復雜勁性預應力梁柱節點施工技術

齊旭燕

中鐵北京工程局集團北京有限公司 北京 100073

1 工程概況

濱海高鐵客站位于天津市濱海新區，是集鐵路客運、城市軌道、市區公交、出租車、私家車等多種交通方式為一體的綜合交通樞紐。主站房分地上2層、地下2層，總面積約80 000 m2。

工程在軌道層采用預應力混凝土梁及勁性鋼骨混凝土柱，在梁柱節點處，鋼筋排布密集、等級高，且與預應力筋交叉作業，普通鋼筋與疊合柱采用不同方式連接。其預應力框架梁截面尺寸主要為2 000 mm×2 500 mm、2 700 mm×2 500 mm、1 000 mm×3 200 mm，2 000 mm×2 500 mm梁配筋為上鐵42φ36 mm鋼筋（三級鋼筋），下鐵42φ36 mm鋼筋（二級鋼筋）；而2 700 mm×2 500 mm梁配筋為上鐵54φ36 mm鋼筋（二級鋼筋），下鐵54φ36 mm鋼筋（二級鋼筋），最大跨度21 750 mm；鋼骨疊合柱截面為φ2 m圓形柱，配筋為60φ32 mm鋼筋（三級鋼筋），梁柱節點處鋼筋密集。

2 施工難點與方案選擇

在勁性預應力梁柱節點處，由于主梁部分鋼筋與鋼柱疊合，如何在不損壞鋼筋的前提下，完成復雜節點處普通鋼筋的連接、預應力筋的穿行是施工中的難題[1-3]。施工中通過BIM技術，對梁柱節點進行施工模擬（圖1），施工前對梁柱鋼筋位置進行排布，采用在疊合柱鋼管上開洞直接通過、鋼筋彎折后繞行通過和接駁器連接這3種方式進行施工（圖2）。同時合理安排各工序之間的施工順序，利用自行研發的曲面焊接鋼筋接駁器，保證了普通鋼筋與疊合柱的連接，確保了工程質量。

圖1 預應力梁柱節點BIM模擬

圖2 梁柱節點局部

3 施工工藝流程及要點

3.1 工藝流程

BIM技術對主次梁節點排布模擬→疊合柱開孔→鋼筋襯絲及接駁器與疊合柱安裝→鋼筋與接駁器安裝→穿預應力鋼筋或埋設波紋管→鋼筋綁扎→預應力梁施工→放置保護層墊塊→清理、驗收

3.2 施工要點

3.2.1 BIM技術對主次梁節點排布模擬

在施工前，根據設計圖紙利用BIM技術預先對需要穿過和繞過疊合柱的鋼筋、波紋管、螺旋筋、錨具、喇叭口等進行施工模擬，提前進行現場模擬，找出施工控制要點。施工時，嚴格按照圖紙上的排布位置進行施工，確保預應力波紋管及鋼筋位置。

3.2.2 疊合柱開孔

在疊合柱加工制作前，根據結構設計圖紙對鋼結構圖紙進行深化設計，在疊合柱與鋼筋混凝土梁節點處水平和垂直2個方向上，對安裝波紋管的位置進行開孔，以確保精確定位。

3.2.3 鋼筋襯絲及接駁器與疊合柱安裝

按照圖紙要求，部分框架梁縱向鋼筋與疊合柱采用接駁器連接，為確保施工精度及質量，在疊合柱與接駁器間采用鋼筋套絲作為接駁器襯絲（圖3），襯絲擰入接駁器1/2且外露6～10 mm與疊合柱焊接；若遇圓形疊合柱，則根據鋼柱曲面弧度切成斜面，使工人施焊時襯絲四周均可與疊合柱全熔透焊接，增加焊接長度，有效調整焊接位置并保證焊接施工質量。

圖3 接駁器與疊合柱連接大樣

在接駁器焊接前，接駁器與主筋連接端提前安裝1 000 mm長套絲的鋼筋，鋼筋擰入套筒內1/2套筒長，作為控制接駁器焊接角度的控制線，可以防止接駁器焊接角度偏差大造成梁縱筋無法安裝的情況發生，待接駁器焊接完成后，將鋼筋擰出，擰入框架梁縱筋（圖4）。

