鋼通柱加雙磚胎膜快速穿插施工方法探究

孫億海 肖 斌 張 鵬 宋仔俊 范 升

隨著工程建設(shè)的進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，傳統(tǒng)的施工方法已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代化建設(shè)項(xiàng)目的高效率和高質(zhì)量的需求?？焖俅┎迨┕し绞揭蚱洫?dú)特的優(yōu)勢逐漸成為現(xiàn)代化建設(shè)的核心之一。目前，鋼結(jié)構(gòu)建筑的鋼柱施工多為分段加工，加工量大，需要在上層桁架板鋪設(shè)后再進(jìn)行下方土方回填作業(yè)，施工周期長，對(duì)于工期緊張的項(xiàng)目，存在嚴(yán)重的工期浪費(fèi)和室內(nèi)場地不能及時(shí)使用造成場地空置的問題。對(duì)于那些工期緊張、質(zhì)量要求高的項(xiàng)目來說，傳統(tǒng)的施工方式難以滿足需求。因此，尋找一種新型的，且更加高效的施工方法顯得尤為重要。

本文主要介紹一種新型的快速穿插施工方式?鋼通柱加雙磚胎模快速穿插施工方法。該方法主要用于建筑物底層結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)工程的施工過程中，通過創(chuàng)新的技術(shù)手段和施工流程，可有效提高建筑施工速度和效率，縮短工期，并保證施工質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目的高效管理和實(shí)施。該方法結(jié)合了鋼通柱和雙磚胎模的優(yōu)勢，保證了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高了施工的效率。鋼通柱提供了穩(wěn)定的支撐，雙磚胎模則為施工提供了便利，二者相結(jié)合，節(jié)約了時(shí)間，確保了工程質(zhì)量。

1 工程概況

本文所介紹的施工技術(shù)方法依托于湖南省益陽市周立波故居周邊旅游基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目?中國當(dāng)代著名作家簽名版圖書珍藏館與鄉(xiāng)村巨變展覽館，項(xiàng)目位于湖南省益陽市赫山區(qū)謝林港鎮(zhèn)石橋村杜鵑路西側(cè)、石長鐵路北側(cè)地塊，清溪大劇院以南清溪村12 號(hào)地，規(guī)劃總用地面積19526.88 m2，南北長約220 m，東西長約120 m，用地狹長，總建筑面積10764.12 m2，計(jì)容總面積10424.22 m2，容積率0.53，建筑密度29.98%，綠地率35.4%。1 棟鄉(xiāng)村巨變展覽館地上兩層，和2 棟中國當(dāng)代著名作家簽名版圖書珍藏館地上3 層結(jié)構(gòu)形式為以鋼框架為主的混合體結(jié)構(gòu)（圖1），該項(xiàng)目由益陽市政府投資建設(shè)，是益陽市政府重點(diǎn)打造的項(xiàng)目。

圖1 建筑整體效果圖（來源：周立波故居展覽館與珍藏館項(xiàng)目資料）

該項(xiàng)目以文學(xué)為魂，景村共生的設(shè)計(jì)理念形成獨(dú)特風(fēng)格，整個(gè)建筑因地制宜，隨山就勢，疏密有致，是一座以圖書館為主體，兼具珍藏館、博物館等多種功能的“三合一”大型綜合館群，是中國建筑第五工程局有限公司承攬的全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同的設(shè)計(jì)采購施工（Engineering Procurement Construction，EPC）項(xiàng)目。

由于該項(xiàng)目總工期只有120 d（含設(shè)計(jì)工期30 d），橫跨春節(jié)，且又處于冬雨季期間，施工任務(wù)十分艱巨；傳統(tǒng)鋼柱要分4 段加工，加工量大，施工場地狹小，現(xiàn)場無法提供加工場地，導(dǎo)致材料進(jìn)場慢；加之焊接工作量十分巨大，增加了用電安全風(fēng)險(xiǎn)；又是依次施工，整體導(dǎo)致施工周期拉長，難以滿足進(jìn)度要求。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)積極尋求快速建造的新技術(shù)、新方法，經(jīng)過項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的細(xì)致摸索和研究，最終總結(jié)成鋼通柱加雙磚胎膜快速穿插施工方法，以供其他有類似問題的項(xiàng)目借鑒。

