鋼管混凝土疊合柱質(zhì)量控制

李義剛

（深圳市九州建設(shè)監(jiān)理有限公司，廣東 深圳 518049）

項(xiàng)目監(jiān)理部將鋼管混凝土疊合柱制安列為第一重難點(diǎn)實(shí)施質(zhì)量監(jiān)控。通過(guò)反復(fù)研討，組織編寫的《鋼管混凝土疊合柱子項(xiàng)工程監(jiān)理實(shí)施細(xì)則》，規(guī)定了明確、嚴(yán)格、可操作的鋼管混凝土疊合柱制安工序報(bào)驗(yàn)監(jiān)控程序和監(jiān)理措施，可簡(jiǎn)單歸納為“嚴(yán)把資質(zhì)審查關(guān)、加工廠考察關(guān)、制安方案審查關(guān)、原材料檢驗(yàn)關(guān)、構(gòu)件出廠檢驗(yàn)關(guān)、現(xiàn)場(chǎng)安裝形位尺寸偏差檢查關(guān)、焊縫檢測(cè)報(bào)告審查關(guān)、混凝土澆筑令簽發(fā)關(guān)等過(guò)程控制的八大關(guān)鍵環(huán)節(jié)”。

1 鋼骨柱施工準(zhǔn)備階段的質(zhì)量控制

1.1 結(jié)合對(duì)加工廠的考察情況，認(rèn)真進(jìn)行鋼管混凝土疊合柱制安分包資質(zhì)審查

在分包資質(zhì)審查以前，項(xiàng)目監(jiān)理部會(huì)同業(yè)主和總包單位，對(duì)分包單位加工廠分別進(jìn)行了實(shí)地考察，考察重點(diǎn)包括工藝裝備、工藝流程，技術(shù)管理體系、工藝管理體系和質(zhì)量管理體系以及生產(chǎn)能力等。質(zhì)量管理體系考察要點(diǎn)為實(shí)驗(yàn)室資質(zhì)、檢驗(yàn)手段、檢驗(yàn)制度及執(zhí)行情況、焊工素質(zhì)(焊工必須經(jīng)考試合格并取得合格證書且必須在其考試合格項(xiàng)目及其認(rèn)可范圍內(nèi)施焊)等；同時(shí)我們還對(duì)分包單位正在施工的類似工程進(jìn)行了實(shí)地考察。綜合評(píng)價(jià)認(rèn)為所選分包單位具有相應(yīng)資質(zhì)和施工能力，同意作為本工程鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)分包單位。

1.2 專項(xiàng)施工方案審查

在圖紙會(huì)審的基礎(chǔ)上，督促施工單位完成專項(xiàng)施工方案審查編報(bào)，同時(shí)要求分包單位按照設(shè)計(jì)圖紙編制每段構(gòu)件加工的工藝文件，該工藝文件須事前報(bào)經(jīng)監(jiān)理、建設(shè)審查批準(zhǔn)，按照經(jīng)批準(zhǔn)的工藝文件進(jìn)行檢驗(yàn)。如在施工中確需變更施工方案或工藝文件的，必須履行嚴(yán)格的審批程序。

1.3 原材料檢驗(yàn)關(guān)

由于本工程總用鋼量較大，總用量接近15000 t，涉及板材厚度 15～50 不等，種類較多，節(jié)點(diǎn)形式較多，經(jīng)項(xiàng)目監(jiān)理部研究，共選取了 7 種節(jié)點(diǎn)形式做了焊接工藝評(píng)定，從技術(shù)上保證了鋼結(jié)構(gòu)工程加工質(zhì)量。原材料板材均經(jīng)見證取樣復(fù)試，復(fù)試合格后方可使用。

