鋼柱基礎(chǔ)節(jié)自由安裝施工技術(shù)

章海彬

(南通新華建筑集團有限公司，江蘇 南通 226300)

0 引言

傳統(tǒng)鋼柱定位基礎(chǔ)混凝土分兩次澆筑，首次澆筑前通過鋼制模板將地腳螺栓整體限位固定，鋼柱就位后二次澆筑，容易出現(xiàn)地腳螺栓偏位、灌漿不到位等問題。江蘇省產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院固定場所建設(shè)項目鋼結(jié)構(gòu)定位精度要求高，傳統(tǒng)的施工工藝無法滿足精度要求，通過多方調(diào)研和論證，鋼柱基礎(chǔ)節(jié)定位創(chuàng)新性采用自由安裝施工方法，能極大提高鋼柱定位精度，具有施工便捷、安裝精度高等特點，徹底解決了施工誤差和安裝精度控制難的問題，實現(xiàn)鋼柱基礎(chǔ)節(jié)一次性整體準確定位、整體安裝。

1 工程概況

江蘇省產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院固定場所建設(shè)項目位于南京市江北新區(qū)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研創(chuàng)園啟動區(qū)20號地塊，由9棟單體和大底盤地下室組成，如圖1所示，總建筑面積100 629m2，框架結(jié)構(gòu)，地下1層，地上1號、2號及8號樓4層，3～7號及9號樓3層；其中9號樓1～2層局部為鋼-混凝土組合勁性結(jié)構(gòu)，整個屋面為鋼梁+壓型鋼板組合結(jié)構(gòu)，是整個工程創(chuàng)優(yōu)的重中之重。

圖1 工程整體效果

為了保證鋼柱基礎(chǔ)節(jié)高精度就位，采用自由安裝施工方法，一次性整體準確定位。利用加厚基礎(chǔ)混凝土墊層并預(yù)埋鋼板(墊層局部布設(shè)鋼筋網(wǎng)片)，上焊固定胎架，固定胎架焊傳力板，以利鋼柱基礎(chǔ)準確找位，基礎(chǔ)節(jié)端定位準確后將基礎(chǔ)節(jié)與固定胎架焊接牢固；單個鋼柱就位后，將上部鋼柱間鋼梁同步安裝，并同步加設(shè)輔助固定系統(tǒng)，將鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建成穩(wěn)定體系，基礎(chǔ)混凝土澆筑時確保鋼柱無偏移。

2 鋼柱定位自由安裝方案

鋼柱基礎(chǔ)節(jié)自由安裝即將鋼柱區(qū)域基礎(chǔ)墊層素混凝土加厚為200～250mm厚帶鋼筋網(wǎng)片(φ12@150)混凝土層并預(yù)埋200mm×200mm×16mm鋼板，上焊固定胎架和傳力板，固定胎架由角肢、水平桿、斜桿通過焊接拼裝組成，角肢采用大截面角鋼，水平桿、斜桿采用小截面角鋼；鋼柱吊裝直接落在傳力板上，校正完成后，固定地腳螺栓，并采用鋼絲繩作纜風(fēng)繩臨時固定，同步安裝鋼柱間鋼梁，將鋼柱連為一個穩(wěn)定體系，從而實現(xiàn)鋼柱基礎(chǔ)節(jié)自由安裝。鋼柱基礎(chǔ)節(jié)自由安裝構(gòu)造如圖2所示。

圖2 鋼柱基礎(chǔ)節(jié)自由安裝構(gòu)造平立面

3 自由安裝施工技術(shù)

3.1 施工流程

施工流程：定位放線→加厚墊層鋼筋綁扎→基礎(chǔ)墊層預(yù)埋固定就位→加厚混凝土墊層澆筑→固定胎架與預(yù)埋件焊接→底部鋼筋綁扎→固定胎架焊接→傳力板就位調(diào)整固定→鋼管柱吊裝就位→地腳螺栓就位→上部鋼筋綁扎→柱間鋼梁安裝→基礎(chǔ)底板混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護。

3.2 操作要點

3.2.1加厚墊層及預(yù)埋件施工

2)每個鋼柱加厚墊層厚度由原來的100mm加強為200～250mm，內(nèi)配φ12@150雙層雙向鋼筋，拉鉤φ10@300，混凝土強度等級C25，加強墊層構(gòu)造如圖3所示。

圖3 加厚墊層構(gòu)造示意

3)預(yù)埋件根據(jù)設(shè)計尺寸預(yù)先在工廠加工定做，由錨筋與鋼板通過穿孔塞焊連接而成，焊腳尺寸14mm；錨筋為φ14鋼筋，鋼板尺寸為200mm×200mm，厚16mm，預(yù)埋件構(gòu)造如圖4所示。

圖4 預(yù)埋件構(gòu)造示意

4)加強墊層鋼筋綁扎完成后，進行預(yù)埋件的就位固定，預(yù)埋件與加厚墊層內(nèi)鋼筋網(wǎng)焊接限位固定；固定前全站儀對預(yù)埋件的中心坐標(biāo)和高度進行復(fù)測，確保4個預(yù)埋件構(gòu)建的形心與鋼柱圓心重合、表面標(biāo)高與設(shè)計墊層標(biāo)高相同，并結(jié)合水平靠尺復(fù)測進行平整度雙控，確保預(yù)埋件就位準確；預(yù)埋件就位完成位置如圖5，6所示。

