復(fù)雜勁性預(yù)應(yīng)力梁柱節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)

齊旭燕

中鐵北京工程局集團(tuán)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(qū)，是集鐵路客運(yùn)、城市軌道、市區(qū)公交、出租車(chē)、私家車(chē)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(yù)應(yīng)力混凝土梁及勁性鋼骨混凝土柱，在梁柱節(jié)點(diǎn)處，鋼筋排布密集、等級(jí)高，且與預(yù)應(yīng)力筋交叉作業(yè)，普通鋼筋與疊合柱采用不同方式連接。其預(yù)應(yīng)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(jí)鋼筋），下鐵42φ36 mm鋼筋（二級(jí)鋼筋）；而2 700 mm×2 500 mm梁配筋為上鐵54φ36 mm鋼筋（二級(jí)鋼筋），下鐵54φ36 mm鋼筋（二級(jí)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(jí)鋼筋），梁柱節(jié)點(diǎn)處鋼筋密集。

2 施工難點(diǎn)與方案選擇

在勁性預(yù)應(yīng)力梁柱節(jié)點(diǎn)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(fù)雜節(jié)點(diǎn)處普通鋼筋的連接、預(yù)應(yīng)力筋的穿行是施工中的難題[1-3]。施工中通過(guò)BIM技術(shù)，對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行施工模擬（圖1），施工前對(duì)梁柱鋼筋位置進(jìn)行排布，采用在疊合柱鋼管上開(kāi)洞直接通過(guò)、鋼筋彎折后繞行通過(guò)和接駁器連接這3種方式進(jìn)行施工（圖2）。同時(shí)合理安排各工序之間的施工順序，利用自行研發(fā)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(zhì)量。

圖1 預(yù)應(yīng)力梁柱節(jié)點(diǎn)BIM模擬

圖2 梁柱節(jié)點(diǎn)局部

3 施工工藝流程及要點(diǎn)

3.1 工藝流程

BIM技術(shù)對(duì)主次梁節(jié)點(diǎn)排布模擬→疊合柱開(kāi)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(yù)應(yīng)力鋼筋或埋設(shè)波紋管→鋼筋綁扎→預(yù)應(yīng)力梁施工→放置保護(hù)層墊塊→清理、驗(yàn)收

3.2 施工要點(diǎn)

3.2.1 BIM技術(shù)對(duì)主次梁節(jié)點(diǎn)排布模擬

在施工前，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙利用BIM技術(shù)預(yù)先對(duì)需要穿過(guò)和繞過(guò)疊合柱的鋼筋、波紋管、螺旋筋、錨具、喇叭口等進(jìn)行施工模擬，提前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬，找出施工控制要點(diǎn)。施工時(shí)，嚴(yán)格按照?qǐng)D紙上的排布位置進(jìn)行施工，確保預(yù)應(yīng)力波紋管及鋼筋位置。

3.2.2 疊合柱開(kāi)孔

在疊合柱加工制作前，根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)鋼結(jié)構(gòu)圖紙進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，在疊合柱與鋼筋混凝土梁節(jié)點(diǎn)處水平和垂直2個(gè)方向上，對(duì)安裝波紋管的位置進(jìn)行開(kāi)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?qǐng)D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(zhì)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(jù)鋼柱曲面弧度切成斜面，使工人施焊時(shí)襯絲四周均可與疊合柱全熔透焊接，增加焊接長(zhǎng)度，有效調(diào)整焊接位置并保證焊接施工質(zhì)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(zhǎng)套絲的鋼筋，鋼筋擰入套筒內(nèi)1/2套筒長(zhǎng)，作為控制接駁器焊接角度的控制線(xiàn)，可以防止接駁器焊接角度偏差大造成梁縱筋無(wú)法安裝的情況發(fā)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(shè)完畢和疊合柱吊裝就位后，進(jìn)行框架梁縱筋連接，在最后一根鋼筋安裝時(shí)，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(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)自身連接起拱，而鋼筋較短將導(dǎo)致套筒連接無(wú)法到達(dá)有效長(zhǎng)度。因此現(xiàn)場(chǎng)鋼筋加工經(jīng)計(jì)算及試驗(yàn)數(shù)據(jù)，將一端鋼筋套絲長(zhǎng)度由“1/2套筒長(zhǎng)度＋偏差值”改為“套筒長(zhǎng)度＋偏差值”，另一端鋼筋仍按原套絲長(zhǎng)度（1/2套筒長(zhǎng)度＋偏差值）加工。安裝前，將鎖母與整個(gè)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(jìn)入自由鋼筋端部，最終達(dá)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(shí)物