圖4 鋼筋接駁器與疊合柱連接

3.2.4 鋼筋與接駁器安裝

在梁底板模板支設完畢和疊合柱吊裝就位后，進行框架梁縱筋連接，在最后一根鋼筋安裝時，由于連接兩端的鋼柱接駁器和鋼筋套筒均已安裝，所以需要精確定尺加工，否則鋼筋較長會出現自身連接起拱，而鋼筋較短將導致套筒連接無法到達有效長度。因此現場鋼筋加工經計算及試驗數據，將一端鋼筋套絲長度由“1/2套筒長度＋偏差值”改為“套筒長度＋偏差值”，另一端鋼筋仍按原套絲長度（1/2套筒長度＋偏差值）加工。安裝前，將鎖母與整個套筒旋入已固定鋼筋的端部，待最后一根自由鋼筋安裝就位后，將套筒旋出一半進入自由鋼筋端部，最終達到套筒正常連接接頭的目的。為確保套筒不移位，須將鎖母鎖緊（圖5、圖6）。

圖5 最后一根自由鋼筋安裝示意

圖6 鋼筋與接駁器連接實物

3.2.5 穿預應力鋼筋或埋設波紋管

梁主筋安裝完畢后，穿預應力鋼筋，對于不適宜穿預應力鋼筋的，應埋設波紋管。梁箍筋在穿預應力鋼筋之前可以放置，但不能綁扎固定。

3.2.6 鋼筋綁扎

在梁底模上畫主次梁箍筋間距線，擺放好主梁箍筋，穿主梁的下鐵鋼筋并與箍筋臨時綁扎固定。擺放好次梁箍筋，穿次梁的下鐵鋼筋并與箍筋臨時綁扎固定，注意次梁下鐵鋼筋位于主梁下鐵鋼筋上部。

箍筋與主筋交叉處全部綁扎，梁端第1道箍筋距離梁柱接頭50 mm，箍筋彎鉤交叉處在梁中應交錯綁扎，梁箍筋綁扎采用套扣法。

3.2.7 預應力梁施工

施工時合理安排施工順序，避免出現返工現象，根據施工圖紙預應力筋曲線矢高的要求，除設計要求矢高控制點需設置架立筋外，其余位置每隔1.2～1.5 m放置1道定位架立筋，采用螺紋鋼筋綁扎固定于梁筋上，其高度為波紋管中心線距梁底的高度減去波紋管半徑。

波紋管鋪設時，管與管之間的接頭采用大一號的波紋管進行連接，每根接頭管長度為30 cm，將待接的2根波紋管從兩端分別全部擰入大一號的波紋管內，然后用膠帶將接口密封好。

3.2.8 保護層墊塊放置

鋼筋保護層厚25 mm，保護層墊塊厚25 mm，用1∶2.5水泥砂漿制作50 mm×50 mm×25 mm的墊塊，在梁的下鐵主筋下及梁側面放置保護層墊塊，縱向間距1 500 mm。

4 質量控制

1）鋼筋焊接接頭和機械連接接頭按規定選取試件，其機械性能應符合相關驗收的專門規定。對接頭的每一驗收批，必須在工程結構中隨機截取3個接頭試件做抗拉強度試驗，并按設計要求的接頭等級進行評定。

2）鋼筋焊接接頭處彎折不大于4d（d為鋼筋直徑），鋼筋軸線位移不大于0.1d，且不大于2 mm。無橫向裂紋和燒傷，焊包均勻。

3）機械連接接頭處，鋼筋軸線位移不大于0.1d，且不大于2 mm。

4）鋼筋絲頭長度公差應為0～2p（p為螺距）；安裝接頭時可用管鉗扳手擰緊，應使鋼筋絲頭在套筒中央位置相互頂緊，對套筒冷擠壓連接時，套筒內不得留有空隙，安裝后的外露螺紋不超過2p。

5）當梁主筋采用雙排布置時，2排鋼筋之間應墊以φ25 mm的短鋼筋頭，間距2 000 mm。

5 結語

梁柱節點處通過采用在疊合柱鋼管上開洞直接通過、鋼筋彎折后繞行通過和接駁器連接的方式[4-5]，確保了工程質量。采用接駁器連接時，在接駁器與疊合柱連接的過程中采用了增加鋼筋襯絲的方法，提高了焊接合格率，節省了材料費及人工費，節約了工期，社會和經濟效益顯著，為濱海高鐵客站的順利開通奠定了堅實的基礎。