某工程框架柱的混凝土施工質量分析

鄭仁春

(福建中光建設有限公司 福建福州 350001)

引 言

現澆鋼筋混凝土框架結構具有結構整體性好、梁柱節點為剛性連接、抗震性能好、取材和施工方便、建筑平面布置靈活及經濟性好等優點，因此是多層、中高層工業和民用建筑采用的主要結構形式，在實際工程中被廣泛應用。

框架柱是框架結構的豎向受力構件，框架柱混凝土澆搗難度比水平向梁來得大，其質量控制需求也更高。實際施工中，柱混凝土施工常出現較大的工程質量缺陷，造成柱蜂窩、露筋以及孔洞等質量缺陷[1－3];底層柱模工作面沒清潔，造成混凝土夾層;目前，我國柱中箍筋類型大多采用井字箍，井字箍肢距小，混凝土只能高處投料，柱子底部混凝土容易產生離析。國外的許多工程設計考慮了這一點，大多采用井字箍加菱形箍筋或者留出澆搗空間，比如馬來西亞的雙子塔，柱子截面大采用了雙側的菱形箍筋設計[3];梁柱節點鋼筋安裝中，偷工減料，減少箍筋，從歷次震害中的梁柱節點的破壞可以得出結論;受力鋼筋的合理偏位，造成柱的實際受力比設計預期小;混凝土工程中，由于泵送混凝土引起的質量要求等等[2]。

圖1 建筑平面、剖面和南立面圖

圖2 底層柱子模板安裝

本文結合工程實例，對柱子混凝土施工質量的控制從模板工程、鋼筋工程和混凝土工程三方面進行分析。重點討論了柱子模板工程中的底層工作面和支模要求;鋼筋工程中的柱中箍筋類型和梁柱節點鋼筋安裝要求以及受力鋼筋的合理位置;混凝土工程中的高處投料和泵送混凝土質量要求。對引起的質量問題提出了相應的處理措施。

1 工程概況

工程位于福建省福州市，主體為六層綜合樓，底層辦公，二層為接待室和大會議室(兩層層高)，三至六層為辦公，屋頂層為架構層，總建筑面積為6539m2，建筑二層平面、剖面圖和南立面如(圖1)所示。東西向結構長度 50.3m，南北向結構寬度18.4m。地震設防烈度7度，加速度為0.15g;框架結構，內廊式建筑，主要柱網尺寸為(8100mm+2200mm+8100mm)×8100mm，建筑軸線8～10柱網為大跨度柱網，填充墻砌體為加氣混凝土砌塊。結構主要高度23m，至架構層27.2m。

2 模板工程安裝

2.1 柱模板安裝質量基本要求

框架柱施工中，對模板安裝普遍缺乏足夠的重視，容易出現質量問題。框架柱模板安裝質量控制措施要點主要有:(1)現澆鋼筋混凝土框架結構的模板工程應編制有針對模板體系的施工組織設計或施工方案即編制專項施工方案。(2)模板安裝前應根據工程結構特點進行技術交底，項目技術負責人必須組織有關技術管理人員和模板搭設工種現場負責人對施工組織設計(施工方案)施工圖紙進行交底，對相關施工人員進行必要的培訓和技術交底。(3)模板側向穩定性缺乏保證，在混凝土澆筑時模板容易導致豎向偏位，嚴重的甚至可能造成坍塌事故。(4)存在模板拼接不嚴密、漏漿和沒有預留清掃口等問題[1－2]。

2.2 底層框架柱模板安裝

底層框架柱模板安裝施工工作面問題:本工程地基土層均為粘土，質量控制細節要求搭設支撐前先平整操作面，并采取以木板墊底提高穩定性等措施，結合地面做法，對回填土分層夯實，確保土的密實度達到95%以上(環刀取樣)，并采取必要的排水措施，如圖2(a)所示。施工場地的工作面處理要得當，清除柱子模板四周雜物，基礎土方標高不超過基礎梁面，以免造成柱腳夾有砂土和雜物[4]，如圖2(b)所示。