2 技術(shù)背景

目前，鋼結(jié)構(gòu)建筑的鋼柱在工廠進(jìn)行分段加工后運(yùn)輸至現(xiàn)場，現(xiàn)場施工過程為首先安裝基礎(chǔ)鋼柱，首層梁板柱腳磚胎膜分段砌筑，分段回填，澆筑首層混凝土，其次焊接安裝首層鋼柱，安裝2 層梁板，澆筑2 層混凝土，再焊接安裝2 層鋼柱，安裝梁板后澆筑混凝土，依次類推，最后焊接安裝最高層鋼柱，安裝最高層梁板后澆筑屋面桁架板混凝土[1]。鋼柱分多段加工，加工量大，材料進(jìn)場慢，焊接工作量更大，用電安全風(fēng)險(xiǎn)大，再加上是依次施工，整體周期長，難以滿足進(jìn)度要求。

盡管將鋼柱在工廠預(yù)處理成通長鋼柱可以避免現(xiàn)場焊接，但仍存在諸多問題，具體為：第1，高度和風(fēng)荷載等因素導(dǎo)致擾動(dòng)大，阻礙了2 層鋼梁、未安裝完成前的柱腳和梁板澆筑；第2，安裝完成后，下部回填作業(yè)空間受限，使得大面積回填困難。第3，上述方式還可能導(dǎo)致工期浪費(fèi)，室內(nèi)場地空置等問題。加之施工場地不能及時(shí)硬化，在雨天會(huì)形成泥漿積水，存在安全隱患。

3 技術(shù)內(nèi)容

3.1 關(guān)鍵技術(shù)介紹

本文介紹了一種新的施工技術(shù)方法，新的施工技術(shù)方法的核心在于通過二次砌筑磚模的方式，在保證通長鋼柱安裝以及上層結(jié)構(gòu)施工正常進(jìn)行的同時(shí)劃分施工區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)快速穿插施工，該方法有效的縮短了施工周期。

3.1.1 鋼通柱

鋼通柱是一種內(nèi)外油漆噴涂處理的方管，管內(nèi)腔完全包覆了一層聚乙烯內(nèi)襯層，具有較好的防腐功能。鋼通柱作為支撐柱，能夠有效抵御地震和風(fēng)力對(duì)建筑物造成的振動(dòng)與移位，確保建筑物的穩(wěn)定性[2]。

另外，采用鋼通柱代替?zhèn)鹘y(tǒng)分段安裝的方法，不僅減少了現(xiàn)場的調(diào)平校準(zhǔn)與焊接安裝的工作量，還降低了因鋼柱被頻繁擾動(dòng)而出現(xiàn)歪斜導(dǎo)致垂直度不滿足要求的風(fēng)險(xiǎn)。由于將上述工作優(yōu)化，通長柱的生產(chǎn)在工廠內(nèi)進(jìn)行，將成品運(yùn)至現(xiàn)場安裝，只需要調(diào)平一次，如果提前深化設(shè)計(jì)，送廠制作，工期也將大大縮短。

3.1.2 雙層磚胎模

磚胎模是用磚砌體代替木模板或鋼模板來支模的一種方法。雙層磚胎模顧名思義是砌筑兩層磚胎膜，每層的砌筑工藝與普通磚胎模一致（圖2），其主要特點(diǎn)是通過砌筑2 層磚胎膜形成隔斷，將施工區(qū)域進(jìn)行劃分，外側(cè)大面積回填不受影響，也起到一部分擋土墻的作用。

圖2 雙層磚胎模（來源：作者自攝）

雖然多砌筑了一道磚胎模增加了一部分工作量，但是由于將施工段分隔開來，則外側(cè)部分回填與上層鋼結(jié)構(gòu)施工可以同時(shí)進(jìn)行，施工周期將大大縮短。

3.1.3 穿插施工技術(shù)

穿插施工技術(shù)是指在項(xiàng)目施工管理工作中，利用施工空間和時(shí)間，合理組織相關(guān)施工內(nèi)容，優(yōu)化施工進(jìn)度管理方式，降低施工成本，以有效避免施工過程中的停歇現(xiàn)象，確保工程項(xiàng)目建設(shè)效益水平不斷提升。裝配式建筑主要是利用預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行施工，現(xiàn)場作業(yè)環(huán)節(jié)更加規(guī)范，為穿插施工技術(shù)應(yīng)用提供了良好條件。因此，在施工管理工作中，要充分發(fā)揮裝配式建筑施工優(yōu)勢，合理應(yīng)用穿插施工技術(shù)，優(yōu)化工程管理[3]。