圖5 預(yù)埋件就位完成平面

圖6 預(yù)埋件就位完成剖面

5)澆筑加厚墊層混凝土，澆筑時應(yīng)做到快插慢拔，振動棒振搗插點間距不應(yīng)大于振動棒作用半徑的1.4倍。振動棒的作用半徑(通常為振動棒半徑的8～10倍)一般為300～400mm。

3.2.2固定胎架及傳力板施工

1)根據(jù)固定胎架設(shè)計位置在預(yù)埋件表面彈出固定胎架4個角肢邊框線，便于固定胎架角肢角鋼精準焊接。

圖7 固定胎架構(gòu)造示意

3)角肢、水平桿、斜桿按照設(shè)計高度精準下料，下料采用切割機切割，切口平直。

4)固定胎架4個角肢與預(yù)埋件間采用焊接連接，四周滿焊，焊縫采用角焊縫，焊腳尺寸8mm；水平桿、斜桿與角肢間采用焊接連接，焊縫采用角焊縫，焊腳尺寸5mm。固定胎架連接節(jié)點如圖8所示。

圖8 固定胎架連接節(jié)點示意

5)考慮鋼柱承臺底部鋼筋較大較密，固定胎架角肢與預(yù)埋件焊接完成后進行承臺底部鋼筋綁扎。

6)固定胎架最上面1道水平桿應(yīng)緊貼傳力板，安裝前用水準儀在4個角肢側(cè)面彈出水平桿定位控制線，水平桿按照控制線先行點焊臨時就位，復(fù)核無誤后與角肢四周圍焊固定。

7)傳力板就位前，仔細復(fù)核固定胎架4個角標(biāo)高是否正確、一致，符合要求方可開始焊接傳力板。

8)傳力板厚20mm，直徑大小同鋼柱直徑，待承臺底部鋼筋和固定胎架焊接完成后，與固定胎架間采用焊接連接，焊縫采用角焊縫，焊腳尺寸8mm。

9)傳力板通過測量儀器校正到位后焊接固定，在傳力板表面彈出十字軸線，以利鋼柱基礎(chǔ)節(jié)吊裝準確找位。

10)傳力板就位固定完成后，在傳力板上開設(shè)4個直徑200mm透氣孔，透氣孔中心與鋼柱底板4個透氣孔中心重合。

3.2.3鋼柱基礎(chǔ)節(jié)、鋼梁吊裝就位

1)起吊時鋼柱基礎(chǔ)節(jié)的根部要墊實，保證在根部不離地的情況下，通過吊鉤的起升與變幅及吊臂的回轉(zhuǎn)，逐步將鋼柱基礎(chǔ)節(jié)扶直，待鋼柱基礎(chǔ)節(jié)停止晃動后再繼續(xù)提升。

2)鋼柱基礎(chǔ)節(jié)緩慢落在傳力板上，按照十字軸線進行精準落位，同時2臺全站儀雙向同測校正，確保鋼柱基礎(chǔ)節(jié)位置、垂直度符合要求。

3)鋼柱基礎(chǔ)節(jié)校正完成后，鋼柱基礎(chǔ)節(jié)底板螺栓孔內(nèi)按順序穿入地腳螺栓，套入墊片加雙螺帽擰緊，并采用φ16鋼絲繩作纜風(fēng)繩臨時固定。鋼柱基礎(chǔ)節(jié)連接節(jié)點如圖9所示。

圖9 鋼柱基礎(chǔ)節(jié)連接節(jié)點示意

4)綁扎承臺上部鋼筋，上部筋遇鋼柱截斷處理，四周按設(shè)計要求進行加強處理。

5)按順序安裝鋼柱間鋼梁，鋼柱與鋼梁間采用高強度螺栓，高強度螺栓連接摩擦面應(yīng)保持干燥、整潔，不應(yīng)有飛邊、毛刺、焊疤、涂漆等。

6)鋼梁安裝完成后，拆除鋼柱臨時固定纜風(fēng)繩。

3.2.4底板混凝土澆筑

1)混凝土澆筑時振搗棒嚴禁接觸固定胎架和鋼柱基礎(chǔ)節(jié)。

2)進行二次振搗 二次振搗以消除混凝土表面裂縫為目的，應(yīng)在混凝土初凝前進行，振搗深度不宜大于200mm。二次振搗不得破壞混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)和影響混凝土強度。

3)鋼柱基礎(chǔ)節(jié)柱腳1～1.5m左右采用塑料薄膜包裹，防止混凝土澆筑時污染鋼柱表面。

4 施工質(zhì)量保證措施

1)測量儀器使用前必須經(jīng)法定單位檢定合格，使用過程中加強維護保養(yǎng)，定期檢修；測量人員經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)合格后方可進行施工作業(yè)。

