余 曦，黃 俊，董玉平

（中建三局第二建設(shè)工程有限責(zé)任公司，武漢 430074）

鋼管混凝土疊合柱是一種強(qiáng)度高、延性大、抗震性能優(yōu)異的結(jié)構(gòu)形式。其截面可為方形截面、矩形截面或圓形截面。疊合柱的內(nèi)外組成部分可不同期施工，也可同期施工。不同期施工是指先澆筑管內(nèi)混凝土形成鋼管混凝土柱，承受部分施工期間的豎向荷載，后澆筑管外混凝土。同期施工是指同時(shí)澆筑鋼管內(nèi)混凝土和鋼管外混凝土。

1 工程概況

泊富國(guó)際廣場(chǎng)是一座集商業(yè)、購(gòu)物、辦公、娛樂及商務(wù)公寓為一體的大型綜合性建筑，總建筑面積約為29萬m2。地下4層，主樓地上43／49層，地下4層地下室，地上4層裙樓，主樓分別由1棟辦公樓及1棟公寓樓組成，其高度分別為223m／159m。辦公樓采用鋼管混凝土疊合柱框架核芯筒結(jié)構(gòu)，裙樓采用框架結(jié)構(gòu)。

辦公樓外框由20根鋼管混凝土疊合柱組成，鋼管混凝土疊合柱由鋼管內(nèi)混凝土和鋼管外鋼筋混凝土組成一個(gè)聯(lián)合結(jié)構(gòu)，其中底板頂～20層樓面鋼管柱鋼管直徑為1 100mm，20層樓面～34層樓面鋼管柱鋼管直徑為900mm，34層樓面～44層樓面鋼管柱直徑為900mm，44層樓面～屋面鋼管直徑為700mm，均采用Q345－B鋼板制作?；炷翉?qiáng)度等級(jí)從C70至C30。

2 鋼管混凝土疊合柱制作

該工程的鋼管柱采用直縫焊接鋼管，截面為Φ1 100×32、Φ1 100×28、Φ900×26、Φ700×24，材質(zhì)為Q345－B。均采用壓制工藝制作成型。

2.1 工藝流程

深化設(shè)計(jì)→原材料檢測(cè)→切割下料→預(yù)彎→成型→合縫預(yù)焊→內(nèi)焊→外焊→精整→校直→超聲波探傷→管端手工UT 探傷→入庫裝車運(yùn)輸。

2.2 穿筋孔開設(shè)

梁筋與疊合柱的連接采用在鋼管柱上開孔后梁筋直接錨入疊合柱內(nèi)的形式。在開孔前由技術(shù)部門用CAD軟件進(jìn)行精確放樣后，采用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行開孔加工，并在鋼管上設(shè)置安裝定位線，避免安裝誤差造成穿筋困難。

3 鋼管混凝土疊合柱安裝

3.1 地腳螺栓預(yù)埋

該工程鋼柱通過地腳螺栓與基礎(chǔ)進(jìn)行連接。地腳螺栓安裝精度直接關(guān)系到整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)安裝的精度，為了保證預(yù)埋螺栓的埋設(shè)精度，將每一根柱下的所有螺桿用定位板進(jìn)行固定，在基礎(chǔ)梁鋼筋綁扎完后進(jìn)行螺栓埋設(shè)，大致就位，在基礎(chǔ)梁鋼筋綁扎校正完后對(duì)預(yù)埋螺栓進(jìn)行校正定位，交付驗(yàn)收，合格后澆灌砼。

