盧建文，王朝龍，張勝陽，區(qū)建峰，王 杰

(中國建筑第八工程局有限公司華南分公司，廣東 廣州 510663)

1 工程概況

深圳寶安國際機場衛(wèi)星廳及配套工程位于深圳市寶安區(qū)，總建筑面積23.89萬m2，建筑最高點27.65m，地上4層，地下1層。建成后將滿足2025年旅客吞吐量2 200萬人次的使用需求，是粵港澳大灣區(qū)航空港建設的重點項目。

沿旅客衛(wèi)星廳四周共布置132根斜柱，生根于三層樓板，其中預應力斜柱124根。斜柱作為大跨度鋼桁架屋蓋的支撐構件，為下大上小變截面異形造型，柱頂和柱底分別為1 000mm×950mm和1 500mm×950mm的異形截面(見圖1)。斜柱內(nèi)縱筋為26φ36+12φ25，緩粘結預應力筋達14束42根，屋蓋支座的柱頂埋件高1 250mm，重750kg，柱頂整體安裝空間極為受限，施工精度要求嚴格。

圖1 異形預應力斜柱剖面

斜柱施工直接影響整個工程的鋼屋蓋吊裝和屋面閉水試驗，是整個項目的關鍵線路工作。

2 施工重難點

1)預應力斜柱筋施工 預應力斜柱作為新型結構構件，在國內(nèi)類似工程中可供借鑒的經(jīng)驗與工藝極少。斜柱內(nèi)部鋼筋密集，柱頂位置又有鋼骨埋件，預應力筋錨具等施工空間受限。

2)斜柱鋼筋與預應力筋施工 異形變截面斜柱中，同一根斜柱內(nèi)大部分縱筋長度與傾角均不一致，每個箍筋尺寸不一致，傳統(tǒng)加工廠預制中，現(xiàn)場安裝方式難以保證鋼筋精確連接及斜柱傾角需求。

3)鋼骨埋件的精準定位 屋蓋支撐柱相比一般的混凝土構件，柱頂埋件施工精度要求高，平面偏差要求≤10mm，標高偏差要求≤3mm，在密集鋼筋籠中，需要將1 250mm高、750kg重的埋件精準安裝到位，是工程重難點。

4)混凝土澆筑 斜柱均布置于旅客公共區(qū)，對斜柱混凝土成型觀感質(zhì)量要求高，需達到仿清水混凝土效果，且在斜柱密集狹小的空間內(nèi)澆筑混凝土是工程重難點。

3 主要施工技術

3.1 施工流程

斜柱施工流程如圖2所示。

圖2 預應力斜柱施工流程

3.2 三維空間點位提取

建立斜柱BIM模型，合套設計圖紙坐標系與高程系統(tǒng)，快速精準獲取斜柱關鍵點位的立體坐標，以指導現(xiàn)場施工測量放點。

3.3 材料三維空間放樣

斜柱空間內(nèi)安裝材料多樣，鋼筋密集，尤其在斜柱頂部逐漸收窄的情況下，安裝柱頂鋼筋、預應力錨墊板及支座埋件時，交叉沖突多，難以布置。通過BIM技術三維集中精準放樣，建立斜柱內(nèi)各材料構件的三維模型，進行碰撞分析后導出碰撞報告，再優(yōu)化斜柱柱頂鋼筋安裝、合并布置埋件與預應力錨墊板，并利用三維技術交底指導鋼筋、預應力、鋼結構及模板等班組人員穿插施工。斜柱三維模型如圖3所示。