3.2 工藝流程

鋼通柱加雙磚胎膜快速穿插施工方法可以被分解為以下幾個(gè)關(guān)鍵步驟，以提高效率和保證建筑質(zhì)量：

1）在承臺(tái)澆筑完成后，開始砌筑第一次的磚胎膜。這是基礎(chǔ)工程的重要部分，要由專業(yè)人員進(jìn)行精細(xì)操作，確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。在完成第一次的磚胎膜砌筑后，會(huì)在其外圍進(jìn)行機(jī)械回填作業(yè)。這不僅可以加強(qiáng)地基的穩(wěn)定性，還能滿足接下來的施工需求。同時(shí)，還會(huì)鋪設(shè)臨時(shí)道路，以方便施工設(shè)備的進(jìn)出和運(yùn)輸。

2）通過吊車在臨時(shí)道路上進(jìn)行首層和2層鋼結(jié)構(gòu)梁板的吊裝與校正。這一步驟關(guān)乎建筑物的整體結(jié)構(gòu)安全，因此需要經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師進(jìn)行操作，以確保鋼柱下端與承臺(tái)之間的地腳螺栓緊固。

3）進(jìn)行第2 次磚胎模的砌筑。這一步同樣需要專業(yè)人員操作，以保證磚胎模的結(jié)構(gòu)完整和密實(shí)。同時(shí)，需要將2 次磚胎模之間的區(qū)域進(jìn)行人工回填并且夯實(shí)，以提升整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4）進(jìn)行首層底板、地梁和外包柱腳混凝土的澆筑。這是建筑物基礎(chǔ)的關(guān)鍵步驟，需嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，以確保建筑物的安全性能。在吊裝2 層以上的鋼結(jié)構(gòu)梁板的同時(shí)進(jìn)行機(jī)械回填作業(yè)，提高施工效率。總的來說，每一步驟都有其重要性，并需要專業(yè)人員精細(xì)操作，以確保建筑物的質(zhì)量和安全性。

3.3 施工方法

鋼通柱加雙磚胎膜快速穿插施工方法如下：

1）承臺(tái)澆筑完成，通長鋼柱進(jìn)場前，在離外包式剛接柱腳邊700 mm處砌筑400 mm 厚首次磚胎模。磚胎模砌筑工藝為“拌制砂漿—施工準(zhǔn)備（放線、立皮數(shù)桿）—排磚撂底—砌磚墻—自檢、檢驗(yàn)評(píng)定”。

在施工中應(yīng)遵守：第1，應(yīng)確?；炷粱A(chǔ)墊層表面干凈且濕潤，然后進(jìn)行放線，并預(yù)留10 mm 的抹灰厚度。第2，砌筑磚胎模時(shí)，采用“三一”磚法，即一鏟灰、一塊磚、一擠揉，同時(shí)，應(yīng)保證上下錯(cuò)縫，里外咬槎?；铱p宜為8 ～12 mm 并保持飽滿平順，立縫砂漿應(yīng)填實(shí)且防止透亮或瞎縫。第3，通過拉通線砌墻并隨砌隨吊，確保墻體垂直和平整。

2）劃分需要回填的區(qū)域，首次磚胎膜外圍的回填土可以通過機(jī)械進(jìn)行作業(yè)，不受鋼柱梁板安裝的限制，還可以在內(nèi)部鋪設(shè)臨時(shí)道路，以便吊車進(jìn)場進(jìn)行吊裝作業(yè)?；靥钔潦┕ち鞒虨椤盎拥椎仄荷锨謇怼獧z驗(yàn)土質(zhì)—分層鋪土—分層碾壓密實(shí)—檢驗(yàn)密實(shí)度—修整找平驗(yàn)收”。

在填土前，需要清除基土上的洞穴或基底表面的樹根、垃圾等雜物。然后，對(duì)土質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)，包括粒徑、種類、是否含有雜物，以及是否符合規(guī)定，同時(shí)要確保土料的含水量在可控制的范圍內(nèi)，并采取相應(yīng)措施調(diào)整含水量。最后，進(jìn)行分層鋪攤填土。

