高層鋼結(jié)構(gòu)復(fù)雜框架結(jié)構(gòu)形式混凝土施工

曹 洪 李小川 張 濤 楊亮成 楊 茂

（中鐵十一局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，湖北襄陽 441003）

0. 引言

型鋼混凝土在結(jié)構(gòu)特性上充分發(fā)揮了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)各自的優(yōu)勢，發(fā)展前景廣闊。然而任何新技術(shù)的應(yīng)用都應(yīng)建立在方案可行的基礎(chǔ)上，而型鋼混凝土的施工工藝可以充分借鑒鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)施工工藝，將二者工藝重新組合優(yōu)化，合理安排制作、運(yùn)輸、安裝、澆筑等工藝流程，產(chǎn)生型鋼混凝土結(jié)構(gòu)特有的施工工藝，因此具備了很高的應(yīng)用性。本文針對本工程型鋼混凝土結(jié)構(gòu)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)問題進(jìn)行研究，希望它能夠?yàn)橐院蟾邔愉摻Y(jié)構(gòu)的施工提供指導(dǎo)作用。

1. 型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工工藝

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工工藝流程：鋼柱安裝→豎向受力鋼筋安裝→柱腳灌漿料施工→柱模板施工→柱混凝土施工→鋼柱柱芯自密實(shí)混凝土的澆筑→澆筑混凝土→養(yǎng)護(hù)。

1.1 鋼柱安裝

首節(jié)鋼柱安裝后應(yīng)及時進(jìn)行垂直度、標(biāo)高和軸線位置校正，鋼柱的垂直度可采用經(jīng)緯儀或現(xiàn)錘測量；校正合格后鋼柱應(yīng)可靠牢固，并應(yīng)進(jìn)行柱底二次灌漿；首節(jié)以上的鋼柱定位軸線應(yīng)從地面控制軸線直接引上，不得從下層柱的軸線引上；鋼柱校正垂直度時，應(yīng)確定鋼梁接頭焊接的收縮量，并應(yīng)預(yù)留焊縫收縮變形值；傾斜鋼柱可采用三維坐標(biāo)測量法進(jìn)行測校，也可采用柱頂投影點(diǎn)結(jié)合標(biāo)高進(jìn)行測校，校正合格后宜采用鋼性支撐固定[1]。

1.2 豎向受力鋼筋安裝

1.2.1 柱主筋的施工

型鋼混凝土柱豎向受力鋼筋的施工：柱插筋在底板位置及錨固長度必須按施工圖要求設(shè)置，為了保證柱插筋位置正確，放線人員把柱位置線標(biāo)記在底板上，按標(biāo)記線進(jìn)行插筋施工。為了防止插筋位移，鋼筋安裝應(yīng)采用定位件固定鋼筋的位置，并宜采用專用定位件。定位件應(yīng)具有足夠的承載力、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。定位件的數(shù)量、間距和固定方式，應(yīng)能保證鋼筋的位置偏差符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定[2]。柱受力鋼筋直徑為C18 ～C25，現(xiàn)場施工均采用直螺紋連接，同一連接區(qū)段內(nèi)鋼筋的接頭面積百分率≤50%。

1.2.2 柱箍筋的施工

型鋼混凝土柱中的鋼柱為箱型柱，箱型鋼柱上均有鋼栓釘，如圖1 所示。傳統(tǒng)的箍筋施工為：根據(jù)箍筋位置畫好箍筋位置線，將已套好的箍筋往上移動，然后由上往下綁扎箍筋?，F(xiàn)箱型鋼柱上栓釘交長伸至柱邊，柱中間核心箍在施工時，無法按傳統(tǒng)方法將箍筋套好，且柱箍筋直徑均為C12，可調(diào)性較差，故柱箍施工難度較大。因箍筋的構(gòu)造要求非常重要，且為加快工程進(jìn)度方便施工，我們采用U 型或L 型開口箍筋代替原設(shè)計箍筋類型，然后現(xiàn)場將箍筋端部彎鉤焊接在腹板上，焊接形成封閉箍筋的辦法來解決。

圖1 鋼柱平面圖

1.3 柱腳灌漿料施工

部分型鋼混凝土柱中的鋼柱基礎(chǔ)預(yù)埋非鋼柱預(yù)埋件，而是采用M24 錨栓；當(dāng)采用預(yù)埋錨栓的鋼柱安裝，首節(jié)鋼柱安裝時，鋼柱底板與筏板基礎(chǔ)頂面之間需留有100mm 空隙，用以調(diào)整鋼柱標(biāo)高及垂直度的緩沖間隙。首節(jié)鋼柱吊裝完成，鋼柱垂直度、標(biāo)高、軸線位置校正完成且固定好后，采用強(qiáng)度等級≥C50 的無收縮高強(qiáng)灌漿料二次澆灌100mm 空隙，如圖2 所示。

圖2 鋼柱底安裝剖面圖

澆灌前先將筏板基礎(chǔ)混凝土表面浮漿清洗干凈，柱腳四周封模，然后進(jìn)行混凝土澆筑，澆筑無收縮高強(qiáng)灌漿料時，從一側(cè)澆灌并振搗，至另一側(cè)溢出并明顯高于鋼柱底板下表面為止。澆筑過程必須連續(xù)進(jìn)行施工。

1.4 柱模施工

地下室負(fù)一層型鋼混凝土柱全部配置木模板施工。傳統(tǒng)框架柱的模板施工為：鋼筋安裝、安裝專業(yè)預(yù)埋完成并驗(yàn)收合格后安裝柱模板，采用四片木模板進(jìn)行組拼；本工程柱尺寸一般為860mm×900mm、560mm×950mm 等，故柱模加固中均需設(shè)立對拉螺栓，柱箍采用槽鋼加固，間距600mm。

