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(yīng)用可以看到，鋼管混凝土疊合柱施工技術(shù)由于其優(yōu)良的結(jié)構(gòu)承載性能，能夠解決超高、超限、錯(cuò)層結(jié)構(gòu)等復(fù)雜內(nèi)力情況下的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題，能夠滿足對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震要求，減少結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸，從而相對(duì)增加建筑使用面積，以較小的成本達(dá)到設(shè)計(jì)要求，其應(yīng)用會(huì)越來越廣泛。

關(guān)鍵詞：混凝土疊合柱 施工技術(shù)

中交集團(tuán)南方總部基地（A區(qū)）總部大廈項(xiàng)目為一棟208米高的43層超高層建筑。首層層高13.9米，標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)層主要通過柱頂?shù)沫h(huán)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(nèi)混凝土同期澆筑（但可以用不同的強(qiáng)度等級(jí)）。疊合柱的核心部分設(shè)置鋼管混凝土柱， 通過鋼管約束管內(nèi)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(qū)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(dān)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(qiáng)高性能混凝土的推廣應(yīng)用和高強(qiáng)厚壁直縫埋弧焊管的大量供應(yīng)，使疊合柱的設(shè)計(jì)可以做到更加先進(jìn)合理、更加經(jīng)濟(jì)。尤其是C80級(jí)以上高強(qiáng)、高彈性模量、高施工性能的超高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用，更使疊合柱的優(yōu)越性得以充分發(fā)揮。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，本工程的疊合柱分兩種：負(fù)三層至二十三層疊合柱管內(nèi)外混凝土采用非同期澆筑方式，在結(jié)構(gòu)完成到130米高度時(shí)，在從負(fù)三層開始澆筑管外混凝土，施工速度與上部正在施工的結(jié)構(gòu)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(xiàn)場安裝鋼管，安裝鋼筋、澆筑管內(nèi)混凝土，待管內(nèi)混凝土有一定強(qiáng)度后澆筑結(jié)構(gòu)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(guī)，在此不詳細(xì)描述，本文主要介紹不同期疊合柱施工。

負(fù)三層至二十三層疊合柱管內(nèi)外混凝土采用非同期澆筑方式，在結(jié)構(gòu)完成到130米高度時(shí)，在從負(fù)三層開始澆筑管外混凝土，施工速度與上部正在施工的結(jié)構(gòu)速度一致。施工中主要有四項(xiàng)關(guān)鍵的工序需要重點(diǎn)控制。

1. 焊縫檢測。

鋼管焊縫質(zhì)量關(guān)系到鋼管與管內(nèi)混凝土協(xié)同受力，摩擦箍鋼筋焊縫關(guān)系到鋼管與結(jié)構(gòu)環(huán)梁協(xié)同受力，因此焊縫質(zhì)量至關(guān)重要，除了進(jìn)行施工方自檢外，還委托第三方機(jī)構(gòu)對(duì)工廠加工的鋼管焊縫，現(xiàn)場鋼管拼接焊縫、摩擦箍筋焊縫進(jìn)行檢測，確保焊縫質(zhì)量。

2. 管內(nèi)混凝土澆筑質(zhì)量控制。

管內(nèi)混凝土采用C80及C60混凝土，采用普通混凝土，用振動(dòng)棒振搗密實(shí)。為保證施工質(zhì)量，根據(jù)設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，依據(jù)施工方案，澆筑前在鋼管內(nèi)預(yù)埋連根鍍鋅鋼管作為聲測管，待管內(nèi)混凝土達(dá)到強(qiáng)度后進(jìn)行檢測，確保混凝土完整、密實(shí)。

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(guī)程，不同期的鋼管外鋼筋應(yīng)預(yù)留，在管外混凝土澆筑前進(jìn)行綁扎。但由于工程施工進(jìn)度緊，各參建單位對(duì)此不夠重視，未采取預(yù)留鋼筋后綁扎，而是與梁板結(jié)構(gòu)鋼筋一起綁扎。所引起的后果就是，許多管外鋼筋出現(xiàn)了彎曲，部分鋼筋向柱外彎曲，最后不得不對(duì)該部分鋼筋進(jìn)行切割，重新加工鋼筋進(jìn)行焊接，浪費(fèi)了大量的人力、物力。因此從本工程的教訓(xùn)可知，不同期澆筑的疊合柱外鋼筋必須后綁扎。

