì)量。焊接之前應當將需要焊接的鋼材表面處理干凈，雜質(zhì)、油污、銹蝕痕跡等都應清除干凈，并按照國家標準選擇焊條。對確認焊接的位置要進行預熱操作，以保證鋼材不會因驟遇高溫而發(fā)生嚴重的形變，同時也能保證焊接位置的溫度更加合理[4]。在焊接過程中一旦鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生形變或是焊條與燃料的使用出現(xiàn)任何問題應立即停止焊接，并檢查問題的來源，采取相應的解決辦法。若焊接后鋼結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)裂紋可能是燃料離開鋼材，鋼材附近的環(huán)境溫度與鋼材表面溫度差異驟然增大所致，這時可以對剛剛焊接的鋼材采取適當?shù)谋卮胧?，在焊接完成的基礎上適當作熱處理。

3.4 鋼結(jié)構(gòu)油漆涂刷要點

對于需要做油漆涂刷處理的鋼結(jié)構(gòu)，需要先對鋼材表面進行清洗，清除雜質(zhì)與油污痕跡，對存在焊接時濺落火星等原因?qū)е碌谋砻纥c狀凸起應做打磨處理，清洗與打磨完成后要使鋼結(jié)構(gòu)表面完全干燥，確保其表面沒有留下任何污染與水跡。通常要進行2次完整的油漆涂刷，根據(jù)實際涂刷的均勻程度和覆蓋情況判斷是否需要進行第3次涂刷，在涂刷過程中應避開柳釘?shù)目孜?，避免影響柳釘?shù)陌惭b。應盡量選擇環(huán)保耐用的涂刷油漆，避免產(chǎn)生大量化學氣體，必要時應做廢氣回收處理，降低油漆涂刷對工人身體健康的不良影響。

3.5 大跨空間鋼結(jié)構(gòu)

大跨空間結(jié)構(gòu)建筑是指橫向跨度超過30 m的空間建筑，具體可以分為實體結(jié)構(gòu)、網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、張拉結(jié)構(gòu)、其他新型大跨空間結(jié)構(gòu)。在實際施工中，大跨空間結(jié)構(gòu)施工難度較高且施工技術(shù)較為復雜，通常與工程預拼裝施工結(jié)合。施工中常用的關(guān)鍵技術(shù)有高空滑移法、高空散裝法、分條分塊安裝法、整體頂升法、整體吊裝法、移動支架安裝法等。

3.6 高層鋼結(jié)構(gòu)施工要點

高層鋼結(jié)構(gòu)施工中通常會遇到錨栓連接不穩(wěn)固、預埋件處理不當、錨栓未垂直等問題，在實際施工中應從多個角度綜合控制高層鋼結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量。高層鋼結(jié)構(gòu)施工比普通鋼結(jié)構(gòu)更重視對各項數(shù)據(jù)的測量，根據(jù)實際施工項目選擇合理的測量技術(shù)是提升測量精確度的重點，通常采用雙重控制網(wǎng)配合GPS定位系統(tǒng)確定基網(wǎng)線。高層鋼結(jié)構(gòu)施工中吊裝環(huán)節(jié)是施工難點，安裝全過程應確保順序無誤，確保高強度螺栓安裝緊固。

4 鋼結(jié)構(gòu)施工案例分析

以上海市浦東某足球場的鋼結(jié)構(gòu)設計為例，該體育場在工程設計中針對屋頂?shù)氖芰w系結(jié)構(gòu)選擇了環(huán)索、徑向索、受壓桿件V撐外肢、徑向梁、中置壓環(huán)梁共同組成的平衡結(jié)構(gòu)，如圖4所示。該結(jié)構(gòu)使鋼材之間形成了完整的互鎖狀態(tài)，并不斷對預應力和鋼結(jié)構(gòu)的張拉流程進行分析，從而不斷對屋頂結(jié)構(gòu)的設計進行調(diào)整。在此基礎上，該工程選用了M440D型塔式起重機，150 t與600 t兩種型號的履帶式起重機進行框架結(jié)構(gòu)施工，實現(xiàn)了在施工機械選擇上對鋼結(jié)構(gòu)施工方案進行優(yōu)化。

圖4 屋頂鋼結(jié)構(gòu)示意圖

5 結(jié)語

混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)在我國的建筑行業(yè)中是至關(guān)重要的施工技術(shù)，其施工質(zhì)量與安全性直接影響到整體建設的效果，在實際施工中應綜合采取多種方式對施工中可人為操作的環(huán)節(jié)進行施工質(zhì)量管理，以此確保建筑工程在完成后能夠切實取得社會效益和經(jīng)濟效益。施工單位應不斷提高混凝土與鋼結(jié)構(gòu)施工的技術(shù)水平，從而提高建筑工程的總體質(zhì)量。