現(xiàn)實(shí)際柱模加固則無法采用傳統(tǒng)施工方式，型鋼混凝土柱中型鋼柱所占面積較大，在柱模加固中，對拉螺桿無法穿過型鋼柱，且為避免對拉螺桿在型鋼柱上焊接對鋼柱造成焊接損傷，也不采用對拉螺桿與鋼柱焊接的方式加固；故綜合考慮后，取消對拉螺桿，采用加密柱箍的方式進(jìn)行柱模加固，經(jīng)驗(yàn)算后采用柱箍間距縮小一倍進(jìn)行加固，在施工過程中嚴(yán)格控制模板加固的柱箍間距、垂直度偏差等。

1.5 柱混凝土施工

1.5.1 普通型鋼混凝土澆筑方法

混凝土的澆筑質(zhì)量是型鋼混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量好壞的關(guān)鍵。尤其是梁柱節(jié)點(diǎn)、主次梁交接處等，由于型鋼、鋼筋和箍筋相互交錯，會給混凝土的澆筑和振搗帶來一定的困難，因此，施工時應(yīng)特別確?；炷恋拿軐?shí)性。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)澆筑應(yīng)符合下列要求。

（1）采用商品混凝土泵送澆搗，先澆搗柱后澆搗梁。

（2）混凝土澆筑應(yīng)有充分的下料位置，澆筑應(yīng)能使混凝土充盈整個構(gòu)件各部位。

（3）在柱混凝土澆筑過程中，型鋼周邊混凝土澆筑宜同步上升，混凝土澆筑高差不應(yīng)大于500mm，每個柱采用4 個振搗棒振搗至頂[3]。

1.5.2 型鋼混凝土柱外包混凝土后噴漿

鋼柱在柱中偏心存在時，型鋼柱邊緣到外包混凝土外邊緣只有20mm 的間距（見圖3），無配筋，采用素混凝土澆筑，且鋼柱面光滑無栓釘構(gòu)件，混凝土骨料無法充分澆筑到柱子中，施工振搗困難，無法保證外包混凝土結(jié)構(gòu)的完整性，混凝土與鋼柱接觸面并非毛面，且無配筋，容易發(fā)生脫落的現(xiàn)象；其余三側(cè)先行支模施工澆筑，此側(cè)面二次施工，滿掛鋼絲網(wǎng)片，增強(qiáng)混凝土與鋼柱面的黏結(jié)力，同時噴漿作業(yè)充分地使鋼柱外包，且噴漿的強(qiáng)度同柱外包混凝土強(qiáng)度，使結(jié)構(gòu)的整體性和安全性得到保證。

圖3 鋼柱詳圖

1.6 鋼柱柱芯自密實(shí)混凝土澆筑

型鋼柱內(nèi)混凝土采用無收縮自密實(shí)混凝土，強(qiáng)度等級為C50，每節(jié)鋼柱作為一個澆筑段（3.1m/層×3 層＝9.3m）。型鋼柱柱芯內(nèi)控截面最大尺寸為550×160×20（壁厚），最小尺寸為300×300×8（壁厚），導(dǎo)致在進(jìn)行柱芯混凝土灌注過程中很難將自密實(shí)混凝土順利地進(jìn)行灌注。

針對鋼柱一次澆筑較高和柱芯截面尺寸較小的情況，在柱芯混凝土施工前先進(jìn)行相關(guān)的柱芯混凝土澆筑試驗(yàn)。選取9.3m 長最小截面尺寸的鋼柱進(jìn)行施工前的試驗(yàn)。

（1）在混凝土入模前，進(jìn)行拌合物工作性檢測，自密實(shí)混凝土性能及檢測方法：檢測自密實(shí)混凝土的流動性、抗離析性和填充性。用坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)、V 漏斗試驗(yàn)和U型箱試驗(yàn)進(jìn)行檢測。

（2）澆筑時在澆筑范圍內(nèi)盡可減少澆筑分層，使混凝土的重力作用得以充分發(fā)揮，并盡量不破壞混凝土的整體黏聚性[3]。

（3）自密實(shí)混凝土澆筑至設(shè)計標(biāo)高后可停止?jié)仓?0min后再檢查混凝土標(biāo)高，如標(biāo)高略低再進(jìn)行復(fù)筑，以保證達(dá)到設(shè)計要求[3]。

（4）澆筑養(yǎng)護(hù)完成后，檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)柱芯混凝土完整性的檢測，檢測合格后進(jìn)行全面施工。

在澆筑施工中，施工班組在進(jìn)行柱芯灌注前制作V 形放料器（上口大下口小），便于混凝土灌注。

2. 結(jié)語

通過科學(xué)合理的組織安排及各施工工序的精細(xì)化控制，昭通鳳凰廣場項目：17#、18#、19#，3 棟16+1 層、總高度58m 鋼框架支撐結(jié)構(gòu)體系高層住宅，于2021 年7月完成地下一層（型鋼混凝土結(jié)構(gòu)層）的施工，施工期間有效提高施工效率，使各節(jié)點(diǎn)混凝土澆筑的難點(diǎn)問題得以解決，同時保證了混凝土澆筑的成型質(zhì)量，確保了結(jié)構(gòu)的安全性能。減少以往因澆筑缺陷返工出現(xiàn)的修補(bǔ)量，加快了工程的施工進(jìn)度，為項目取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。