3.2 鋼管柱吊裝

該工程的鋼管柱采用兩臺(tái)塔吊進(jìn)行吊裝，鋼柱兩層一吊裝、混凝土一層一澆筑。辦公樓西側(cè)附著一臺(tái)H3／36B塔吊，起重能力從5.2t到12t；辦公樓東側(cè)附著一臺(tái)C7050塔吊，起重能力從5.2t到20t。C7050塔吊將會(huì)從地下4層一直工作到辦公樓結(jié)構(gòu)封頂，H3／36B塔吊工作周期為地下4層到地上10層，10層的時(shí)候?qū)?huì)拆掉。拆掉以后鋼柱的吊裝任務(wù)將由C7050塔吊獨(dú)立完成。鋼柱吊裝時(shí)利用鋼柱的臨時(shí)連接耳板作為吊點(diǎn)，吊點(diǎn)必須對(duì)稱，確保鋼柱吊裝時(shí)為垂直狀。鋼柱吊裝到位后，鋼柱的中心線應(yīng)與下節(jié)鋼柱的中心線吻合，并四面兼顧，活動(dòng)雙夾板平穩(wěn)插入下節(jié)鋼柱對(duì)應(yīng)的安裝耳板上，穿好連接螺栓，連接好臨時(shí)連接夾板，利用千斤頂進(jìn)行校正。校正時(shí)應(yīng)對(duì)軸線、垂直度、標(biāo)高、焊縫間隙等因素進(jìn)行綜合考慮，全面兼顧，每個(gè)分項(xiàng)的偏差值都要達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

3.3 鋼管柱焊接

根據(jù)該工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，焊接時(shí)采取對(duì)單根柱對(duì)稱焊接相結(jié)合的方式進(jìn)行。采用根部手工焊封底、半自動(dòng)焊中間填充、面層手工焊蓋面的焊接方式，帶襯板的焊件全部采用CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊焊接。全部焊段盡可能保持連續(xù)施焊，避免多次熄弧、起弧。穿越安裝連接板處工藝孔時(shí)必須盡可能將接頭送過連接板中心，接頭部位均應(yīng)錯(cuò)開。焊接完成后進(jìn)行焊縫超聲波探傷，超聲波探傷在外觀檢查合格的基礎(chǔ)上進(jìn)行。施焊完畢的焊縫待冷卻后，按設(shè)計(jì)要求對(duì)全熔透一級(jí)焊縫進(jìn)行100%的檢測(cè)。自檢合格后，通知監(jiān)理，組織第三方監(jiān)督檢測(cè)和抽檢。

4 鋼管混凝土疊合柱重要節(jié)點(diǎn)施工

4.1 鋼筋混凝土梁與鋼管混凝土疊合柱節(jié)點(diǎn)的連接

該工程鋼筋混凝土梁與鋼管混凝土疊合柱的連接，采用在疊合柱鋼管上開穿筋孔，梁縱筋采用錨固連接的方式進(jìn)行連接。在疊合柱鋼管加工前，采用CAD 軟件對(duì)梁筋穿越鋼管壁定位進(jìn)行計(jì)算機(jī)放樣模擬，詳盡考慮不同方向的梁各排縱筋在排布位置上的定位，確保鋼管壁的開洞位置及大小符合穿筋要求。

4.2 鋼筋混凝土柱與鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)的連接

該工程鋼管混凝土疊合柱內(nèi)鋼管除四個(gè)角柱在屋面層收頭，其余的16個(gè)疊合柱鋼管在34層就已經(jīng)收頭。為保證鋼管柱與混凝土柱連接點(diǎn)的強(qiáng)度，在鋼管收頭處設(shè)置芯柱，芯柱插入鋼管柱內(nèi)一個(gè)抗震錨固長(zhǎng)度，芯柱一直伸到上一層板面收頭。

4.3 鋼管混凝土疊合柱變直徑拼接

該工程鋼管柱在20層時(shí)鋼管直徑由1 100mm 變?yōu)?00mm，44層由900mm 變?yōu)?00mm，鋼管柱在20層、44層樓面梁標(biāo)高及往下1 200mm 范圍內(nèi)進(jìn)行變截面，變截面區(qū)域的鋼管壁厚同較厚層壁厚的鋼管，并在樓面標(biāo)高處及樓面標(biāo)高往下1 200mm 處設(shè)計(jì)橫隔板。為保證混凝土的澆筑，在兩塊橫隔板居中設(shè)計(jì)一直徑300mm 的圓孔。