底層框架柱模板中柱腳安裝施工要求:本柱子模板從基礎梁面開始安裝，基礎梁面加一道木龍骨固定，柱子下部木龍骨上留有清掃口，如圖2(c)所示。

2.3 樓層框架柱模板安裝

每一樓層的施工順序通常遵循:綁扎柱鋼筋、安裝柱模板、澆灌柱混凝土、安裝樓層梁板模板、綁扎樓層梁板鋼筋、澆灌樓層梁板混凝土和養護這樣的施工順序。施工中，柱子通常先澆灌至框架大梁下約200mm～300mm處，往上接著安裝上一層的柱子模板[4]，這時，如果樓層交接處柱模板安裝不牢固，容易造成上下柱子錯位、局部混凝土鼓出等質量和觀感問題，造成增加后期裝修的墻面整平工作。工程實際施工中，采取對交接處柱模板外加兩道木龍骨，并用鋼筋螺栓鎖緊，這樣保證了上下樓層柱子交接處混凝土的順利過渡。拆模后交接處的混凝土表面如(圖3)所示。特別地，柱模最后一側安裝前要檢查柱中的雜物和建筑垃圾，并與各專業配合好預埋件，(圖4)所示為水電管線的泡沫沒有及時清除。

圖3 上下樓層柱子交接表面

圖4 清除柱模內雜物

3 鋼筋工程安裝引起的混凝土質量問題

3.1 柱箍筋類型引起的混凝土質量問題

框架柱通常采用復合箍筋的設計形式(圖5)。菱型箍筋(類型1)對核心區混凝土的約束不如井字型箍筋(類型2)，這已被實際地震及各種結構試驗所證實[5－7]，但菱型箍筋有利于柱子混凝土的澆灌。實際施工表明，井字型箍筋這對于施工質量影響較大，井字型箍筋肢距較小，施工振搗不容易密實，因此質量不容易得到保證。參考有關文獻的研究[4]，認為采用井字型箍筋的設置類型應考慮，在柱中央部位留出供機械泵送混凝土落料及振動器施工的需要，尺寸宜不小于200mm×200mm，建議優先采用(類型3－7)以確保柱的混凝土成形質量。

本工程原設計框架柱采用(類型2)的復合箍筋設計形式，經過已設計單位和監理單位協商，修改了井字型箍筋肢距，柱中央部位留出的尺寸為160mm×200mm，基本滿足了機械泵送混凝土落料及振動器施工的需要，保證了混凝土的施工質量。復合箍筋安裝如(圖6)所示。

圖5 幾種箍筋設計形式

圖6 復合箍筋安裝

3.2 框架梁柱節點鋼筋安裝

現澆框架梁柱的節點中，柱子箍筋安裝是施工中的一個重要環節。由于該處鋼筋最密集，箍筋漏放、少放及漏綁扎現象較為普遍，節點中柱子漏設箍筋不能滿足抗震要求，必須引起現場施工人員的高度重視。安裝方法和措施有:(1)根據框架梁梁高度計算核心區需要的箍筋個數，首先將所需箍筋(未綁扎)套到柱主筋上。(2)在箍筋四角分別用直徑8mm鋼筋(長度按最高框架梁)作導筋，按規定密距綁扎固定箍筋，形成一個鋼筋籠。(3)該鋼筋籠與梁筋同時綁扎，綁扎好后梁筋骨架與鋼筋籠一起落入粱柱模板內。(4)如有變形，將變形的鋼筋籠調整好再在框架梁面固定一個柱箍筋。最后，鋼筋工程安裝后自檢前再次檢查箍筋的數量和位置，再與澆灌混凝土班組做好工序交接班工作。

3.3 框架柱受力鋼筋的偏位

本工程施工中，底層由兩根框架柱的豎向受力鋼筋不在其合理位置，偏差較大，主要原因是預留的受力鋼筋沒有采取固定的措施(圖7)。受力鋼筋固定通常采用箍筋固定以免偏位，必要時采用點焊的方式加以固定，混凝土澆搗后初凝前再次檢查受力鋼筋的合理位置(圖8)。

圖7 柱受力鋼筋偏位

圖8 柱受力鋼筋固定

4 混凝土工程澆搗質量問題

柱子出現混凝土施工質量問題的部位大部分是柱腳，分析其產生的主要原因有:高處投料、柱截面較小、柱中復合箍筋的存在且肢距較密、“先墊漿”純砂漿量過多、泵送的混凝土配合比、作業工人的操作不認真及振動機械的使用不當、施工場地的工作面處理不當和模板的濕潤不足等多種原因[4]。本文就部分內容進行論討。

