基于柱內(nèi)型鋼一次吊裝型鋼混凝土柱施工技術(shù)研究

李寶珠 楊超杰 劉海榮 王遠(yuǎn)翔 牛增聰

1.河南隆云建設(shè)工程有限公司 河南 安陽(yáng) 455000;2.中國(guó)建筑第五工程局有限公司 河南 安陽(yáng) 450000 3.河南科邦實(shí)業(yè)有限公司 河南 安陽(yáng) 455000;4.河南騰達(dá)建筑有限公司 河南 安陽(yáng) 455000

引言

本方法依托安陽(yáng)市職工文化體育中心項(xiàng)目，該工程地上四層，地下一層，建筑高度23.8m，從地下室至屋面共布置25根十字形型鋼混凝土柱，其中包括型鋼柱最大截面尺寸為500*1300*20*30，單柱整體最大高度35.55m，重量40.236t。本工程型鋼柱鋼結(jié)構(gòu)的吊裝采用一次吊裝的方式進(jìn)行施工，即將型鋼柱鋼結(jié)構(gòu)工廠拼接焊接完成后，運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，采用吊車一次吊裝完成，節(jié)約了吊裝費(fèi)用，加快了施工進(jìn)度，并在施工過(guò)程中解決了箍筋難以套入的難題，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具有較高的推廣價(jià)值。

1 工法特點(diǎn)

本方法施工的型鋼混凝土柱高度達(dá)35.55m，為實(shí)腹式現(xiàn)澆型鋼柱。在型鋼吊裝時(shí)，傳統(tǒng)工藝為采用大型塔吊分層吊裝、分層焊接接長(zhǎng)、分層施工，這樣耗費(fèi)較大的塔吊租賃費(fèi)用，且對(duì)其他工序(如鋼筋工程、模板工程)的盡早穿插都有一定影響，影響施工工期，且焊接質(zhì)量不易保證。經(jīng)過(guò)綜合考慮及論證，本方法采用“場(chǎng)外精心加工，現(xiàn)場(chǎng)一次吊裝”的方式進(jìn)行施工，避免了傳統(tǒng)施工方法造成的各項(xiàng)弊端。為保證型鋼柱吊裝路線，吊裝前，對(duì)吊裝路線進(jìn)行深入研究論證。為保證吊裝路線的合理性，減少型鋼柱的傳遞吊裝次數(shù)，對(duì)于無(wú)法繞開的基礎(chǔ)墻、柱鋼筋，采取此部分基礎(chǔ)暫不施工，留置施工縫進(jìn)行后澆，并按照規(guī)范及方案做好結(jié)構(gòu)和防水施工。吊裝完成后，再行施工此部位的基礎(chǔ)鋼筋及混凝土。在箍筋綁扎工序階段，因型鋼影響，箍筋無(wú)法整體套入，箍筋需分兩段，為保證箍筋的閉合性，常規(guī)做法是對(duì)箍筋進(jìn)行焊接，焊接費(fèi)用較高，施工速度較慢，加之天氣干燥焊接火災(zāi)隱患較大，經(jīng)過(guò)多方論證，創(chuàng)新了箍筋的施工方法:即同一套箍筋改為兩套“U”型帶彎鉤的箍筋對(duì)插，綁扎連接，保證了施工質(zhì)量、節(jié)約了工期、避免了安全隱患、節(jié)約了成本，且本方法具有先進(jìn)性和新穎性。