5 鋼管混凝土疊合柱混凝土施工

鋼管混凝土疊合柱混凝土施工主要包括兩部分：一是鋼管混凝土疊合柱內(nèi)混凝土施工，二是鋼管混凝土柱外混凝土施工。

由于鋼管柱壁上開有穿筋孔，為防止鋼管柱在后續(xù)施工中鋼管柱外包混凝土通過鋼管柱上的孔洞流入到鋼柱內(nèi)，鋼管柱采用兩層一焊接、一層一澆筑的方式進(jìn)行施工，嚴(yán)格按照施工工序進(jìn)行施工，保證鋼管柱內(nèi)混凝土的澆筑質(zhì)量。

施工流程：

步驟一：清理施工現(xiàn)場(chǎng)；

步驟二：焊接N、N＋1層鋼管柱；

步驟三：鋪設(shè)N＋1層模板；

步驟四：搭設(shè)自密實(shí)混凝土澆筑鋼平臺(tái)，澆筑N 層鋼管柱自密實(shí)混凝土至N＋1層梁底；

步驟五：綁扎N＋1層鋼筋，澆筑N層鋼管柱外包混凝土及剪力墻混凝土，先澆筑鋼管柱外包混凝土至梁底，然后用塔吊吊裝自密實(shí)混凝土到鋼柱內(nèi)與鋼管柱梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)外包混凝土同時(shí)澆筑至梁頂；

步驟六：澆筑N＋1層梁板混凝土；

步驟七：鋪設(shè)N＋2層梁板模板；

步驟八：澆筑N＋1層鋼管柱自密實(shí)混凝土至N＋2層梁底；

步驟九：綁扎N＋2層梁板鋼筋后澆筑N＋1層鋼管柱外包混凝土及剪力墻混凝土，先澆筑鋼管柱外包混凝土至梁底，然后用塔吊吊裝自密實(shí)混凝土到鋼柱內(nèi)與鋼管柱梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)外包混凝土同時(shí)澆筑至梁頂；

步驟十：澆筑N＋2層梁板混凝土；

如此循環(huán)。

5.1 鋼管混凝土疊合柱柱內(nèi)混凝土施工

為保證疊合柱內(nèi)混凝土的密實(shí)度，疊合柱內(nèi)采用高拋?zhàn)悦軐?shí)混凝土進(jìn)行澆筑，自密實(shí)混凝土具有很高的流動(dòng)性并在混凝土澆筑過程中不發(fā)生離析、泌水，能夠不經(jīng)過振搗而能充滿和包裹鋼筋的混凝土，自密實(shí)混凝土主要性能體現(xiàn)在能夠依靠自重作用填充模板空間，用于鋼筋密集區(qū)，難以澆筑甚至無法澆筑的結(jié)構(gòu)。

5.2 鋼管混凝土疊合柱柱外混凝土施工

鋼管混凝土疊合柱柱外混凝土采用普通混凝土進(jìn)行澆筑，由于鋼筋密集，采用30形振搗棒進(jìn)行振搗。在梁柱節(jié)點(diǎn)處采用快易收口網(wǎng)做好高低標(biāo)號(hào)混凝土的攔設(shè)，保證低標(biāo)號(hào)混凝土不流入高標(biāo)號(hào)混凝土中。同時(shí)在澆筑柱外混凝土?xí)r，保證堆料高度高于板面200mm。加強(qiáng)振搗，保證外包混凝土4個(gè)面均振搗到位，確保外包混凝土的密實(shí)度。

5.3 鋼管混凝土疊合柱混凝土施工要點(diǎn)控制

1）對(duì)鋼管柱壁開孔進(jìn)行封堵：為嚴(yán)格防止鋼柱壁外混凝土流入鋼柱內(nèi)，在梁鋼筋穿孔過程中，用密目鋼板網(wǎng)片對(duì)鋼管柱開孔進(jìn)行封堵固定，確保鋼管柱外包混凝土不流入鋼管柱內(nèi)。