圖3 預應力斜柱三維模型

3.4 定位放線

待完成下層樓板后，根據(jù)柱腳與柱頂?shù)年P鍵點位，采用全站儀在板面上對柱腳邊線、中心線、柱頂控制線進行彈墨線標記。

在兩側施工腳手架上增設水平控制桿件，結合吊線錘方式對斜柱鋼筋、模板等工序進行定位與復核，保證斜柱各施工構件斜率正確。

3.5 鋼筋與預應力筋施工

3.5.1普通鋼筋放樣

針對異形變截面斜柱內(nèi)縱筋與箍筋不一致的情況，利用E筋軟件進行鋼筋翻樣，單獨計算每根鋼筋的長度并繪制翻樣圖，對翻樣圖和斜柱內(nèi)每根縱筋進行單獨編號(見圖4)。由于斜柱屬于異形變截面，斜柱內(nèi)存在大量內(nèi)箍筋、外箍筋及拉結筋，且尺寸隨高度上升逐漸減少，翻樣時獲取每根斜柱內(nèi)箍筋、外箍筋及拉結筋的變化規(guī)律，在翻樣表內(nèi)繪制斜柱每隔1m時各箍筋與拉結筋的標準尺寸，并標記數(shù)量與尺寸等。

圖4 斜柱鋼筋編號

3.5.2預應力筋放樣

與設計進行溝通后，合并預應力束，以減少錨具，提高安裝空間可操作性。緩粘結預應力筋長度根據(jù)布置位置分為頂面和底面，頂面預應力根數(shù)比底面多，深化時綜合考慮預埋長度、張拉長度等因素，緩粘結預應力筋長度=柱下預埋長度(1.5m)+工具錨長度+柱體工作長度+張拉設備長度(千斤頂，限位環(huán)等)+工具錨長度+100mm(富余量)。斜柱預應力筋深化如圖5所示。

圖5 斜柱預應力筋深化

3.5.3普通鋼筋加工

斜柱鋼筋加工前必須到現(xiàn)場測量預埋縱筋實際外露長度，以翻樣圖表為基礎按實際調(diào)整加工斜柱縱筋長度。斜柱鋼筋加工完成后進行分類，縱筋上標記鋼筋編號，同一根鋼筋的多段鋼筋編號需保持一致。

斜柱箍筋分為內(nèi)箍筋、外箍筋、拉結筋，應由大到小按順序逐一加工，歸類時同樣由大到小按順序堆碼并貼上編號。

3.5.4預應力筋加工

預應力筋后臺加工時根據(jù)深化圖長度，采用砂輪切割機截取預應力筋，同時安裝固定端錨固體系組件，包括擠壓錨具、單孔錨墊板、螺旋筋，組件間相互靠緊不留縫隙，緩粘結筋使用擠壓機擠壓錨具前剝除擠壓段的無粘結外皮。制作完成后對不同長度的預應力筋進行編號，并分類捆扎碼放。

3.5.5普通鋼筋安裝

同一根斜柱內(nèi)縱筋的傾斜角共14種，需嚴格控制縱筋傾斜角度，以保證后期順利安裝柱頂構件。

1)斜柱柱腳預埋縱筋按直條進行加工與預埋，本層板結構澆筑完成5d后，在預埋縱筋上套φ48鋼管，再進行人工張拉，對縱筋進行初步彎折。同時根據(jù)每根鋼筋的傾角與高度關系進行放樣，利用兩側操作架放置水平定位線，指導縱筋彎折定位。在初步彎折并安裝柱腳范圍內(nèi)的箍筋后，利用手拉葫蘆附著鄰近埋件，對整排縱筋進行彎折張拉，使鋼筋對準水平定位線，靜置12h方可卸下手拉葫蘆。

2)縱筋間采用直螺紋套筒進行連接，并交錯排列安裝，接頭錯開35d(d為鋼筋直徑)。

3)箍筋安裝過程中，應按尺寸大小逐一套入內(nèi)外箍筋并進行安裝，且接頭相互交錯。在斜柱四角縱筋上每隔1m做標記，并按標記逐步綁扎對照箍筋，根據(jù)對照箍筋綁扎其他箍筋，以控制箍筋在斜柱中的平整度。

4)待埋件安裝后方可綁扎柱頂埋件標高范圍內(nèi)的箍筋。封模前在鋼筋籠周圍每隔1m設置30mm厚保護層墊塊。

3.5.6預應力筋安裝

斜柱內(nèi)預應力筋綁扎有別于普通梁板施工，需隨柱的普通鋼筋逐步向上安裝及固定，應提前做好定位工作。流程如下：預埋普通鋼筋與預應力筋→彎曲并安裝柱腳范圍普通鋼筋→測量定位，明確預應力筋柱頂設計位置→從頂部拉直預應力筋→在頂部固定預應力筋→從下往上逐步安裝普通鋼筋并固定預應力筋。