1.4 采取積極穩(wěn)妥的措施保證質(zhì)量

本工程地下室中，有 2層與鋼管混凝土疊合柱連接的是普通鋼筋混凝土梁。這里就有鋼筋與鋼柱連接的問(wèn)題。設(shè)計(jì)上是采用鋼筋連接器，即在鋼骨柱上焊接鋼筋套筒，然后在安裝時(shí)將鋼筋擰入套筒內(nèi)。但我們考慮到焊接鋼筋套筒存在兩個(gè)問(wèn)題：一是套筒的可焊性不明確，二是焊接后檢測(cè)問(wèn)題，做拉撥試驗(yàn)也有難度，可能無(wú)法滿足原設(shè)計(jì)圖等強(qiáng)度連接的要求，所以就直接采用了在鋼骨柱上開孔的辦法(當(dāng)然開孔對(duì)鋼板的削弱得到了設(shè)計(jì)院的加強(qiáng)處理)（見圖1、圖2)，這樣就減少了采用鋼筋連接器的不確定性，有利于保證質(zhì)量，還不會(huì)增加工程成本。

圖1 采用鋼筋連接器

圖2 在鋼骨柱上開孔

2 鋼骨柱監(jiān)造的質(zhì)量控制

因項(xiàng)目監(jiān)理部人力所限，沒(méi)有引入工廠建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)備監(jiān)造模式，也就是說(shuō)沒(méi)有委派駐廠監(jiān)造工程師，而是經(jīng)與甲方協(xié)商后，項(xiàng)目監(jiān)理部采取對(duì)構(gòu)件加工廠發(fā)函，提前設(shè)立了一些質(zhì)量見證點(diǎn)。涉及質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)和重要環(huán)節(jié)及工序分批次由廠方提前一天通知我方前往進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理的方式，加上甲方委托的第三方檢測(cè)單位駐廠的焊縫檢測(cè)工程師現(xiàn)場(chǎng)焊縫質(zhì)量把關(guān)(如有焊縫經(jīng)返修后檢測(cè)不合格，須及時(shí)通知監(jiān)理)，最大限度地保障了鋼骨柱加工制作質(zhì)量。

采用這樣一種質(zhì)量控制模式，實(shí)為迫不得已，雖然對(duì)于監(jiān)理來(lái)說(shuō)節(jié)約了成本，但與駐廠監(jiān)造比較，畢竟難以第一時(shí)間獲得相關(guān)質(zhì)量信息和動(dòng)態(tài)，不便于及時(shí)糾正和處理問(wèn)題，我們認(rèn)為如條件許可，應(yīng)盡量派人駐廠監(jiān)造。比如本工程第一批加工的鋼骨柱曾出現(xiàn) 8 根柱部分焊縫二次返修不合格的質(zhì)量問(wèn)題(規(guī)范允許焊縫返修一次)，本著堅(jiān)持質(zhì)量第一的原則，同時(shí)也使分包單位增強(qiáng)質(zhì)量意識(shí)加強(qiáng)質(zhì)量管理，我部和甲方一致決定對(duì)這 8 根柱作出了報(bào)廢處理，為此鋼骨柱構(gòu)件加工企業(yè)承擔(dān)了近70萬(wàn)元的直接經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)然造成此問(wèn)題發(fā)生直接和最重要的原因是施工方?jīng)]有落實(shí)質(zhì)量管理制度，沒(méi)有在第 1 根柱完成后進(jìn)行焊縫檢測(cè)，也就沒(méi)能盡早地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，而是生產(chǎn)加工了 8 根柱后才進(jìn)行檢測(cè)，使個(gè)別問(wèn)題變成了批量問(wèn)題。如有駐廠監(jiān)造，則完全可避免此質(zhì)量事故的發(fā)生。

三是綜合全案證據(jù)，對(duì)認(rèn)定事實(shí)已經(jīng)排除合理懷疑。如果說(shuō)前兩個(gè)條件是純粹的從客觀的事實(shí)和證據(jù)層面解釋證明標(biāo)準(zhǔn)，那么這一條件便是從主觀方便對(duì)法官心證的要求。三個(gè)條件綜合起來(lái)，就是為了校正之前絕對(duì)客觀主義的缺陷。

