淺談中交南方總部大廈疊合柱施工

李軍

摘要：從本工程鋼管柱的應用可以看到，鋼管混凝土疊合柱施工技術由于其優良的結構承載性能，能夠解決超高、超限、錯層結構等復雜內力情況下的結構設計問題，能夠滿足對結構構件的抗震要求，減少結構構件截面尺寸，從而相對增加建筑使用面積，以較小的成本達到設計要求，其應用會越來越廣泛。

關鍵詞：混凝土疊合柱 施工技術

中交集團南方總部基地（A區）總部大廈項目為一棟208米高的43層超高層建筑。首層層高13.9米，標準層層高4.2米，每層16根鋼管疊合柱，成四方形布置，每邊4根，截面尺寸為方形，最大1.4米，最小1米，均分布在核心筒外，標準層主要通過柱頂的環梁與框梁相交。

鋼管混凝土疊合柱是由截面中部的鋼管混凝土柱和鋼管外的鋼筋混凝土疊合而成的柱。鋼管外的鋼筋混凝土可以不同期澆筑，也可以和管內混凝土同期澆筑（但可以用不同的強度等級）。疊合柱的核心部分設置鋼管混凝土柱， 通過鋼管約束管內素混凝土，提高其軸壓承載力和塑性，又通過管外鋼筋混凝土約束核心區的鋼管混凝土，可充分利用鋼管混凝土的短柱軸壓承載力，讓它承受總軸力的約四分之三，并提供主要抗剪承載力；外圍混凝土僅承擔總軸 力的四分之一左右，讓它的軸壓比小，變形能力大，并承受截面上的大部分彎矩。隨著高強高性能混凝土的推廣應用和高強厚壁直縫埋弧焊管的大量供應，使疊合柱的設計可以做到更加先進合理、更加經濟。尤其是C80級以上高強、高彈性模量、高施工性能的超高強混凝土的應用，更使疊合柱的優越性得以充分發揮。

根據設計圖紙要求，本工程的疊合柱分兩種：負三層至二十三層疊合柱管內外混凝土采用非同期澆筑方式，在結構完成到130米高度時，在從負三層開始澆筑管外混凝土，施工速度與上部正在施工的結構速度一致；二十四層以上采用同期澆筑的方式。

同期澆筑混凝土的疊合柱施工方法及工序：工廠加工疊合柱鋼管，現場安裝鋼管，安裝鋼筋、澆筑管內混凝土，待管內混凝土有一定強度后澆筑結構梁板及管外柱混凝土。同期澆筑的疊合柱施工方法較為常規，在此不詳細描述，本文主要介紹不同期疊合柱施工。

負三層至二十三層疊合柱管內外混凝土采用非同期澆筑方式，在結構完成到130米高度時，在從負三層開始澆筑管外混凝土，施工速度與上部正在施工的結構速度一致。施工中主要有四項關鍵的工序需要重點控制。

1. 焊縫檢測。

鋼管焊縫質量關系到鋼管與管內混凝土協同受力，摩擦箍鋼筋焊縫關系到鋼管與結構環梁協同受力，因此焊縫質量至關重要，除了進行施工方自檢外，還委托第三方機構對工廠加工的鋼管焊縫，現場鋼管拼接焊縫、摩擦箍筋焊縫進行檢測，確保焊縫質量。

2. 管內混凝土澆筑質量控制。

管內混凝土采用C80及C60混凝土，采用普通混凝土，用振動棒振搗密實。為保證施工質量，根據設計及規范要求，依據施工方案，澆筑前在鋼管內預埋連根鍍鋅鋼管作為聲測管，待管內混凝土達到強度后進行檢測，確保混凝土完整、密實。

3. 管外鋼筋安裝。

因管外混凝土需要在上部完成至130米高度才從底部澆筑，按照疊合柱施工規程，不同期的鋼管外鋼筋應預留，在管外混凝土澆筑前進行綁扎。但由于工程施工進度緊，各參建單位對此不夠重視，未采取預留鋼筋后綁扎，而是與梁板結構鋼筋一起綁扎。所引起的后果就是，許多管外鋼筋出現了彎曲，部分鋼筋向柱外彎曲，最后不得不對該部分鋼筋進行切割，重新加工鋼筋進行焊接，浪費了大量的人力、物力。因此從本工程的教訓可知，不同期澆筑的疊合柱外鋼筋必須后綁扎。

