鋼管混凝土疊合柱混凝土澆筑施工技術(shù)

中建八局總承包公司 上海 200135

1 工程概況

背景工程位于杭州蕭山區(qū)，總建設(shè)面積8.5×105m2由地上3幢上蓋物業(yè)塔樓、3層裙房及2層地下室組成（圖1）。地下2層，層高分別為6.0 m、5.0 m，設(shè)計(jì)采用鋼管混凝土疊合柱共500根，鋼管柱最大直徑2.6 m，最小直徑1.2 m。疊合柱鋼管內(nèi)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C60，鋼管外混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，設(shè)計(jì)采用鋼管混凝土疊合柱，采用不同期施工方法。本工程地下室層高大，地下2層鋼管柱分成1節(jié)安裝，混凝土澆筑高度達(dá)12.0 m，鋼管內(nèi)環(huán)向加勁肋板多，混凝土澆筑不易密實(shí)。

圖1 項(xiàng)目效果圖

2 混凝土澆筑施工技術(shù)

為滿足建筑物的剛度、強(qiáng)度與抗震性，高層建筑和大型會(huì)展建筑中越來越多地采用鋼管混凝土疊合柱。因?yàn)樗瓤蓽p少柱子斷面而節(jié)約空間，也能滿足建筑物的剛度、強(qiáng)度與抗震性，減少鋼管防腐的成本，增強(qiáng)鋼管的防火性能。鋼管混凝土疊合柱是在鋼筋混凝土柱的中部設(shè)置鋼管混凝土的一種疊合構(gòu)件，它比一般的鋼筋混凝土柱和型鋼混凝土柱具有更優(yōu)良的抗震抗、壓性能。為此，保證鋼管混凝土疊合柱柱內(nèi)的混凝土密實(shí)性以及避免混凝土高拋產(chǎn)生離析現(xiàn)象是澆筑的難點(diǎn)，我們通過混凝土原材料選擇、澆筑方法的優(yōu)化、控制混凝土下落高度以及采用二次澆筑法，從而保證鋼管混凝土疊合柱柱內(nèi)的混凝土的密實(shí)性。

2.1 技術(shù)難點(diǎn)

1）鋼管內(nèi)沿高度方向每400 mm布設(shè)1道水平加勁板，在混凝土澆筑施工過程中，混凝土的密實(shí)性是施工過程控制的難點(diǎn)[1,2]。

2）鋼管混凝土疊合柱與梁交接部位，梁主筋與疊合柱牛腿板焊接，施工中疊合柱的安裝定位及鋼筋間距是控制的重點(diǎn)（圖2、圖3）。

圖2 方鋼管柱與混凝土梁連接節(jié)點(diǎn)

圖3 混凝土梁主筋與鋼管柱牛腿板 焊接節(jié)點(diǎn)

2.2 鋼管混凝土疊合柱的施工工藝

2.2.1 施工工藝流程

鋼管柱安裝完畢→支設(shè)柱腳模板→下料漏斗安放→柱底澆筑厚500 mm混凝土→澆筑鋼管內(nèi)上部混凝土→鋼管外鋼筋綁扎→模板安裝→澆筑鋼管外混凝土[3-5]

2.2.2 施工方法

1）鋼管內(nèi)柱腳混凝土澆筑：首先安裝柱腳模板，并用木方頂固在外側(cè)的螺紋鋼筋上，封堵因安裝鋼柱螺栓預(yù)留的安裝口，由于鋼柱大于6 m，為避免混凝土澆筑時(shí)產(chǎn)生離析和污染鋼管內(nèi)壁及使新舊混凝土得到良好的連接，同時(shí)也為避免發(fā)生混凝土彈跳現(xiàn)象，鋼管內(nèi)的混凝土采用泵送漏斗下料澆筑法。開始澆筑柱腳厚500 mm的無收縮細(xì)石混凝土，用下料漏斗進(jìn)行下料，用長10 m的振搗棒進(jìn)行振搗并用木錘對(duì)鋼管壁進(jìn)行敲擊，待模板與鋼柱的縫隙中擠出混凝土漿體后，判定混凝土已達(dá)密實(shí)。