在處理上述問(wèn)題的時(shí)候，項(xiàng)目監(jiān)理部派人會(huì)同甲方多次到廠方對(duì)構(gòu)件加工中出現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行原因分析總結(jié)，對(duì)于技術(shù)難題的克服給予施工單位力所能及的幫助。因本工程采用箱形鋼骨，其內(nèi)隔板最后一條焊縫必需采用熔嘴電渣焊，而此前鋼骨柱構(gòu)件加工企業(yè)一直沒(méi)有用過(guò)熔嘴電渣焊，既沒(méi)有熔嘴焊機(jī)這種設(shè)備，也沒(méi)有這方面的焊工人才。這種情況即使這么大規(guī)模的鋼骨柱構(gòu)件加工企業(yè)也都存在，是一個(gè)較普遍的現(xiàn)象。也正是如此，很多項(xiàng)目在設(shè)計(jì)時(shí)就將鋼骨型式由箱形改為十字形，避免使用熔嘴焊。鋼骨柱構(gòu)件加工企業(yè)自己很清楚這一點(diǎn)，采取土辦法，即將最后一道焊縫由人工在已成型的柱內(nèi)進(jìn)行施焊，但由于箱形鋼柱截面尺寸有限，工人在柱內(nèi)焊接，施工條件惡劣，又沒(méi)很好地進(jìn)行通風(fēng)，在這樣的情況下，焊接質(zhì)量自然難以保證。對(duì)于此我們當(dāng)然是要求廠方采用熔嘴電渣焊，為此鋼骨柱構(gòu)件加工企業(yè)也專門采購(gòu)了兩臺(tái)焊機(jī)，并請(qǐng)熔嘴焊機(jī)廠方派技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，后經(jīng)焊接加工試驗(yàn)也暴露出焊接質(zhì)量不穩(wěn)定、加工效能低等問(wèn)題。鋼骨柱構(gòu)件加工企業(yè)提出繼續(xù)采用人工焊接的辦法，我們與甲方經(jīng)研究后，考慮實(shí)際情況，同意在適當(dāng)改進(jìn)施工藝和作業(yè)條件的情況下，采用人工焊接。也就是在柱牛腿兩端內(nèi)隔板范圍內(nèi)將一側(cè)面板做局部預(yù)留，待最后一條焊縫焊完后，再將蓋板焊上。當(dāng)然這樣做就必然會(huì)增加幾道焊縫，但是也建立在符合相關(guān)驗(yàn)收規(guī)范的基礎(chǔ)上的，主要是指面板拚板尺寸不小于300，相臨面板焊縫錯(cuò)縫長(zhǎng)度不小于200。

此后，鋼骨柱構(gòu)件出廠質(zhì)量明顯提高，沒(méi)有再出現(xiàn)過(guò)不合格情況，并一直處于穩(wěn)定的狀態(tài)。對(duì)于8 根柱的報(bào)廢處理，施工單位不僅沒(méi)有了抵觸情緒，鋼骨柱構(gòu)件加工企業(yè)還由衷感謝我方嚴(yán)格把關(guān)和盡心幫助的舉措，促使他們改進(jìn)了工藝和質(zhì)量管理水平。

3 鋼骨柱現(xiàn)場(chǎng)安裝的質(zhì)量控制

為了有效控制好鋼骨柱現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量，監(jiān)理部事前用《監(jiān)理聯(lián)系單》的形式再次書面強(qiáng)調(diào)現(xiàn)場(chǎng)安裝及報(bào)驗(yàn)程序：吊裝(通知監(jiān)理旁站)→對(duì)中及垂直度校正→自檢合格→墊板點(diǎn)焊→報(bào)監(jiān)理復(fù)查合格、簽發(fā)《準(zhǔn)許焊接令》→對(duì)接面焊接(通知監(jiān)理旁站)→扭曲校正、垂直度復(fù)?！絺麢z測(cè)(通知監(jiān)理旁站)→工藝附件割除→整體終?！O(jiān)理驗(yàn)收→鋼筋安裝完成、自檢合格→報(bào)監(jiān)理復(fù)查合格、簽發(fā)混凝土澆筑令。在整個(gè)監(jiān)控程序中，重點(diǎn)控制吊裝、校正、施焊、探傷檢測(cè)、簽發(fā)混凝土澆筑令等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