4.1 高處投料

在安裝好樓層梁板的模板上，澆灌柱子混凝土的工作面條件好，柱子先澆灌對于整體模板工程能增加其側向穩定性。樓層層高在3.6～5.1m，柱子截面短邊在500mm～700mm，框架柱混凝土的澆搗施工現場柱子通常沒有按照《混凝土結構工程施工質量驗收規范》[8]的要求在柱中留串桶投料，而是高處落料，致使混凝土經過層層復合箍筋的“篩選”，混凝土離析現象嚴重(圖9)。高處投料應改為泵送混凝土管直接插入，落料高差不大于2m。為保證柱腳混凝土不離析，施工中在柱底“先墊漿”的做法是值得肯定的，通常墊漿的高度為200mm～400mm，第一次落料必須經過十分詳細的振搗，使得粗細骨料充分的融合，但是過多的墊漿(純水泥漿，無粗骨料)有可能造成柱腳混凝土強度的降低(圖10)，每根柱子混凝土施工中，現場技術負責人和質量檢查員旁站監督。

圖9 柱腳混凝土離析

圖10 柱腳墊漿過多

4.2 泵送混凝土引起的混凝土施工質量問題

商品混凝土施工，由于泵送混凝土的設備需要，通常設計要求的20～40mm粒徑的粗骨料石子被改成20～30mm，混凝土水灰比大，坍落度大(通常坍落度大于150mm)，但流動性極好。

在施工現場(圖11)，由于基礎梁面以下短柱混凝土浮漿沒有及時清除，致使有一小段柱僅有砂漿，隱蔽工程驗收時發現澆完的混凝土表面顏色和砂漿龜裂。該問題處理可增加了二條技術措施，各層框架柱，特別是底層柱的混凝土澆搗質量必須保證，高處澆灌混凝土時應有專門的施工方案及相應措施;每段柱頭混凝土的泌水和浮漿應及時清除，以保證混凝土質量。

圖11 混凝土表面浮漿

5 結論

以某多層鋼筋混凝土框架結構為背景，詳細介紹了框架柱子的施工工序，提出了框架柱子混凝土質量的要求，和可能出現的質量問題，以及提出改進措施，得到以下主要結論:

(1)保證框架柱子底部的混凝土質量，在模板工程中，底層施工工作面必須進行處理，清掃柱腳四周雜物，防止柱腳夾層。柱底和上下樓層柱子支模加木龍骨固定，并用鋼筋螺栓鎖緊。

(2)柱子鋼筋工程中，井字型箍筋肢距，建議柱中央部位留出的尺寸宜不小于200mm×200mm，以滿足了機械泵送混凝土落料及振動器施工的需要，保證了混凝土的施工質量;梁柱節點中，柱子箍筋安裝中箍筋漏設不能滿足抗震要求，必須引起重視;受力鋼筋的合理位置必須得到保證，固定通常采用箍筋固定，必要時采用點焊的方式加以固定。

(3)混凝土工程中，高處投料應改為泵送混凝土管直接插入，落料高差小于2m;“先墊漿”純砂漿量高度不宜大于200mm;泵送的混凝土表面浮漿應清除。

[1]全國高校土木工程專業指導委員會.土木工程施工[M].北京:中國建筑工業出版社，2008.

[2]GB 50666－2011，混凝土結構工程施工規范[S].

[3]法扎德·奈姆(美).抗震設計手冊[M].王亞勇譯校.北京:中國建筑工業出版社，2008.

[4]吳應雄.鋼筋混凝土多層框架柱設計與施工分析[J].福建建筑2008.10.

[5]GB50011－2010，建筑設計抗震規范[S].

[6]韓文霞.汶川大地震都江堰災區的鋼筋混凝土多層框架柱震害考察思考[J].工程抗震與加固改造，2008，30(4).

[7]吳應雄，黃英.汶川地震災害引發建筑結構設計的思考[J].福建建筑2008.10.

[8]GB50204－2002，混凝土結構工程施工質量驗收規范[S].