3）由于現(xiàn)場吊車布置較為密集，無擋土措施，建筑投影面的土無法回填，無法吊裝施工，已經(jīng)砌筑完成的400 mm 厚首次磚胎膜可防止吊車進(jìn)入土層塌方。吊車吊裝時(shí)可固定于前面已經(jīng)鋪設(shè)的臨時(shí)道路上。由于鋼柱為基礎(chǔ)頂至屋面頂?shù)恼w柱，現(xiàn)場無須分段焊接，可一次吊裝到位，避免雨天影響焊接和用電安全。

采用桅桿法進(jìn)行鋼柱的吊裝，具體如圖3 所示。制作完畢吊架并選擇合適位置固定，保證不影響構(gòu)件上行且靠近待安裝部位。吊架底板與混凝土支撐面緊密貼合，無須錨栓連接。纜風(fēng)繩和吊架及混凝土結(jié)構(gòu)梁與柱相交處連接固定。在安裝好吊架后，需將待吊構(gòu)件與手拉葫蘆掛鉤連接，操控葫蘆使構(gòu)件上升至超過預(yù)埋錨栓頂面20 mm，并旋轉(zhuǎn)構(gòu)件對(duì)準(zhǔn)錨栓，然后讓鋼柱緩降至支撐柱底的混凝土上。校正構(gòu)件的垂直度和水平度后，若所有數(shù)據(jù)都在誤差范圍內(nèi)，則緊固錨栓螺母，完成1 個(gè)鋼柱的吊裝。然后，重復(fù)同樣步驟進(jìn)行其他鋼柱的吊裝[4]。

圖3 通長鋼柱吊裝示意圖（來源：作者自繪）

4）在2 層鋼結(jié)構(gòu)梁板安裝并校正完畢后，還應(yīng)進(jìn)行：第1，需要在基坑內(nèi)手動(dòng)調(diào)緊鋼柱和承臺(tái)之間的地腳螺栓以固定鋼柱。第2，在外包式剛接柱腳預(yù)設(shè)區(qū)域向外砌筑200 mm厚的2 次磚胎模。第3，人工回填并夯實(shí)2 次磚胎模和首次磚胎模之間的區(qū)域。第4，澆筑首層底板、地梁（連接著首次磚胎模）和外包柱腳混凝土。在這個(gè)過程中，還可以同時(shí)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)梁板的吊裝施工，以確保施工進(jìn)度。

4 應(yīng)用效果

與傳統(tǒng)施工方法對(duì)比，鋼通柱有利于材料加工，進(jìn)場快，加快了整體進(jìn)度，避免了大量焊接用電安全事故的發(fā)生[5]。

本文提出的施工方法由于回填作業(yè)提前插入，上方的鋼梁板安裝與下方回填作業(yè)可同時(shí)進(jìn)行，鋼柱校正的時(shí)間對(duì)大面積回填的影響極大減小，工期隨之得到了大幅縮減，為工期緊張的項(xiàng)目提供了指導(dǎo)。尤其是通過兩次砌筑磚胎膜將需要回填作業(yè)的施工區(qū)域進(jìn)行了劃分，將受影響的區(qū)域縮小，待鋼柱校正完成、上層梁板安裝完成后，再回填剩余部分，可以滿足連續(xù)作業(yè)的工期要求，避免了大面積回填土采用機(jī)械對(duì)鋼柱梁板的碰撞傷害造成的安全事故。

5 結(jié)語

傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)工程施工周期相對(duì)較長，對(duì)工程工期的安排和控制影響較大。而鋼通柱加雙層磚胎模的施工方法，通過在鋼通柱上加裝雙層磚胎模，實(shí)現(xiàn)一次性澆筑混凝土，從而大大縮短了施工周期，提高了施工效率。因此，鋼通柱加雙層磚胎模的施工方法為工期緊張、施工效率要求高的工程項(xiàng)目提供了一種實(shí)用的技術(shù)解決方案，可以為工程項(xiàng)目的提前開工、擴(kuò)大施工規(guī)模等提供有力的支持。這種施工方法的適用范圍也非常廣泛，可以在各類建筑結(jié)構(gòu)工程中進(jìn)行應(yīng)用，如住宅建設(shè)、工業(yè)廠房、商業(yè)樓宇、公共建筑等。