钢管混凝土柱柱脚插入+外包组合施工技术

钢管混凝土柱柱脚插入＋外包　组合施工技术　口文／隋杰明　张俊鹏　亓立刚　黎佩奇　摘要：在新一代运载火箭静力分离试验厂房超大空间单层排架结构工程中，钢管混凝土　格构柱为群桩独立承台基础，采用常规的埋入式施工３－艺难度较大且不经济；根　据３－程现场的实际条件，进行了相关的理论分析，考虑了各种可能的影响因素和　不利情况，详细制定了钢管混凝土柱柱脚“插入＋外包”组合施工方案。文章对该　方案加以详细介绍。　关键词：钢管混凝土格构柱；单层排架结构；群桩独立承台；插入＋外包式柱脚；刚接；内撑　工程概况　新一代运载火箭静力分离试验厂房占地面积约　８　０３６　ｍ。，建筑高度５５．３５　Ｉｌｌ，横跨宽４５　ｍ，纵向长１０８　Ｉｌｌ，　为４根直径６００　ｍｉｌｌ的钢管混凝土柱组合构成的格构柱　形式，共２４组，钢管柱内采用强度等级为Ｃ４０的微膨　胀自密实混凝土；基础形式为柱下群桩独立承台基础，　每个独立承台基础桩由２４根４５０　ｍｉｌｌ×４５０　ｍｍ方桩组　成，桩长２８　ｍ，承台结构尺寸共３种类型，分别为５．２　ｍ×９．２　ｉｎ、４．８　ｍ×８．４　ｍ、５．２　ｍ×７．２　ｍ，基础埋深３．７００　主要功能为中国运载火箭静力分离试验技术研究用　房。场地静止水位埋深０．２０～０．５０　ｍ，地下水属于潜水　类型，主要由大气补给，以蒸气形式排放，土质属于典　ｍ，承台横向问距１．０～２．０　ｍ，纵向间距４５．０　Ｉｌｌ。钢管格　构柱分４次吊装，长度分别为１０．２、１８、ｌ５、ｌ２．８　ｍ，其　型软土类型，地面至－８．０　ｍ天然土均为粉质粘土或淤　泥质粉质粘土，以下部分主要为粉质粘土或粉土。　中首节柱埋入承台７００　ｍｍ，承台上部混凝土外包柱脚　高度为２　１５０　ｍｉｌｌ。见图１。　工程结构形式为单层钢管混凝土排架结构；柱体　　Ｉ６００　ｌ　８００　ｌ　８００　－　１　８００　ｌ　８００　６００　１　／　　ｌ强Ｂ２　幻　十　十　承台预留／　杯口边线　一３．７００　～　一　ＪＪ　●＿　●　日　径６００　ｍｍ　钢管混凝土柱　●　●　．　‘矿　：，　皿　●　　ｉＩｆ－一　筻２５＠２００　＼　ｆ　ｆ　＿　’　’～　．　’）　－　‘～　　●●●　《　０　｜　。　・’　　’Ｊ　Ｌ．　’　单位：ｍｍ　图１　钢管格构柱独立承台基础平面示意　固　天津建设科技２０１０．ＮＯ．６　格构柱基础设计方案及施工难点　因为钢管混凝土格构柱首节柱为主体结构主要构　件，是其上部４７．８５　ｍ高结构的唯一支撑部分，其定位　的准确性和可靠性直接影响到整体结构的质量，因此　首节柱安装必须准确，柱脚刚接必须可靠。由于每组首　节钢管格构柱较长，体积较大，吊装、稳固、微调难度较　大，因此，采用何种有效的措施或工艺方法，确保格构　柱首节柱基础可靠连接、定位、垂直度的准确是此工程　钢结构施工质量控制的重点和难点。　目前，圆钢管混凝土柱刚接柱脚构造的主要方式　包括插入式、外包式与埋入式。由于本工程为罕见的超　大空间单层钢结构厂房，对钢管格构柱的刚度要求非　常大，因此在设计中，格构柱柱脚采用埋入式与外包式　相结合的刚接方式。见图２。　，　、　Ｏ．０　厂　●——　］　０　Ｊ　。一　韭２５＠２Ｏ０ｌ－２．２　０（　１４＠１Ｏ　ｑｊ　●　ｌ　ｌ　ｌ　ｌ　｝　ｌ　０　—Ｌ　０　Ｌｎ　’三３２＠２００　３．７００　－１］…　三一…．Ｉ　１５　０ｏ０　【　方桩　／　图２格构柱基础剖面示意　施工工艺　以４．