3.1 吊 裝

在鋼骨柱現(xiàn)場(chǎng)吊裝之前，首先是底座的預(yù)埋，預(yù)埋的準(zhǔn)確性當(dāng)然是非常重要的，這點(diǎn)不必強(qiáng)調(diào)，相信監(jiān)理工程師都會(huì)注意到這一點(diǎn)。依我們的經(jīng)驗(yàn)這里要強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn)，提請(qǐng)大家在類似工程的監(jiān)理中注意，一是底座用于固定鋼骨柱的螺栓應(yīng)盡可能長(zhǎng)點(diǎn)，應(yīng)留有余地；二是首根柱柱底的二次灌漿是個(gè)非常重要的工序，灌漿的技術(shù)方法決定成敗。二次灌漿一般會(huì)選用成品灌漿料，其主要成份為石英砂、高強(qiáng)水泥及外加劑等，現(xiàn)場(chǎng)按說(shuō)明書加一定比例水調(diào)制而成。為確保灌漿一次成功，強(qiáng)烈建議要做模擬試驗(yàn)。

安裝前必須取得基礎(chǔ)段驗(yàn)收的合格資料，內(nèi)容包括軸線、標(biāo)高(關(guān)系到梁筋的穿孔筋標(biāo)高)、預(yù)埋螺栓位置等，并復(fù)核是否符合圖紙要求。對(duì)因堆放不合理和運(yùn)輸不合理等因素造成的變形超差的構(gòu)件進(jìn)行校正。清除構(gòu)件表面的油污、泥砂、灰塵等雜物。

鋼骨的安裝主要解決好關(guān)鍵的三個(gè)問(wèn)題：鋼骨四個(gè)側(cè)面的構(gòu)件軸線必須與土建軸線重合；鋼骨四個(gè)面的垂直度必須符合要求；安裝段與基礎(chǔ)段的截面重合。

為此，構(gòu)件在吊裝就位時(shí)必須考慮上述三項(xiàng)因素，通過(guò)經(jīng)緯儀不斷調(diào)整，以達(dá)到最理想效果。就位后在焊接時(shí)，要同進(jìn)使用兩臺(tái)經(jīng)緯儀，從兩個(gè)相垂直的軸線方向進(jìn)行監(jiān)控，并采用對(duì)稱交叉分層的焊接方法。在焊接過(guò)程中要及時(shí)交流監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)稱交叉分層的焊接方法及時(shí)找正，消除溫差變形的影響，確保成型后構(gòu)件的軸線位置、垂直度、上下段錯(cuò)邊及標(biāo)高符合要求，鋼管柱安裝的允許偏差應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。

3.2 校 正

鋼骨柱本身是高建鋼板經(jīng)工廠加工、焊接組合為按 6 m及 8.4 m 分段的箱形構(gòu)件，再經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)逐層逐段依次對(duì)接，整根鋼骨柱就表現(xiàn)出不同程度的“柔性”?！叭嵝浴逼鹨蛴跇?gòu)件組合偏差、現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接偏差、焊接形變等。因此，校正環(huán)節(jié)至關(guān)重要，且難度較大。出廠前的構(gòu)件校正，是現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接安裝校正的基礎(chǔ)。

現(xiàn)場(chǎng)吊裝就位構(gòu)件對(duì)接安裝的校正包括：軸線位置校正(保證整個(gè)樓層柱網(wǎng)中每根鋼骨柱的準(zhǔn)確位置、及縱橫方向軸線間的軸線尺寸)；對(duì)中校正(翼緣、腹板對(duì)接偏差校正)；垂直度校正；扭曲度校正等。