3.2.5 穿預(yù)應(yīng)力鋼筋或埋設(shè)波紋管

梁主筋安裝完畢后，穿預(yù)應(yīng)力鋼筋，對(duì)于不適宜穿預(yù)應(yīng)力鋼筋的，應(yīng)埋設(shè)波紋管。梁箍筋在穿預(yù)應(yīng)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(huà)主次梁箍筋間距線(xiàn)，擺放好主梁箍筋，穿主梁的下鐵鋼筋并與箍筋臨時(shí)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(shí)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(yīng)交錯(cuò)綁扎，梁箍筋綁扎采用套扣法。

3.2.7 預(yù)應(yīng)力梁施工

施工時(shí)合理安排施工順序，避免出現(xiàn)返工現(xiàn)象，根據(jù)施工圖紙預(yù)應(yīng)力筋曲線(xiàn)矢高的要求，除設(shè)計(jì)要求矢高控制點(diǎn)需設(shè)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(xiàn)距梁底的高度減去波紋管半徑。

波紋管鋪設(shè)時(shí)，管與管之間的接頭采用大一號(hào)的波紋管進(jìn)行連接，每根接頭管長(zhǎng)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(hào)的波紋管內(nèi)，然后用膠帶將接口密封好。

3.2.8 保護(hù)層墊塊放置

鋼筋保護(hù)層厚25 mm，保護(hù)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(cè)面放置保護(hù)層墊塊，縱向間距1 500 mm。

4 質(zhì)量控制

1）鋼筋焊接接頭和機(jī)械連接接頭按規(guī)定選取試件，其機(jī)械性能應(yīng)符合相關(guān)驗(yàn)收的專(zhuān)門(mén)規(guī)定。對(duì)接頭的每一驗(yàn)收批，必須在工程結(jié)構(gòu)中隨機(jī)截取3個(gè)接頭試件做抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)，并按設(shè)計(jì)要求的接頭等級(jí)進(jìn)行評(píng)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(xiàn)位移不大于0.1d，且不大于2 mm。無(wú)橫向裂紋和燒傷，焊包均勻。

3）機(jī)械連接接頭處，鋼筋軸線(xiàn)位移不大于0.1d，且不大于2 mm。

4）鋼筋絲頭長(zhǎng)度公差應(yīng)為0～2p（p為螺距）；安裝接頭時(shí)可用管鉗扳手?jǐn)Q緊，應(yīng)使鋼筋絲頭在套筒中央位置相互頂緊，對(duì)套筒冷擠壓連接時(shí)，套筒內(nèi)不得留有空隙，安裝后的外露螺紋不超過(guò)2p。

5）當(dāng)梁主筋采用雙排布置時(shí)，2排鋼筋之間應(yīng)墊以φ25 mm的短鋼筋頭，間距2 000 mm。

5 結(jié)語(yǔ)

梁柱節(jié)點(diǎn)處通過(guò)采用在疊合柱鋼管上開(kāi)洞直接通過(guò)、鋼筋彎折后繞行通過(guò)和接駁器連接的方式[4-5]，確保了工程質(zhì)量。采用接駁器連接時(shí)，在接駁器與疊合柱連接的過(guò)程中采用了增加鋼筋襯絲的方法，提高了焊接合格率，節(jié)省了材料費(fèi)及人工費(fèi)，節(jié)約了工期，社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益顯著，為濱海高鐵客站的順利開(kāi)通奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。