鋼管混凝土柱柱腳插入+外包組合施工技術(shù)

□文/隋杰明 張俊鵬 亓立剛 黎佩奇

□張俊鵬、亓立剛、黎佩奇/中國建筑第八工程局有限公司天津分公司。

鋼管混凝土柱柱腳插入+外包組合施工技術(shù)

□文/隋杰明 張俊鵬 亓立剛 黎佩奇

在新一代運(yùn)載火箭靜力分離試驗(yàn)廠房超大空間單層排架結(jié)構(gòu)工程中，鋼管混凝土格構(gòu)柱為群樁獨(dú)立承臺基礎(chǔ)，采用常規(guī)的埋入式施工工藝難度較大且不經(jīng)濟(jì)；根據(jù)工程現(xiàn)場的實(shí)際條件，進(jìn)行了相關(guān)的理論分析，考慮了各種可能的影響因素和不利情況，詳細(xì)制定了鋼管混凝土柱柱腳“插入+外包”組合施工方案。文章對該方案加以詳細(xì)介紹。

鋼管混凝土格構(gòu)柱；單層排架結(jié)構(gòu)；群樁獨(dú)立承臺；插入+外包式柱腳；剛接；內(nèi)撐

工程概況

新一代運(yùn)載火箭靜力分離試驗(yàn)廠房占地面積約8036m2，建筑高度 55.35m，橫跨寬 45m，縱向長 108m，主要功能為中國運(yùn)載火箭靜力分離試驗(yàn)技術(shù)研究用房。場地靜止水位埋深0.20～0.50m，地下水屬于潛水類型，主要由大氣補(bǔ)給，以蒸氣形式排放，土質(zhì)屬于典型軟土類型，地面至-8.0m天然土均為粉質(zhì)粘土或淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，以下部分主要為粉質(zhì)粘土或粉土。

工程結(jié)構(gòu)形式為單層鋼管混凝土排架結(jié)構(gòu)；柱體為4根直徑600mm的鋼管混凝土柱組合構(gòu)成的格構(gòu)柱形式，共24組，鋼管柱內(nèi)采用強(qiáng)度等級為C40的微膨脹自密實(shí)混凝土；基礎(chǔ)形式為柱下群樁獨(dú)立承臺基礎(chǔ)，每個獨(dú)立承臺基礎(chǔ)樁由24根450mm×450mm方樁組成，樁長28m，承臺結(jié)構(gòu)尺寸共3種類型，分別為5.2 m×9.2m、4.8m×8.4m、5.2m×7.2m，基礎(chǔ)埋深 3.700 m，承臺橫向間距1.0～2.0m，縱向間距45.0m。鋼管格構(gòu)柱分 4次吊裝，長度分別為 10.2、18、15、12.8m，其中首節(jié)柱埋入承臺700mm，承臺上部混凝土外包柱腳高度為2150mm。見圖1。

格構(gòu)柱基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案及施工難點(diǎn)

因?yàn)殇摴芑炷粮駱?gòu)柱首節(jié)柱為主體結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件，是其上部47.85m高結(jié)構(gòu)的唯一支撐部分，其定位的準(zhǔn)確性和可靠性直接影響到整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，因此首節(jié)柱安裝必須準(zhǔn)確，柱腳剛接必須可靠。由于每組首節(jié)鋼管格構(gòu)柱較長，體積較大，吊裝、穩(wěn)固、微調(diào)難度較大，因此，采用何種有效的措施或工藝方法，確保格構(gòu)柱首節(jié)柱基礎(chǔ)可靠連接、定位、垂直度的準(zhǔn)確是此工程鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

目前，圓鋼管混凝土柱剛接柱腳構(gòu)造的主要方式包括插入式、外包式與埋入式。由于本工程為罕見的超大空間單層鋼結(jié)構(gòu)廠房，對鋼管格構(gòu)柱的剛度要求非常大，因此在設(shè)計(jì)中，格構(gòu)柱柱腳采用埋入式與外包式相結(jié)合的剛接方式。見圖2。

