大截面現(xiàn)澆型鋼混凝土斜柱結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

吳忠強(qiáng)

（上海建工七建集團(tuán)有限公司，上海 200050）

在超高層建筑施工中，主體結(jié)構(gòu)施工需要嚴(yán)格保證施工質(zhì)量，特別是特殊結(jié)構(gòu)的施工，既應(yīng)當(dāng)保證特殊結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，也應(yīng)當(dāng)考慮其施工方法，保證施工方法操作上的可行性。本工程在大截面混凝土現(xiàn)澆型鋼混凝土斜柱結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程中，對(duì)傳統(tǒng)施工方法中的混凝土施工、模板排架施工以及腳手架施工等工藝進(jìn)行了優(yōu)化，使得更加適用特殊結(jié)構(gòu)施工過(guò)程，保證施工質(zhì)量，也在施工工藝上進(jìn)行了創(chuàng)新，如增設(shè)鋼骨臨時(shí)支撐，使得其在施工過(guò)程中的穩(wěn)定性得到保證，同時(shí)也保障了施工人員的安全。

1 工程概況

張江中區(qū)單元57-01 地塊項(xiàng)目為集辦公、配套商業(yè)功能為一體的核心商務(wù)區(qū)城市綜合體項(xiàng)目。地上包括1 棟超高層辦公塔樓，其兩側(cè)有兩棟3～4 層裙樓（商業(yè)樓及交易中心）。辦公塔樓及商業(yè)裙房地下設(shè)整體滿鋪3 層地下室，局部地下一層設(shè)置夾層，用地面積17 252m2，建筑面積264 030m2，其中1#超高層辦公塔樓地上59 層，建筑高度320m，結(jié)構(gòu)形式采用型鋼混凝土-框架核心筒結(jié)構(gòu)。

如圖1 所示，外框含有16 型鋼混凝土柱，其中8 根邊柱為型鋼混凝土斜柱，內(nèi)置H 型鋼，斜柱尺寸為1 400mm×2 000mm，傾斜角度為76°，F(xiàn)1～F2 層斜進(jìn)3 471mm，F(xiàn)3～F10 均斜進(jìn)1 116mm，共計(jì)13 140mm。斜柱F2 層外框樓面挑空，即斜柱豎向無(wú)水平支撐的高度范圍達(dá)14m。

圖1 塔樓外框斜柱示意圖

2 工程難點(diǎn)

1）由于塔樓F2 層無(wú)水平結(jié)構(gòu)，故斜柱F1～F2 層整體長(zhǎng)達(dá)14m，其鋼骨施工、模板排架支設(shè)、混凝土施工是施工難點(diǎn)。

2）由于F1～F2 層斜柱內(nèi)型鋼為一整體，故型鋼放置后，混凝土澆筑前及澆筑時(shí)，其穩(wěn)定性難以保證。

3）由于斜柱整體長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，需進(jìn)行分段施工，導(dǎo)致施工工期延長(zhǎng)，鋼骨裸露時(shí)間變長(zhǎng)，增加了施工安全的不確定性。

4）斜柱不同于普通的結(jié)構(gòu)柱，造成其混凝土澆筑后振搗難度大大增加，難以保證混凝土的施工質(zhì)量。

3 斜柱型鋼施工

3.1 臨時(shí)支撐

本工程斜柱內(nèi)型鋼為雙H 型鋼，其截面形式 為H600mm×1 000mm×70mm×70mm，長(zhǎng)14m，吊裝重量為23.3t。

由于型鋼安裝后，柱體本身并未澆筑混凝土，還需進(jìn)行鋼筋及模板等施工工序，為保證型鋼的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，以及保證施工人員的安全，斜柱內(nèi)型鋼安裝時(shí)采用□400mm×400mm×20mm 型鋼柱作為臨時(shí)支撐（圖2），臨時(shí)支撐的上部通過(guò)兩塊鋼板與斜柱內(nèi)型鋼牛腿焊接固定。臨時(shí)支撐的下部需預(yù)先設(shè)置埋件固定在首層底板上，鋼柱吊裝到位通過(guò)臨時(shí)支撐進(jìn)行臨時(shí)固定，邊吊邊校，滿足精度要求后進(jìn)行鋼梁的吊裝形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體系。