2)焊工應(yīng)經(jīng)考試合格并取得資格證書，持證焊工必須在其考試合格項目及其認可范圍內(nèi)施焊。

3)角鋼、鋼板、地腳螺栓等原材料進場時必須要有相應(yīng)的質(zhì)量證明材料，有復(fù)試要求的經(jīng)監(jiān)理見證取樣復(fù)試合格方可使用。

4)混凝土澆筑時振動棒嚴禁接觸傳力板、鋼柱基礎(chǔ)節(jié)等重要構(gòu)件，防止受力產(chǎn)生偏位現(xiàn)象。

5)混凝土澆筑時專職測量工對預(yù)埋件中心位置、標(biāo)高跟蹤測量，發(fā)現(xiàn)偏位及時糾正，確保預(yù)埋件定位準確，標(biāo)高一致。

6)固定胎架制作時焊縫高度和焊接長度必須達到設(shè)計要求，焊縫飽滿，不得出現(xiàn)氣孔、夾渣、裂紋、焊瘤等缺陷。

7)鋼構(gòu)件出廠前專人駐廠進行預(yù)拼裝監(jiān)造，確保鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場拼裝一次到位。

8)高強螺栓安裝時按需領(lǐng)取相應(yīng)規(guī)格、數(shù)量的螺栓，當(dāng)天沒有用完的螺栓，必須裝回容器內(nèi)，妥善保管并盡快使用完畢，不得亂丟、亂扔，并定時涂刷潤滑油保養(yǎng)。

9)高強螺栓應(yīng)自由穿入螺栓孔，不得采用氣割擴孔。

10)鋼柱基礎(chǔ)節(jié)剛性定位完成后，及時安裝鋼梁，并及時澆筑底板混凝土，減少鋼構(gòu)件暴露時間。

5 施工安全保證措施

1)貫徹安全第一、預(yù)防為主的方針，工地成立以項目經(jīng)理為首的安全領(lǐng)導(dǎo)小組，配齊專職安全員，定期檢查。

2)施工前對全體操作人員進行三級安全教育，切實提高工人的法治觀念和安全意識。對每位職工登記造冊，特殊工種持證上崗，一般作業(yè)人員培訓(xùn)合格后方可上崗作業(yè)。

3)吊裝作業(yè)實施區(qū)域封閉管理，對吊裝作業(yè)影響區(qū)域進行隔離圍擋，設(shè)置警戒線和警戒標(biāo)識；對無法實施隔離封閉的區(qū)域，采用專項防護措施確保作業(yè)安全。

4)起重機械應(yīng)保持機況良好，定期維護保養(yǎng)到位，各項安全保護裝置齊全有效。

5)吊運過程中，操作人員位于安全可靠位置，當(dāng)?shù)跹b構(gòu)件的起吊地點與安裝地點距離較遠時，設(shè)二級指揮信號工。

6)吊裝作業(yè)實施前應(yīng)核實現(xiàn)場環(huán)境、天氣、道路狀況滿足吊裝施工要求。6級以上大風(fēng)等惡劣天氣停止所有鋼構(gòu)件的吊裝作業(yè)。

7)鋼構(gòu)件在正式吊裝前必須進行試吊。開始起吊時，應(yīng)將構(gòu)件吊離地面200～300mm后停止起吊，并檢查構(gòu)件主要受力部位的作用情況、起重設(shè)備的穩(wěn)定性、制動系統(tǒng)的可靠性、構(gòu)件的平衡性和綁扎牢固性等，待確認無誤后方可繼續(xù)起吊。已吊起的構(gòu)件不得在空中長久滯留。

8)吊運過程中保證起重機械的主鉤位置、吊具及構(gòu)件重心在垂直方向上重合；吊運過程應(yīng)平穩(wěn)，不應(yīng)有偏斜和大幅度擺動。

9)施工用的臨時照明和動力線應(yīng)采用絕緣線和絕緣電纜線。夜間施工應(yīng)有足夠照明。施工用臨時照明和機電設(shè)備線嚴禁非電工私拉亂接。同時應(yīng)經(jīng)常檢查線路完好情況，嚴防絕緣破損漏電傷人。

6 結(jié)語

1)與傳統(tǒng)的鋼柱定位承臺混凝土分兩次澆筑對比，鋼柱基礎(chǔ)節(jié)自由安裝施工工法增加了固定胎架，實現(xiàn)了鋼柱一次性精準就位，縮短了施工工期。

2)鋼柱基礎(chǔ)節(jié)自由安裝不但保證了鋼柱基礎(chǔ)節(jié)一次性精準就位，為地上鋼結(jié)構(gòu)順利拼裝打下了堅實的基礎(chǔ)，確保了工程質(zhì)量，工程主體施工過程中被多次推薦現(xiàn)場觀摩，提升了企業(yè)形象，而且縮短了施工工期，加快了施工進度，得到了建設(shè)單位的一致好評，同時也反映了一個施工企業(yè)在技術(shù)管理上的先進水平，增強了企業(yè)在日益激烈的市場中的競爭力，創(chuàng)造了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。