2）鋼管柱內(nèi)側(cè)自密實(shí)混凝土施工時(shí)，采用高拋?zhàn)悦軐?shí)混凝土輔助人工振搗法對(duì)鋼管柱內(nèi)自密實(shí)混凝土進(jìn)行施工，按每次高拋500mm 高混凝土振搗一次。確保鋼管柱內(nèi)外側(cè)混凝土的密實(shí)度。

3）鋼管柱壁在梁底部位設(shè)置2個(gè)2cm 直徑的溢漿孔，確保浮漿通過溢漿孔自動(dòng)排出，確保自密實(shí)混凝土澆筑到位后的標(biāo)高及密實(shí)度。

4）每層澆筑完成后，在封模前有幾個(gè)小時(shí)的間歇，利用這個(gè)時(shí)間，采用敲擊法查看混凝土是否密實(shí)，如果有回響，則采用超聲波進(jìn)行復(fù)查。

6 鋼管混凝土疊合柱質(zhì)量檢測(cè)

為保證鋼管混凝土疊合柱的施工質(zhì)量，主要從鉆芯檢測(cè)、超聲波檢測(cè)和回彈檢測(cè)三個(gè)方面對(duì)鋼管混凝土疊合柱進(jìn)行檢測(cè)，現(xiàn)就三種檢測(cè)方法簡(jiǎn)要介紹如下：

6.1 鉆芯法檢測(cè)

鉆芯法檢測(cè)主要鉆取3個(gè)部分的混凝土進(jìn)行檢測(cè)，一是疊合柱內(nèi)混凝土，二是疊合柱外包混凝土，三是與疊合柱交接的梁頭混凝土。疊合柱柱內(nèi)混凝土采用在鋼管柱柱頭搭設(shè)鉆芯平臺(tái)，采用XY－150型油壓鉆機(jī)，外徑108的金剛石鉆頭進(jìn)行抽芯鉆探。鉆取混凝土的長(zhǎng)度為4m，然后將每組芯樣分為3塊送檢測(cè)中心進(jìn)行檢測(cè)。疊合柱外包混凝土及與疊合柱交接的梁頭混凝土則按照常規(guī)要求進(jìn)行取樣并送檢測(cè)中心檢測(cè)。

6.2 超聲法檢測(cè)

鋼管混凝土檢測(cè)采用RSM－SY5型智能聲波檢測(cè)儀對(duì)測(cè)的方法進(jìn)行檢測(cè)，布置測(cè)點(diǎn)時(shí)，先測(cè)量疊合柱的實(shí)際邊長(zhǎng)，再將邊長(zhǎng)等分，在疊合柱測(cè)試部分畫出測(cè)量點(diǎn)，點(diǎn)間間距為200mm。在鋼管混凝土對(duì)稱面上保持T、R換能器連線通過軸心，檢測(cè)逐點(diǎn)讀取聲時(shí)、波幅和主頻。

6.3 回彈檢測(cè)

回彈檢測(cè)則按照普通方法對(duì)外包混凝土及梁柱接頭處混凝土進(jìn)行抽樣檢測(cè)。

7 結(jié)語

在泊富國(guó)際廣場(chǎng)鋼管混凝土疊合柱施工的過程中，采用了多項(xiàng)有效措施，包括前期圖紙的深化設(shè)計(jì)、地腳螺栓的預(yù)埋、鋼管柱的吊裝及焊接、鋼管混凝土的澆筑以及鋼管混凝土內(nèi)外混凝土的檢測(cè)。取得了良好的工程質(zhì)量，為同行鋼管混凝土疊合柱的施工積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，取得了良好的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。

［1］CECS188—2005，鋼管混凝土疊合柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程［S］.

［2］GB 50205—2001，鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范［S］.

［3］JGJ81—2002，建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

［4］楊嗣信.高層建筑施工手冊(cè)［M］.2版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版.

［5］彭 偉，汪再紅.復(fù)雜鋼管混凝土柱的混凝土澆筑施工技術(shù)［J］.建材世界，2010（3）：64－67.

［6］陳 樂，蔣豐軍，譚登祥，等.鋼管混凝土拱橋超聲波檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用［J］.建材世界，2012（1）：15－19.