圖2 臨時(shí)支撐示意圖

3.2 鋼柱吊裝

鋼柱采用四點(diǎn)吊并通過(guò)神仙葫蘆進(jìn)行調(diào)整，鋼柱吊裝到位通過(guò)臨時(shí)支撐進(jìn)行臨時(shí)固定。鋼柱上預(yù)先設(shè)置上操作平臺(tái)。待鋼柱吊裝到位后，及時(shí)進(jìn)行柱間鋼梁與臨時(shí)支撐鋼柱的焊接永久連接，形成穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)體系，鋼梁上設(shè)置有焊接吊籠和生命繩作為梁上行走和作業(yè)安全措施。具體施工流程如下。

1）流程一如圖3(a)所示：外框先吊角柱，再斜柱分段為兩層一節(jié)，鋼柱采用四點(diǎn)吊并通過(guò)神仙葫蘆進(jìn)行調(diào)整，鋼柱吊裝到位通過(guò)臨時(shí)支撐進(jìn)行臨時(shí)固定。鋼柱上預(yù)先設(shè)置上操作平臺(tái)。

2）流程二如圖3(b)所示：外框斜柱吊裝到位后，及時(shí)進(jìn)行柱間鋼梁與樓層鋼梁的安裝，形成穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)體系，鋼梁上設(shè)置有焊接吊籠和生命繩作為梁上行走和作業(yè)安全措施。

3）流程三如圖3(c)所示：待F1～F2 鋼柱和鋼梁施工完成后，進(jìn)行臨時(shí)支撐的拆除。然后進(jìn)行勁性柱鋼筋綁扎、模板支設(shè)加固、排架腳手搭設(shè)及混凝土澆筑施工。

圖3 鋼柱吊裝施工流程示意圖

4 斜柱支撐體系

本工程勁性斜柱主要規(guī)格為1 400mm×2 000mm，采用黑模+定型化卡箍進(jìn)行加固，并在周邊采用?48mm×3.0mm 鋼管滿堂設(shè)置落地鋼管扣件排架體系，高度23m(圖4)。

圖4 斜柱支撐及模板體系示意圖

待鋼筋驗(yàn)收通過(guò)后，即可對(duì)柱體進(jìn)行封模工序，封模的模板為厚15mm 的優(yōu)質(zhì)黑模板，并采用40mm×90mm 方木作為豎龍骨采，間距250mm，橫向龍骨采用定型化卡箍@350，并相錯(cuò)隨著雙拼?48mm×3.0mm 鋼管抱箍形式與斜撐連接，間距900mm，具體數(shù)據(jù)均依據(jù)計(jì)算書驗(yàn)算通過(guò)后所得。

柱體模板安裝施工時(shí)，需先在結(jié)構(gòu)頂板板面上進(jìn)行彈線施工，縱橫軸線立柱邊線應(yīng)保證位置精確，隨后柱體鋼筋綁扎施工，最后再進(jìn)行封模，且立柱模板與鋼筋間應(yīng)設(shè)置砂漿保護(hù)層墊塊，以避免鋼筋與模板相碰，從而導(dǎo)致露筋等缺陷。柱模板外側(cè)采用?48mm、壁厚3.0mm 的鋼管、40mm×90mm 的方木及M16 止水對(duì)拉螺栓進(jìn)行拉結(jié)，各立柱模板箍間采用鋼管與平臺(tái)排架相互連接，以增強(qiáng)穩(wěn)定性。

在柱子模板的底部設(shè)置1 個(gè)300mm×300mm的清掃孔，將柱模內(nèi)清理干凈，封閉清掃口，辦理柱模預(yù)檢。

柱鋼筋綁扎高處作業(yè)應(yīng)設(shè)置臨時(shí)腳手架，腳手架應(yīng)滿足相關(guān)技術(shù)及安全要求，可由周邊排架體系兼顧。