監(jiān)理部要求現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接過(guò)程要進(jìn)行 3 次校正。

就位校正：主要進(jìn)行軸線位置校正、對(duì)中校正和垂直度校正。首先校正柱網(wǎng)中四大角的鋼骨柱，然后在其頂端用線控制該層所有鋼骨柱的軸線尺寸。必須保證鋼骨柱的翼緣、腹板對(duì)接偏差、垂直度偏差、牛腿標(biāo)高偏差、焊縫高度偏差等嚴(yán)格控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)。

焊接后的校正：主要進(jìn)行扭曲校正和垂直度再校正。

工藝附件割除后的終校：進(jìn)行混凝土澆筑前的整體復(fù)核校正。

3.3 焊 接

鋼骨柱就位后先點(diǎn)焊、校正，在自檢合格的基礎(chǔ)上報(bào)監(jiān)理驗(yàn)收、簽發(fā)《準(zhǔn)許焊接令》，方可正式實(shí)施對(duì)接面焊接。焊接前，監(jiān)理工程師一一復(fù)核檢查現(xiàn)場(chǎng)施焊人員上崗證，現(xiàn)場(chǎng)持證焊工必須在其考試合格項(xiàng)目及其認(rèn)可范圍內(nèi)施焊。這里強(qiáng)調(diào)的是，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的焊接施工，我們不僅僅局限于焊工持證上崗方面，而是更加注重實(shí)際技能的要求上。在現(xiàn)場(chǎng)焊工首次施焊前進(jìn)行焊工考試，也就是在正式施焊前進(jìn)行構(gòu)件外的模擬焊接，然后對(duì)模擬焊件進(jìn)行見證送檢，只有檢測(cè)合格后才允許該焊工對(duì)構(gòu)件正式施工。這種考試將不定期進(jìn)行，新到焊工同樣必須得通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)考試合格后方可上崗。

至于焊接時(shí)，當(dāng)然是由兩人同時(shí)對(duì)稱施焊，以減小鋼骨柱不對(duì)稱形變引起的扭曲。

3.4 探 傷

鋼骨柱焊接完成 24 h 后進(jìn)行超聲波檢測(cè)，監(jiān)理工程師現(xiàn)場(chǎng)復(fù)驗(yàn)焊縫探傷人員的上崗證，并旁站見證探傷全過(guò)程。本工程的現(xiàn)場(chǎng)焊縫基本上都是一級(jí)焊縫，所以是全檢。

3.5 簽發(fā)澆筑令

施工單位必須報(bào)送鋼骨柱焊縫檢測(cè)合格的正式報(bào)告，監(jiān)理工程師方可簽署混凝土澆筑令。當(dāng)然對(duì)于鋼骨柱外面的鋼筋及模板則是按普通鋼筋混凝土工程進(jìn)行質(zhì)量控制的。