1)緩粘結預應力筋固定端埋入下層結構柱內(nèi)深度≥1.5m，應定位準確，并盡量與斜柱部分保持順直。

2)綁扎加固預應力筋，對鋼筋與結構柱主筋進行點焊加固，但注意保護預應力筋外皮。

3)綁扎斜柱鋼筋過程中，明確預應力筋的柱頂設計位置后，沿直線拉緊，隨普通鋼筋從下往上進行綁扎加固。

4)預應力筋安裝時，必須左右對稱、間距均勻。

3.5.7預應力筋張拉端安裝

1)在斜柱頂部設置預應力筋張拉端，張拉體系組件包括多孔工作錨具、錨墊板、螺旋筋。鋼筋與錨墊板間的空間緊張，應注意相互避讓。

2)柱頂張拉端內(nèi)塞入塑料條作臨時封堵，防止混凝土澆筑過程中，混凝土漿液進入錨墊板孔內(nèi)。采用10cm×10cm×20cm的泡沫穴模預留張拉槽，泡沫穴模應緊貼錨墊板并凸出柱頂，便于澆筑后進行定位及清理，泡沫穴模使用鐵絲固定于普通鋼筋或錨墊板上。

3.6 模板與支撐施工

斜柱為滿足仿清水混凝土效果及異形變截面造型需求，采用鋼模板進行施工，通過φ60鋼管內(nèi)套φ48螺桿制作的可調(diào)節(jié)長度斜撐桿件，支撐斜柱模板，并精準調(diào)節(jié)斜柱模板定位，可調(diào)節(jié)長度的斜撐桿與固定面通過斜撐底座進行連接。

安裝斜柱鋼筋籠并進行初步固定后，將斜柱底模及斜撐桿件在地面進行整體組裝，吊裝至斜柱設計位置后進行安裝與固定，然后安裝斜柱的側模與頂模。在底模與兩側模板安裝多道可調(diào)節(jié)長度的斜撐桿后進行固定，間距≤3m，頂模采用φ20鋼絲繩+花籃螺栓組成的纜風繩進行固定。安裝可調(diào)節(jié)長度的斜撐桿時，首先結合內(nèi)套螺桿長度確定斜撐底部固定點，保證斜撐水平夾角≥60°。螺桿與斜撐底座通過銷軸連接后，在樓板固定面上植入膨脹螺栓進行固定。待安裝完柱頂埋件與埋件范圍內(nèi)的普通鋼筋后，方可安裝最頂部一節(jié)斜柱的側模與頂模。最終通過調(diào)節(jié)斜撐桿的伸縮長度，精準調(diào)節(jié)斜柱模板至設計位置。

3.7 柱頂埋件安裝

1)吊裝前在埋件上焊接2個耳板，采用汽車式起重機或塔式起重機吊裝時，利用人工輔助埋件機械進行初定位。

2)利用全站儀定位埋件中的2個對角標高，通過不斷調(diào)整吊裝高度直至設計標高。

3)調(diào)整標高時，利用水平尺保證平整度。

4)當埋件吊至設計標高時，從斜柱左右兩側點焊φ16定位鋼筋，以確保埋件標高穩(wěn)定并進行初步固定。

5)通過調(diào)整埋件四邊與對比四周鋼模板間的距離，使埋件對稱居中布置于柱頂中間，滿焊后增加φ25定位鋼筋，進行最終固定。

6)埋件居中固定后，標記埋件中心并利用全站儀進行定位，通過調(diào)節(jié)底面模板和側面模板的斜撐頂托，調(diào)整埋件中心至設計坐標。

3.8 仿清水混凝土施工

斜柱內(nèi)鋼筋極其密集，混凝土最大澆筑高度達7.65m，混凝土表觀質(zhì)量需達到仿清水效果，在澆筑與振搗困難的情況下，混凝土中產(chǎn)生的氣泡不易被排出，容易積聚在頂面模板下，難以保證混凝土施工質(zhì)量。