2）鋼管內(nèi)柱腳上部混凝土澆筑：在柱腳混凝土初凝前澆筑鋼管內(nèi)上部混凝土。由于鋼管內(nèi)的混凝土具有高強(qiáng)度、高彈性模量、低收縮、低徐變、早強(qiáng)、良好的可泵性等特點(diǎn)，因此采用泵送下料漏斗下料澆筑法，通過泵送混凝土進(jìn)入下料漏斗再流入鋼管內(nèi)，待混凝土澆筑約2 m的高度，用塔吊適當(dāng)提高下料漏斗，并插入振搗棒振搗，振搗棒采用快插慢拔，略微轉(zhuǎn)動(dòng)，插點(diǎn)均勻，逐點(diǎn)移動(dòng)，順序進(jìn)行，每次振搗20～30 s，防止漏振。并用木錘對(duì)鋼管壁四周進(jìn)行敲擊。為減小上部鋼柱焊接時(shí)對(duì)混凝土質(zhì)量的影響，混凝土澆筑至距鋼管口500 mm處，并在混凝土表面植入大粒徑的干凈石子，大頭向上，露出約1/3，增強(qiáng)施工縫上下層新舊混凝土的黏結(jié)，混凝土終凝后進(jìn)行蓄水養(yǎng)護(hù)，并用塑料布封住上口，防止施工垃圾進(jìn)入鋼管內(nèi)部。

3）鋼管外部的施工：鋼管外的縱向受力鋼筋采用直螺紋套筒連接，待鋼筋綁扎完畢后，進(jìn)行模板安裝，鋼柱外的模板安裝與普通柱安裝基本相同，由于柱內(nèi)有型鋼，不得隨意采用對(duì)拉螺桿的辦法在型鋼上開孔對(duì)模板進(jìn)行加固，因此采用鋼管柱上焊鋼筋連接器的方案。具體做法是：在鋼管柱吊裝完畢后、模板安裝前，在鋼柱上焊接φ20 mm的對(duì)拉螺桿，要求與型鋼滿焊，按對(duì)拉螺栓的縱橫向間距進(jìn)行布置。模板采用厚18 mm膠合板，次楞采用50 mm×100 mm木方，主楞采用φ48 mm×3.5 mm鋼管。本工程疊合柱混凝土截面最大尺寸為2 600 mm×2 600 mm，采用φ48 mm×3.5 mm雙鋼管配φ14 mm對(duì)拉螺桿，豎向間距600 mm，水平間距550 mm，作為柱箍進(jìn)行加固骨架。

鋼管外的混凝土僅厚200 mm，且鋼管外鉚釘密集，下料漏斗無法深入內(nèi)部，因此采用模板上留下料口進(jìn)行下料。待混凝土澆筑至孔高度時(shí)封堵孔。振搗時(shí)振搗棒采用快插慢拔，順序進(jìn)行，防止漏振，在振搗時(shí)防止振搗棒與鉚釘發(fā)生碰撞（圖4、圖5）。

3 鋼管混凝土柱的質(zhì)量保證

圖4 疊合柱配筋示意

圖5 疊合柱外模板加固示意

通過對(duì)混凝土配合比的控制以及加強(qiáng)鋼管內(nèi)混凝土的振搗，并配合木錘對(duì)鋼管柱四周外壁進(jìn)行敲擊，保證了鋼管內(nèi)部混凝土的密實(shí)性，從而大大提高了混凝土的強(qiáng)度和鋼管混凝土的剛度及穩(wěn)定性。通過這種施工方法后，對(duì)鋼管混凝土疊合柱進(jìn)行敲擊法檢查及超聲波檢測(cè)，鋼管內(nèi)混凝土的密實(shí)性都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求[6,7]。

4 結(jié)語

鋼管柱環(huán)梁梁柱節(jié)點(diǎn)四邊形加腋做法在本工程施工實(shí)施中效果良好，不僅節(jié)約了造價(jià)，使施工難度大大降低，而且施工速度快、施工質(zhì)量好，并形成了一整套施工工藝，得到了專家、業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理以及業(yè)內(nèi)同行的一致好評(píng)。