同時，由于疊合柱與結構梁采用鋼筋混凝土環梁進行連接，環梁為圓形，鋼筋極密，導致疊合柱外鋼筋安裝時偏位嚴重，而柱豎向主筋直徑較大（25～32mm），柱豎向主筋間距不均，出現豎向主筋間距大于20cm的情況，經施工人員多次放樣，減少了這一情況的發生，但還是無法完全避免，后根據設計人員現場查看后，在間距大于20cm的豎向鋼筋之間加一條直徑20mm的三級鋼

4. 管外混凝土澆筑。

管外混凝土澆筑為本工程施工的一個難點。上面已經講過，疊合柱環梁的鋼筋非常密，設計原定的在環梁位置預留澆筑孔，在施工操作中無法實現。經過多次的方案討論及對比，采用的施工方法：在梁板施工階段預留澆搗口、觀察孔，與柱頂模板對應的預留口有效連接，以實現混凝土的澆筑及超澆段混凝土高度的可視化控制；采用加厚黑模板與普通九層板結合、槽鋼正反對焊的模板支撐體系，形成穩定的支撐體系；管外免振自密實混凝土從樓板澆筑口經斜槽流入疊合柱中，澆筑時控制澆筑的速度，形成分段，過程中合理振搗，完成疊合柱管外混凝土的澆筑。

梁板結構施工階段在柱子頂部梁板位置預留以疊合柱中心對稱的四個250mm×250mm的預留口，施工中，根據預留孔位置及疊合柱分布情況，由工人在已支設完畢的鋼管腳手架平臺上架設模板溜槽，為保證新澆筑混凝土與環梁底部結合質量，溜槽上端部高出環梁底部200mm，并做好與鋼制漏斗的有效連接，下部固定于疊合柱模板澆筑孔處，模板溜槽下部加設鋼管斜撐，確保溜槽的穩定性，采取對角同時等速澆筑的方式，保證疊合柱管外的截面內混凝土同步提升，有效預防混凝土分布不均勻可能造成初凝后的二次沉降；在柱頂模板支設時在澆筑口遠角柱頂設置長寬尺寸為50mm×50mm觀察口，觀察孔處豎直架設50直徑PVC彎管，彎管上端高出環梁底部200mm，保證直觀的查看混凝土是否達到柱頂。通過觀察孔和澆筑口，保證混凝土超澆高度符合設計要求以上。

根據非同期施工要求，使用免振自密實混凝土，對比普通混凝土，能夠保證施工過程可能出現的混凝土不均勻沉降，柱頂50cm高度范圍內的混凝土加入微膨脹劑，有效補償混凝土的收縮，杜絕可能產生的柱頂裂縫，確保澆筑質量。

第一段澆筑高度為柱身高度一半，使用排氣孔觀察控制；第二段為柱身中間至環梁底下方50cm處，第三段為柱頂50cm段。澆筑間隔時間為1小時以上，最長不得超過混凝土初凝時間，按此分段有效的減少了混凝土沉縮對柱頂混凝土與環梁底結合的影響；澆筑過程中采取對柱身采用木錘按照梅花形順序在模板上適度敲擊振搗為主，預留澆搗口處插入加長型振動棒為輔的敲搗方式，確保混凝土澆筑質量。

為確保管外混凝土與上部環梁緊密連接，澆筑混凝土前，在疊合柱柱身中部高度的鋼管柱面處和縱向受力鋼筋埋設應變片，澆筑完成3天后通過JMZX-3001綜合測試儀開始檢測，根據混凝土強度上升規律，按3天一次的頻率進行，在到達28天強度時進行最后的檢測。根據現場檢測的數據進行受力分析，通過受力分析驗證混凝土內部的密實度。

混凝土澆筑完成后，達到可拆除條件時拆除模板，模板拆除之后，立即對疊合柱全身進行蓄水保溫覆膜保護，柱身不能有裸露區域，同時應保持濕潤狀態。

總結：

疊合柱是本工程結構施工的重點之一，特別是非同期澆筑的疊合柱的施工，疊合柱在廣州地區應用較少，但在各方的緊密配合下，采用了較為穩妥的方式施工，結構施工質量較好，獲得了2014年廣州市建設工程結構優質獎。

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