同時(shí)，由于疊合柱與結(jié)構(gòu)梁采用鋼筋混凝土環(huán)梁進(jìn)行連接，環(huán)梁為圓形，鋼筋極密，導(dǎo)致疊合柱外鋼筋安裝時(shí)偏位嚴(yán)重，而柱豎向主筋直徑較大（25～32mm），柱豎向主筋間距不均，出現(xiàn)豎向主筋間距大于20cm的情況，經(jīng)施工人員多次放樣，減少了這一情況的發(fā)生，但還是無法完全避免，后根據(jù)設(shè)計(jì)人員現(xiàn)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(jí)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(gè)難點(diǎn)。上面已經(jīng)講過，疊合柱環(huán)梁的鋼筋非常密，設(shè)計(jì)原定的在環(huán)梁位置預(yù)留澆筑孔，在施工操作中無法實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過多次的方案討論及對(duì)比，采用的施工方法：在梁板施工階段預(yù)留澆搗口、觀察孔，與柱頂模板對(duì)應(yīng)的預(yù)留口有效連接，以實(shí)現(xiàn)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(jié)合、槽鋼正反對(duì)焊的模板支撐體系，形成穩(wěn)定的支撐體系；管外免振自密實(shí)混凝土從樓板澆筑口經(jīng)斜槽流入疊合柱中，澆筑時(shí)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(jié)構(gòu)施工階段在柱子頂部梁板位置預(yù)留以疊合柱中心對(duì)稱的四個(gè)250mm×250mm的預(yù)留口，施工中，根據(jù)預(yù)留孔位置及疊合柱分布情況，由工人在已支設(shè)完畢的鋼管腳手架平臺(tái)上架設(shè)模板溜槽，為保證新澆筑混凝土與環(huán)梁底部結(jié)合質(zhì)量，溜槽上端部高出環(huán)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(shè)鋼管斜撐，確保溜槽的穩(wěn)定性，采取對(duì)角同時(shí)等速澆筑的方式，保證疊合柱管外的截面內(nèi)混凝土同步提升，有效預(yù)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(shè)時(shí)在澆筑口遠(yuǎn)角柱頂設(shè)置長寬尺寸為50mm×50mm觀察口，觀察孔處豎直架設(shè)50直徑PVC彎管，彎管上端高出環(huán)梁底部200mm，保證直觀的查看混凝土是否達(dá)到柱頂。通過觀察孔和澆筑口，保證混凝土超澆高度符合設(shè)計(jì)要求以上。

根據(jù)非同期施工要求，使用免振自密實(shí)混凝土，對(duì)比普通混凝土，能夠保證施工過程可能出現(xiàn)的混凝土不均勻沉降，柱頂50cm高度范圍內(nèi)的混凝土加入微膨脹劑，有效補(bǔ)償混凝土的收縮，杜絕可能產(chǎn)生的柱頂裂縫，確保澆筑質(zhì)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(huán)梁底下方50cm處，第三段為柱頂50cm段。澆筑間隔時(shí)間為1小時(shí)以上，最長不得超過混凝土初凝時(shí)間，按此分段有效的減少了混凝土沉縮對(duì)柱頂混凝土與環(huán)梁底結(jié)合的影響；澆筑過程中采取對(duì)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(yù)留澆搗口處插入加長型振動(dòng)棒為輔的敲搗方式，確保混凝土澆筑質(zhì)量。

為確保管外混凝土與上部環(huán)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(shè)應(yīng)變片，澆筑完成3天后通過JMZX-3001綜合測試儀開始檢測，根據(jù)混凝土強(qiáng)度上升規(guī)律，按3天一次的頻率進(jìn)行，在到達(dá)28天強(qiáng)度時(shí)進(jìn)行最后的檢測。根據(jù)現(xiàn)場檢測的數(shù)據(jù)進(jìn)行受力分析，通過受力分析驗(yàn)證混凝土內(nèi)部的密實(shí)度。

混凝土澆筑完成后，達(dá)到可拆除條件時(shí)拆除模板，模板拆除之后，立即對(duì)疊合柱全身進(jìn)行蓄水保溫覆膜保護(hù)，柱身不能有裸露區(qū)域，同時(shí)應(yīng)保持濕潤狀態(tài)。

總結(jié)：

疊合柱是本工程結(jié)構(gòu)施工的重點(diǎn)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(qū)應(yīng)用較少，但在各方的緊密配合下，采用了較為穩(wěn)妥的方式施工，結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量較好，獲得了2014年廣州市建設(shè)工程結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)獎(jiǎng)。

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