斜柱共計(jì)分為3 段施工，第一段與第二段長(zhǎng)4.5m，第三段長(zhǎng)5m，斜柱砼等級(jí)為C70。

5 斜柱混凝土施工

5.1 斜柱鋼骨內(nèi)振搗

由于柱體傾斜，從而使得混凝土澆筑施工時(shí)振搗難度大大增加，故在混凝土澆搗前，需將1根直徑為150mm 的硬質(zhì)膠提前插入斜柱柱體內(nèi)，并且提前在膠管表面開設(shè)一道凹槽，凹槽的寬度應(yīng)為100mm，隨后將振搗棒插入凹槽內(nèi)（圖5）。為加強(qiáng)振搗效果，選用作用半徑較大的R70 振搗棒，待混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)當(dāng)隨澆隨搗，振搗時(shí)應(yīng)將振搗棒放在槽內(nèi)，并且隨著混凝土澆筑的進(jìn)行，振搗棒應(yīng)與膠管一同提升，從而使振搗棒始終處于膠管內(nèi)。同時(shí)膠管作為串筒，向下輸送座底砂漿和底部混凝土。

圖5 斜柱型鋼內(nèi)振搗棒布置示意圖

根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，為保證斜柱施工質(zhì)量及外表的美觀，應(yīng)當(dāng)將混凝土拌和物的坍落度嚴(yán)格控制在210～230mm 間，同時(shí)其擴(kuò)展度也應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制在 370～450mm 間?；炷吝\(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)當(dāng)在澆筑前對(duì)其落度和擴(kuò)展度進(jìn)行檢測(cè)，須符合要求方可進(jìn)行澆筑施工。

斜柱的頂面模板應(yīng)當(dāng)開設(shè)高0.03m、寬0.2m、間距2m 的通氣槽。通氣槽內(nèi)襯快易收口網(wǎng)。當(dāng)混凝土澆筑施工時(shí)，應(yīng)派專人持續(xù)輕振頂面模板，同時(shí)觀察通氣槽排出氣泡的情況。

5.2 斜柱鋼骨外振搗

由于受到重力的影響，插入式振搗器容易偏向內(nèi)側(cè)，而使得另一側(cè)振搗不充分。為此可以在同一界面內(nèi)插入兩個(gè)振動(dòng)器，從而擴(kuò)大振搗面積，使混凝土受到充分振搗；或者采用撥子（圖6）撥動(dòng)振搗棒到另一側(cè)使其能振搗充分。

圖6 振搗棒撥子示意圖

撥子可利用鋼管焊接鐵條，與振搗棒綁扎連接或撥動(dòng)?；炷琳駬v時(shí)，應(yīng)當(dāng)遵守“快插慢拔”的原則；振搗棒在混凝土內(nèi)振搗時(shí)間，每插點(diǎn)約20～30s，知道混凝土不再顯著下沉，不出現(xiàn)氣泡，以及混凝土表面泛出水泥漿和外觀均勻?yàn)橹埂Ｕ駬v時(shí)應(yīng)將振搗棒上下抽動(dòng)50～100mm，使混凝土振實(shí)均勻。

混凝土澆筑及振搗施工時(shí)，要讓振搗棒自然下沉，宜垂直拔出及插入，切忌用力猛拔或猛插，也不可將振搗棒插到50～100mm 尚未初凝的最下層混凝土中。

5.3 斜柱養(yǎng)護(hù)

在混凝土澆筑施工結(jié)束后，為保證柱體混凝土在規(guī)定齡期內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙要求的強(qiáng)度，同時(shí)防止由于天氣、溫度等因素而產(chǎn)生膨脹或收縮，應(yīng)當(dāng)在澆筑完畢后的12h 以內(nèi)對(duì)混凝土加以覆蓋塑料薄膜并保濕養(yǎng)護(hù)。

6 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合實(shí)際工程，對(duì)大截面現(xiàn)澆型鋼斜柱混凝土結(jié)構(gòu)相應(yīng)的施工技術(shù)措施進(jìn)行了闡述，在原有傳統(tǒng)施工工藝上進(jìn)行了創(chuàng)新，增設(shè)了臨時(shí)鋼柱支撐，并對(duì)這種大截面型鋼混凝土柱的鋼筋連接及施工進(jìn)行了優(yōu)化，即使施工操作工藝更加便利，各施工工序直接搭接更加流暢，也使施工質(zhì)量與施工過(guò)程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性得到提升，并且也保證了施工過(guò)程中人員的安全，使得施工現(xiàn)場(chǎng)更井然有序。此類大截面現(xiàn)澆型鋼斜柱混凝土結(jié)構(gòu)相應(yīng)的施工技術(shù)，可在今后類似的大截面斜柱施工中進(jìn)行推廣應(yīng)用。