施工工藝

以4.8m×8.4m×1.5m群樁獨(dú)立承臺為例，介紹鋼管混凝土格構(gòu)柱首節(jié)柱安裝、定位、調(diào)垂等過程。

工藝原理

依據(jù)埋入+外包式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式，采用基礎(chǔ)預(yù)留杯口，先將結(jié)構(gòu)柱體組立固定在設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后杯口用細(xì)石混凝土灌實(shí)的插入式柱腳施工工藝，再結(jié)合外包式柱腳施工方法進(jìn)行施工。

工藝流程

基礎(chǔ)墊層施工完畢—綁扎承臺及外包柱腳鋼筋—首次澆注混凝土預(yù)留杯口—杯口內(nèi)標(biāo)高找平—吊裝格構(gòu)柱首節(jié)柱—測量、校正定位、垂直度—澆注混凝土。

特殊部位處理

（1）快易收口網(wǎng)在預(yù)留杯口中的使用。根據(jù)上述工藝流程的特點(diǎn)，需在杯口四周做吊模，由于杯口內(nèi)側(cè)設(shè)有外包柱腳鋼筋且較密，若采用木模，拆模困難，經(jīng)分析，采用快易收口網(wǎng)進(jìn)行吊模既操作方便，又克服了拆模困難的難題。為避免混凝土漿體滲漏，采用雙層快易收口網(wǎng)且支設(shè)在外包柱腳外側(cè)確保杯口尺寸。見圖3。

（2）預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)撐保證杯口尺寸。鋼管柱直徑600 mm，栓釘長度100mm，為確保杯口內(nèi)外包柱腳鋼筋定位準(zhǔn)確，防止鋼筋在混凝土澆注過程中錯位，保證鋼管柱預(yù)埋空間尺寸，采用5#角鋼預(yù)制810mm×810mm內(nèi)撐支架，在支撐完畢后，混凝土澆注前后對支架定位進(jìn)行測量，即內(nèi)撐定位支架的中間線（405mm點(diǎn)）與承臺中間控制線重合，發(fā)現(xiàn)不在同一立面上，需進(jìn)行調(diào)整后進(jìn)行下道工序。

（3）楔形墊塊調(diào)整19t柱體垂直度。在鋼管格構(gòu)柱吊裝前，在杯口底板先測量畫出格構(gòu)柱四肢鋼管位置線，然后每肢鋼管位置線上放置兩組15mm×150mm×200mm鋼板與長150mm，寬50mm的楔形墊塊，墊塊在鋼管柱位置上的標(biāo)高必須一致，即為柱底板標(biāo)高；格構(gòu)柱就位后定位偏差或垂直度偏差,采用坐在承臺上頂部支撐點(diǎn)設(shè)在格構(gòu)柱底排綴桿上的4個頂重10t千斤頂及杠桿進(jìn)行微調(diào)。

施工效果

待鋼管混凝土格構(gòu)柱首節(jié)柱整體全部施工完畢后對其定位及垂直度進(jìn)行測量，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見圖5。

參照GB50205—2001《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》附錄E鋼結(jié)構(gòu)安裝的允許偏差，24組格構(gòu)柱安裝均滿足規(guī)范要求。

結(jié)語

實(shí)踐證明，埋入+外包組合施工技術(shù)可行，工期、成本降低效果明顯且操作簡便，為類似大型鋼結(jié)構(gòu)工程的施工提供了相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，對同類工程具有一定的借鑒和推廣作用。

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TU745.7

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1008-3197（2010）06-18-02

2010-10-08

隋杰明/男，1982年出生，工程師，中國建筑第八工程局有限公司天津分公司，從事工程技術(shù)管理工作。

□張俊鵬、亓立剛、黎佩奇/中國建筑第八工程局有限公司天津分公司。