型鋼混凝土鋼柱安裝及質量控制

馬海波

（中鐵十六局集團第一工程有限公司，北京 101300）

1 引言

型鋼混凝土柱廣泛應用于民用建筑、公共建筑中。型鋼柱安裝內容為預埋螺栓與鋼柱，安裝特點是構件截面大、高度高、重量大，安裝需用重型設備，要求穩定系數高，安裝尺寸標高要求嚴格，校正工作較復雜。型鋼柱安裝垂直度、柱底座中心線、定位軸線偏差應在允許范圍內。同時，型鋼柱底座預埋螺栓的定位精度直接影響型鋼柱的安裝坐標控制精度，對型鋼混凝土柱的質量至關重要。

2 工程簡介

濟南軌道交通R2 號線一期工程的場段工程一標段A、B 區共計277 根型鋼柱，“十”字形鋼柱截面尺寸為100cm×100cm，單根重約25t，長度為16m，現場采用履帶式起重機，配合人工安裝。

3 型鋼柱安裝

3.1 成品材料

所有型鋼柱均在生產基地生產，使用材料的材質主要為鋼板Q355B，符合設計和加工質量要求，且必須有出廠合格證。預埋螺栓和墊片采用Q355B，高度螺栓采用10.9s 摩擦型大六角高強螺栓，連接材料應具備材質證書，并符合設計、規范、標準要求。型鋼柱制作人員、施工負責人、作業人員乃至施焊技術人員，以及負責焊接接頭無損檢測的人員均為持證人員和有施工經驗的人員，并保證相關人員熟悉工程質量要求及施工注意事項。

3.2 人員、機械設備部署

根據工程量和勞動力生產水平，配置安裝人員、技術人員、指揮與安全人員。對安裝作業人員進行培訓和考核，將施工任務和安全責任落實到個人，組織施工組織、工藝流程交底，確保施工人員有效投入。具體內容包括以下幾點：

（1）起重機械。根據現場施工條件，型鋼柱重量和長度、吊索長度、型鋼柱起吊離地高度、起重機械吊臂長度、吊裝作業半徑等已知數據，經過驗算、起重設備性能比選，選擇150t 的履帶式起重機。在起重25t、主臂長30.48m 的情況下，工作半徑為24m，完全滿足安裝要求。

（2）鋼絲繩。型鋼柱重量為25t，需使用4根鋼絲繩吊裝鋼柱，吊點位置及鋼絲繩豎向角度接近于90°，單根鋼絲繩受力Fg=250÷4=62.5kN。根據《建筑施工計算手冊》表14-4，選擇型號為6×19、公稱抗拉強度1 700MPa、直徑Φ28mm 的鋼絲繩，單根允許破斷力總和為492.5kN。取不均衡系數a=0.82，安全系數K=6。鋼絲繩的容許拉力如下：

可見，所選用的鋼絲繩滿足要求。

（3）卡環。根據鋼絲繩受力情況，單根鋼絲繩最大受力為6.25t，取1.5 倍安全系數，6.25t×1.5=9.375t。根據《實用五金手冊》相關規定，選擇卡環型號為弓形卸扣S（6）-M45 型，額定起重量為12.5t，滿足受力要求。

（4）輔助工具，包括纜風繩、繩夾、扳手、撬杠、倒鏈、千斤頂。

（5）測量儀器，包括經緯儀、水準儀、塔尺、鋼尺、線墜。

3.3 安裝準備

（1）安裝型鋼柱時，要根據施工設計圖要求及結構特點、施工現場條件、施工能力，制訂科學合理、安全可靠的施工方案，強化施工管理，以保證安裝質量、安裝精度及安裝安全。

（2）型鋼柱臨時堆放在臨近安裝作業區場地時，應按要求進行場地平整和下墊方木，不能直接放置地表，且下墊高度要達到15～25cm 以上，以避免型鋼柱堆放時產生變形或被雨水、泥土污染，并且放置時不能阻擋地表排水。另外，應注意將安裝方向記號或銘牌表露在明顯處，以便知曉安裝方向。

（3）施工設計圖紙已標注的軸線坐標，需要會同總包單位、設計單位、監理單位一同復核，復核測量后交接驗查，并做好交接驗查記錄，同時，對十字軸線進行標記，做好護樁。

（4）型鋼柱基礎鋼筋綁扎、預埋螺栓安裝完成后，可使用測量儀器精確復核基礎定位軸線、基礎軸線、基礎標高及型鋼柱支撐面平整度。復核完成后，測量各部分鋼結構的定位軸線和定位標高偏差。

（5）安裝前，應全面檢查型鋼柱，明確長度、垂直度、安裝接頭處螺栓孔間尺寸是否符合設計要求，并復核預埋螺栓之間的尺寸、露出基礎頂面的尺寸、基礎頂面的標高、坐標精度是否符合設計要求，以及預埋螺紋是否有損傷。