2 工藝原理

由于型鋼柱鋼結(jié)構(gòu)全部在工廠進(jìn)行加工，尺寸偏差很小，焊縫質(zhì)量好，易于保證鋼結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。十字形型鋼柱單體最大重量為重量40.236t，現(xiàn)場(chǎng)采用一臺(tái)400T吊車配合使用一臺(tái)100T吊車即可實(shí)現(xiàn)型鋼柱的一次吊裝，在吊裝之前編制詳細(xì)的吊裝方案，合理安排吊裝路線、吊車位置，并由專業(yè)技術(shù)人員和安全人員現(xiàn)場(chǎng)指揮和監(jiān)督型鋼柱的吊裝作業(yè)。一次吊裝則節(jié)約了塔吊的租賃費(fèi)用，節(jié)約了工期。型鋼柱箍筋施工時(shí)，因柱截面直徑大，且因十字形型鋼柱一次性吊裝至頂部，且柱子直徑大，箍筋型號(hào)大，所以柱子箍筋的套裝、綁扎難度大，根據(jù)規(guī)范要求為箍筋必須為封閉型箍筋，即箍筋加工成U形箍交叉后單面焊接，并且焊接要求高，需專業(yè)焊工施工操作，對(duì)工期及成本影響巨大，項(xiàng)目部經(jīng)研究制定了可行性較高的方案，即把單面焊接改為搭接(見圖1)，施工操作簡(jiǎn)單，減少施工成本投入。

3 工程實(shí)例

本工法依托項(xiàng)目為安陽(yáng)市職工文化體育中心項(xiàng)目。該項(xiàng)目總建筑面積45580.67㎡。地下一層，地上四層，建筑高度23.8m，結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，是集游泳池、劇場(chǎng)、籃球館、會(huì)議廳等各種功能性房間于一體的綜合的文化體育場(chǎng)館。采用phc樁筏板復(fù)合基礎(chǔ)。安陽(yáng)職工文化體育中心項(xiàng)目?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)共25根型鋼混凝土柱，其中包裹型鋼柱最大截面尺寸為500*1300*20*30，單柱整體最大高度35.55米，重量40.236t。若十字型鋼柱按照常規(guī)做法由每層逐層吊裝的話，項(xiàng)目需采用70塔吊進(jìn)行垂直運(yùn)輸，且需每層焊接一次，對(duì)其他工種的施工影響嚴(yán)重，對(duì)工期影響嚴(yán)重，對(duì)塔吊造成資源浪費(fèi)。十字形型鋼柱采用了本工法施工技術(shù)，簡(jiǎn)化了施工工序，節(jié)約了工期，減少了成本投入，保證了施工質(zhì)量。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，一次吊裝節(jié)約成本效果顯著，施工工序更易穿插，減少了現(xiàn)場(chǎng)焊接投入的人力、物力過(guò)多，管理難度加大的問(wèn)題。型鋼柱箍筋的安裝方式，簡(jiǎn)化了施工工序，施工質(zhì)量更易保證，減少了人力、物力投入，環(huán)保節(jié)能。具有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

4 施工工藝流程與操作要點(diǎn)

4.1 地腳螺栓定位、預(yù)埋、驗(yàn)收

1.地腳螺栓測(cè)量定位。地腳螺栓預(yù)埋前，按照?qǐng)D紙型鋼柱位置進(jìn)行定位，復(fù)測(cè)型鋼柱軸線、標(biāo)高，將控制點(diǎn)投測(cè)到基礎(chǔ)頂面上。通過(guò)控制線標(biāo)示出型鋼柱的中心點(diǎn)以及四角，用紅漆做三角標(biāo)記，作為地腳螺栓預(yù)埋固定鋼板就位的依據(jù)。

2.地腳螺栓的預(yù)埋。制作預(yù)埋螺栓框架，型鋼柱預(yù)埋螺栓框架在工程加工完成，驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行安裝，在安裝時(shí)要注意地腳螺栓的位置準(zhǔn)確。在澆筑混凝土前，應(yīng)對(duì)型鋼柱預(yù)埋螺栓框架進(jìn)行復(fù)測(cè):用經(jīng)緯儀復(fù)測(cè)其軸線位置，用水準(zhǔn)儀測(cè)量框架的平整度，確保四個(gè)角在同一平面上，

4.2 鋼筋、模板、混凝土施工 鋼筋、模架系統(tǒng)、混凝土工程按照常規(guī)方法進(jìn)行施工，以下著重說(shuō)明本工法特別施工之處:

1.箍筋安裝。因十字形型鋼柱一次性吊裝至頂部，且柱子直徑大，箍筋型號(hào)大，且內(nèi)圈箍筋受栓釘影響，無(wú)法整體套入，根據(jù)規(guī)范要求為箍筋必須為封閉型箍筋，即箍筋加工成U形箍交叉后單面焊接，并且焊接要求高，需專業(yè)焊工施工操作，對(duì)工期及成本影響巨大，項(xiàng)目部經(jīng)研究制定了可行性較高的方案，即把單面焊接改為搭接(見圖11)，施工操作簡(jiǎn)單，減少施工成本投入。

2.澆筑混凝土。由于勁性柱間鋼筋及十字形型鋼十分密集，里面空間很狹小，混凝土流動(dòng)性被嚴(yán)重限制，型鋼制作時(shí)，加勁肋中心預(yù)留r=200mm灌灰孔，澆筑砼時(shí)，施工的關(guān)鍵控制點(diǎn)是確保型鋼和鋼筋之間的砼的密實(shí)度。選擇合適的砼施工配合比，嚴(yán)格控制砼坍落度，在澆筑砼時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)鋼柱兩側(cè)對(duì)稱振搗，通過(guò)振動(dòng)棒在有效半徑內(nèi)的充分振搗，從而使型鋼空隙部分的砼擠密，確保十字形型鋼柱砼的澆筑質(zhì)量。

5 環(huán)保措施

1、吊車、混凝土罐車等機(jī)械設(shè)備進(jìn)出場(chǎng)時(shí)應(yīng)在工地門口自動(dòng)洗車機(jī)處清洗干凈。2、在不影響施工的前提下應(yīng)保護(hù)好施工現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境，建筑垃圾要及時(shí)清理。3、十字形型鋼柱要做好防銹措施，盡量避免現(xiàn)場(chǎng)除銹工作。4、吊車盡量避免晚上吊裝，防止光污染。5、車輛場(chǎng)內(nèi)、場(chǎng)外要控制時(shí)速，避免揚(yáng)塵。6、混凝土澆筑工作應(yīng)在白天進(jìn)行，防止噪聲擾民。7、施工作業(yè)要做到工完場(chǎng)地清。

6 效益分析

本工方法為十字形型鋼柱從型鋼加工至型鋼柱混凝土施工完畢的綜合施工方法，在吊裝方法上，創(chuàng)造性的提出了十字形型鋼工廠加工、現(xiàn)場(chǎng)一次吊裝的施工方案，并圍繞吊裝方案，合理安排施工工序，組織材料進(jìn)場(chǎng)順序，簡(jiǎn)化了吊裝的難度，為后續(xù)施工的提前插入提供了保證。針對(duì)型鋼柱箍筋施工困難的實(shí)際情況，項(xiàng)目部結(jié)合建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位多次論證，提出了最優(yōu)的型鋼柱箍筋施工方式。以上兩項(xiàng)創(chuàng)新措施，均十分有效地節(jié)約了工期，減少了成本投入，保證了型鋼柱的施工質(zhì)量，對(duì)此類工程施工的技術(shù)及質(zhì)量控制等方面提供了借鑒，具有一定的社會(huì)意義。

7 結(jié)束語(yǔ)

型鋼柱鋼結(jié)構(gòu)一次吊裝的施工技術(shù)，減少了現(xiàn)場(chǎng)焊接帶來(lái)的弧光污染，以及焊渣等焊件廢品帶來(lái)的固體廢棄物污染，以及焊接用乙炔等氣體漏氣帶來(lái)的有害氣體污染隱患。相較于現(xiàn)場(chǎng)分層焊接型鋼柱鋼結(jié)構(gòu)，工廠加工環(huán)境相對(duì)較為穩(wěn)定，也具有一定的節(jié)能效果。