3.8.1混凝土澆筑

1)混凝土澆筑前，應至少提前1d繞斜柱模板底部一圈澆筑5cm高的水泥砂漿進行封邊，防止漏漿。并在斜柱模板的1/3和2/3高度處，沿表面四周安裝并固定振搗器。

2)采用C50自密實混凝土，坍落度為210～230mm，擴展度為650～750mm。

3)澆筑混凝土前，在斜柱內(nèi)插1根直徑100mm的軟質(zhì)波紋管，并在波紋管表面開70mm寬的槽，將直徑50mm的振搗棒放于槽內(nèi)，邊提升振搗棒邊提升波紋管，保持振搗棒始終在波紋管內(nèi)。同時波紋管作為串筒，向下輸送坐底砂漿和底部混凝土。

4)采用放料口和簸箕斗澆筑時，當混凝土即將澆筑至臨近放料口標高時，安裝并封閉放料口模板。

5)混凝土最終澆筑至設計柱頂以下100.000～150.000mm標高處。

3.8.2混凝土養(yǎng)護

待斜柱混凝土強度達1.5MPa后，拆除斜柱頂部和側面模板，澆水并覆膜包裹養(yǎng)護14d。

3.9 斜柱預應力張拉與封錨

3.9.1斜柱預應力張拉

當混凝土強度達到設計強度的90%時，可采用25t前卡式千斤頂對柱頂預應力筋進行單端張拉，并分批、分階段對稱實施。張拉時，先張拉頂部模板一側的預應力筋，再張拉底面模板一側的預應力筋，每側預應力筋均從中間向兩邊對稱張拉。斜柱柱頂預應力筋張拉順序如圖6所示。

圖6 斜柱柱頂預應力筋張拉順序

預應力斜柱應采用超張拉，張拉控制應力σcon為1 488N/mm2，單根鋼絞線張拉控制力Ncon=208kN。張拉程序為0→10%σcon(記錄伸長值L1)→ 20%σcon(記錄伸長值L2)→100%σcon(記錄伸長值L3)→荷載持續(xù)2min→卸載。采取控制應力和伸長值的雙控措施，伸長值偏差控制在±6%內(nèi)，超出應暫停張拉。預應力筋張拉完成后應及時切除多余部分,外露長度≥30mm，隨后涂抹防腐油脂或環(huán)氧樹脂。

3.9.2斜柱二次灌漿及封錨

張拉完成后即可拆除斜柱的底面模板及支撐體系，封錨采用無收縮自流灌漿料，灌漿料性能要求1d強度≥20MPa、3d強度≥40MPa。灌漿料宜采用機械拌合，并嚴格按要求加水，拌合時宜先加入2/3的水，拌合約3min，然后加入剩余水量拌合至均勻，拌合地點宜靠近灌漿地點。灌漿前在柱頂接觸混凝土表面初步鑿毛，并清除雜質(zhì)，利用鐵皮模沿斜柱頂部周邊制作簡易吊模，鐵皮模頂高于柱頂設計標高50mm以上，底部安裝模板固定，確保不松動、不漏漿。

灌漿時從柱頂埋件的排氣導料孔緩慢灌入，以利于排出空氣，致密縫隙內(nèi)不宜振搗，可利用條板撥動引流，直至整體達到設計柱頂標高。灌漿完成30min內(nèi)覆蓋薄膜進行養(yǎng)護。

4 結語

在大型公共建筑中使用預應力斜柱作為屋蓋支撐柱，通過發(fā)揮預應力筋的特性，可解決斜柱內(nèi)偏心受荷的難題。

仿清水混凝土預應力斜柱施工技術應用于深圳寶安國際機場衛(wèi)星廳工程中，填補國內(nèi)預應力斜柱施工技術的空白。同時通過該技術攻克斜柱內(nèi)鋼筋及預應力筋施工空間受限、柱頂埋件安裝誤差控制嚴、縱向鋼筋傾角不一、混凝土成型要求高等技術難題，保證了132根斜柱仿清水混凝土的外觀質(zhì)量，并節(jié)約工期和降低成本，圓滿完成施工任務。