（6）吊裝前，應維修、保養、調試起重機械，以保證機械設備性能良好。同時，應檢查吊具、輔助工具、輔助材料、輔助電器設備等，確保其狀態良好，隨時可用。

3.4 安裝作業

3.4.1 型鋼柱安裝

①型鋼柱吊裝前，應先安裝爬梯，準備好纜風繩、安全繩、千斤頂、扭矩扳手等器具。

②安裝前，復測預埋螺栓，并在混凝土面上標記出十字軸線。對于線居中的型鋼柱，十字軸線即為居中線。根據型鋼柱底標高調整螺桿上的螺帽，并放置好墊塊。

③吊裝前，將型鋼柱橫向放置于枕木之上，并將兩端枕木墊于型鋼柱首尾2～3m 處。吊起時，不得拖拉型鋼柱，以免出現翻轉等危險現象。型鋼柱吊起時，需緩慢起鉤、勻速轉臂，使型鋼柱垂直離地。當型鋼柱起吊到基礎平臺時，停止吊臂轉動，穩定型鋼柱，穩定后緩緩落鉤，使柱腳下落至預埋螺栓處。當型鋼柱置于預埋件上方15～20cm 時，停止吊臂落鉤，穩定型鋼柱，對準柱腳板螺栓孔和十字線軸線后，緩緩下落。下落過程中，應避免磕碰預埋螺栓絲扣，當柱腳板與基礎平臺接觸時，應停止下落，立即復核型鋼柱四邊邊線與基礎十字軸線的對準情況，4 個方向同時核驗，如有誤差同時進行調整（見圖1）。調整后，只有型鋼柱與基礎平臺十字軸線偏差在允許誤差以內（見表1），才可完全落下型鋼柱，并落實穩定。采用直徑12mm 的纜風繩，將型鋼柱固定在四周臨近承臺錨固筋上，待型鋼柱落實穩定后，收緊四邊的纜風繩，使用木楔卡在型鋼柱柱腳板與基礎之間，使其穩定，并鎖緊穿過柱腳板預埋螺栓的螺母。型鋼柱初安裝后，進行垂直度校正工序。

圖1 型鋼柱安裝測量示意圖

表1 型鋼混凝土柱工程框架安裝的允許偏差值

3.4.2 型鋼柱校正

①校正型鋼柱垂直度時，需將2 臺經緯儀分別架設于與十字軸線垂直的兩端控制線上，精確對中水平后，測試后方同一軸線控制延長線，并固定照準，然后翻轉鏡頭，照準型鋼柱端標尺并記錄讀數，與設計值對比后，判斷校正方向。安裝人員在校正型鋼柱時，首先打松禁錮螺母至校正范圍，依靠千斤頂小范圍調整，如誤差較大，則采用起重機配合調整，調整后再次復核型鋼柱垂直度，直到兩個正交方向上的型鋼柱都校正到正確位置。

②校正型鋼柱軸線的過程中，需精確測量預埋螺栓，確保十字軸線對準到正確位置后，方可安裝并固定型鋼柱。

③調整型鋼柱標高的過程中，需要調整安裝型鋼柱標高，一般采用加或減少鋼柱腳板墊片的方法。

④完成型鋼柱校正復核設計并落實規范規定后，可用纜風繩拉住鋼柱頂部固定端與基礎面端，快速圍焊鋼柱底板與預埋墊板，以避免基礎上部鋼筋、模板施工影響垂直度和軸線，在基礎施工完成后，可拆除固定用的纜風繩。

4 型鋼柱安裝質量控制措施

（1）型鋼柱安裝作業中，需嚴格按照流程填寫安裝須知與作業公告，必須在施工單位、建設單位和監督單位意見統一后施工。當型鋼柱受力參數與設計值存在誤差時，必須向設計院、建設單位提交精確的驗算結果進行確認。

（2）型鋼柱安裝內容包括型鋼柱起吊、安裝、測量校正、型鋼柱與基礎預埋螺栓連接等，需在施工準備階段進行預習演練，針對容易失誤的事項，制訂詳細的控制措施。

（3）安裝作業前，應全方位檢查型鋼柱結構尺寸、柱腳板螺栓孔直徑和位置、外側鉚釘等連接件位置和角度、焊縫、高強度螺栓摩擦面質量、鋼柱表面保護涂層等，在符合設計、規范標準要求后，方可安裝。

（4）型鋼柱吊裝前，應對柱編號、安裝方向進行標記，制訂合理的吊裝順序計劃；使用除銹鋼刷仔細去除型鋼柱表面的污物，并涂噴防銹保護層。吊裝時，應緩慢、穩定，避免損傷鋼柱。

（5）型鋼柱的運輸、堆放、安裝及臨時安裝，應確保結構穩定，并且不會產生永久變形。

（6）盡量不使用墊板連接高強度螺栓與型鋼柱，嚴禁使用氣割擴大鋼柱腳板螺栓孔。若擰緊后螺栓或螺帽出現松脫現象，整個螺栓組合件不可再用。螺栓的旋緊分為初擰和終擰等，初擰時，扭矩控制值見相應規范，對于大型節點，終擰前尚有復擰，且應在同一天完成。為防止螺帽松動，應采用雙螺帽或彈簧墊圈等。

（7）型鋼柱的安裝精度及允許誤差要符合設計、規范、標準要求，且需要通過基礎平臺承載面。安裝時，型鋼柱與基礎平臺接觸面之間間隙允許誤差應不大于0.75mm。

（8）預埋螺栓時，基礎澆筑過程中，必須保證基礎螺栓保持原位。安裝完成后，設置外圍固定支架，采取預埋螺栓固定支架與基礎鋼筋相連接的措施。下部基礎施工時，應保護螺栓、螺紋和螺帽，避免螺栓絲扣損壞、腐蝕、污染，以及螺栓位移等。

（9）需在型鋼柱校正合格后，進行型鋼柱柱腳底板下灌漿。首先，清理鋼柱腳板與基礎平臺之間的雜物，并沖洗干凈，再用鋼模板圍住鋼柱腳板四邊并固定，然后壓力泵送漿液，直至灌漿料終凝，基礎平臺與鋼柱才永久性連接牢固。

5 結語

根據濟南軌道交通R2 號線一期工程場段工程一標段型鋼柱安裝作業實踐可知，只有認真做好基礎工作，嚴格執行安裝方案與施工規范，并結合施工經驗，嚴格控制每一道工序、每一個環節，才能避免型鋼柱安裝質量問題，保證工程質量，加快工程進度。