4 鋼骨柱混凝土澆筑

本工程從地下 2層至 5層每節(jié)鋼骨柱高為6 m，以上部分為兩個(gè)樓層一節(jié) 8.4 m。由于每節(jié)柱內(nèi)有多達(dá) 5 道加勁隔板，每道隔板中間最大圓洞口為D800，因而在混凝土澆筑過(guò)程中，難免會(huì)在隔板四個(gè)角部產(chǎn)生氣泡，造成混凝土不密實(shí)，形成質(zhì)量隱患。如何將氣泡大小控制在允許的范圍內(nèi)就顯得尤其重要，而鋼柱內(nèi)氣泡大小以目前手段是無(wú)法檢測(cè)的。我們決定做現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)，混凝土澆筑完成后再打開檢查。這樣比較直觀，但成本很高?？紤]到本工程總包單位曾經(jīng)在類似施工時(shí)模擬過(guò)，掌握有相關(guān)數(shù)據(jù)，同時(shí)深圳類似工程也有模擬的數(shù)據(jù)，加上我們?cè)谑┕r(shí)的現(xiàn)場(chǎng)觀察，覺(jué)得以目前 6 m的柱高及流動(dòng)性、抗離散性比較好的C70 混凝土，還是能夠控制氣泡大小形成的。事實(shí)上通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)觀察結(jié)果也是這樣。但面對(duì)進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)層 8.4 m的柱高，就絕對(duì)不能掉以輕心。我們決定首先提高混凝土的性能著手，即采用 C60 自密式混凝土。由于其良好的擴(kuò)展性、抗離散性和填充性，能夠提高混凝土澆筑質(zhì)量。在自密實(shí)混凝土施工時(shí)，我們采用高拋免震輔以局部?jī)?nèi)振搗的方法(要求高拋高最大自由落下高度宜在 5 m 以下，加勁隔板處及柱頂 2 m 內(nèi)須采用內(nèi)振搗，最后清除表面浮漿)；對(duì)于C70 普通混凝土，我們準(zhǔn)備采用輔助以串筒澆筑的方式，以解決混凝土澆筑高度過(guò)大有可能發(fā)生離析的問(wèn)題。同時(shí)，經(jīng)設(shè)計(jì)驗(yàn)算將隔板四個(gè)角 50 開孔子擴(kuò)大為70；另外還編有鋼管混凝土專項(xiàng)施工方案，輔以許多具體的施工技術(shù)措施，能夠保證澆筑質(zhì)量。

這里需要著重強(qiáng)調(diào)的是，由于我們的鋼骨柱截面尺寸不是非常大，盡管柱內(nèi)混凝土的抗收縮性沒(méi)做首要考量，但在混凝土試配時(shí)也有無(wú)收縮性這方面的要求。

5 質(zhì)量驗(yàn)收

據(jù)悉，當(dāng)前鋼骨柱在我國(guó)亦屬新穎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，國(guó)家還沒(méi)有成熟、完整的相關(guān)施工工藝技術(shù)規(guī)程、質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范和質(zhì)量驗(yàn)收記錄用表。對(duì)于鋼骨柱內(nèi)混凝土質(zhì)量驗(yàn)收，雖然在《鋼管混凝土工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》征求意見稿中，檢測(cè)上有錘擊法和超聲波法，但錘擊法只適合鋼板厚度 20 以內(nèi)的檢測(cè)，而用超聲波法，到目前為止我們咨詢過(guò)深圳市較知名的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，還沒(méi)有這方面的實(shí)踐，因?yàn)榧炔荒軐?duì)其抽芯檢測(cè)，也無(wú)法進(jìn)行回彈檢測(cè)，所以現(xiàn)在深圳市場(chǎng)上尚沒(méi)有對(duì)其有針對(duì)性的檢測(cè)手段。當(dāng)前通常還只是通過(guò)所留混凝土試塊來(lái)做質(zhì)量驗(yàn)收的依據(jù)，當(dāng)然是要多留標(biāo)養(yǎng)和同條件試塊。這一點(diǎn)也正凸顯出鋼骨柱混凝土施工質(zhì)量在技術(shù)的保證上的重要性，因?yàn)橐坏┏霈F(xiàn)質(zhì)量缺陷難以被發(fā)現(xiàn)。因?yàn)楸话l(fā)現(xiàn)的問(wèn)題會(huì)得到處理而不會(huì)成為問(wèn)題；沒(méi)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題才是真正的問(wèn)題，才是最可怕的，因而是一定要避免出現(xiàn)的。

我們將鋼骨柱中的“鋼骨”納入鋼結(jié)構(gòu)范疇，而剩下的“柱”納入普通混凝土結(jié)構(gòu)范疇，按鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量驗(yàn)收記錄用表和混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量驗(yàn)收記錄用表相結(jié)合的方式，規(guī)定了本鋼骨柱子項(xiàng)工程的質(zhì)量驗(yàn)收表格，解決了驗(yàn)收表格空白的難題。