８　ｉｎ×８．４　ｉｎ×ｌＩ　５　ｍ群桩独立承台为例，介绍　钢管混凝土格构柱首节柱安装、定位、调垂等过程。　工艺原理　依据埋入＋外包式的结构设计方式，采用基础预　留杯口，先将结构柱体组立固定在设计标高，然后杯口　用细石混凝土灌实的插入式柱脚施工工艺，再结合外　包式柱脚施工方法进行施工。　工艺流程　基础垫层施工完毕一绑扎承台及外包柱脚钢筋一　首次浇注混凝土预留杯口一杯口内标高找平一吊装格　构柱首节柱一测量、校正定位、垂直度一浇注混凝土。　特殊部位处理　（１）快易收口网在预留杯口中的使用。根据上述工　艺流程的特点，需在杯口四周做吊模，由于杯口内侧设　有外包柱脚钢筋且较密，若采用木模，拆模困难，经分　析，采用快易收口网进行吊模既操作方便，又克服了拆　模困难的难题。为避免混凝土浆体渗漏，采用双层快易　收口网且支设在外包柱脚外侧确保杯口尺寸。见　图３。　单位：尺寸ｍｍ　标高ｍ　图３快易收口网使用示意　（２）预制标准内撑保证杯口尺寸。钢管柱直径６００　ｍｍ，栓钉长度１００　ｔｏｎｉ，为确保杯口内外包柱脚钢筋定位　准确，防止钢筋在混凝土浇注过程中错位，保证钢管柱　预埋空间尺寸，采用５　角钢预制８１０　ｍｍ×８１０　ｍｉｌｌ内撑　支架，在支撑完毕后，混凝土浇注前后对支架定位进行　测量，即内撑定位支架的中间线（４０５　ｉｎｔｏ点）与承台中　间控制线重合，发现不在同一立面上，需进行调整后进　行下道工序。　（３）楔形垫块调整ｌ９　ｔ柱体垂直度。在钢管格构柱　吊装前，在杯口底板先测量画出格构柱四肢钢管位置　线，然后每肢钢管位置线上放置两组１５　ｍｍ×１５０　ｉｎｏｔ×　２００　ｉｌｌｍ钢板与长１５０　ｌｔｌｍ，宽５０　ｉｎｏｔ的楔形垫块，垫块在　钢管柱位置上的标高必须一致，即为柱底板标高；格构　柱就位后定位偏差或垂直度偏差，采用坐在承台上顶　部支撑点设在格构柱底排缀杆上的４个顶重ｌ０　ｔ千斤　顶及杠杆进行微调。　（下转第５８页）　太津建镬科技２０１０．ＮＯ．６　囤　１０ｍ小桥，上跨现有村道。在Ａ匝道上设置１处匝道收　费站，规模为２进３出，远期预留３进５出。　该方案主要特点为需要做辅助车道，对京沪高速　主线进行加宽，对京沪高速公路主线行车影响比较大；　服务区匝道交通流量较小的条件，将其做为新立交的　匝道出入口，不但发挥了其原有交通功能，而且大大减　小了立交工程规模，降低了工程造价。因此将方案一，　即半苜蓿叶型互通式立交形式作为推荐方案。　北京一子牙园主流向绕行距离长；路基填土高，桥梁面　积多，工程总体规模较大，施工难度较大。　（３）方案比较。对两种方案进行综合比较，见表２。　表２京沪高速子牙园立交方案综合比较　项目　线型指标　交通功能　道路面积／　结语　京沪高速公路子牙园立交的修建，将使子牙循环　经济产业区经高常路与京沪高速公路直接连通，大大　方便了静海县，尤其是天津子牙循环经济产业区与华　方案一　好　较好　３６　８６３　方案二　较好　较好　２Ｏ　４１５　北、华东以及天津港的直接联通，同时对于吸引地方交　通，加强园区与市区、港口的联系，带动区域经济发展　及完善国家、天津市路网规划都将起到重要作用。　口●　口中图分类号：Ｕ４４８．１７　口文献标识码：Ｃ　桥梁面积／ｍ。　１　０３７．７６　９　３９４　占地面积／ｈｍ　施工难易程度　土方／ｆＩｌ３　１１．１３　容易　６３　５１６　ｌ４．６３　困难　２４３　９３２　收费站　建安费／万元　２座　５　４９８．０２　１座　ｌ１　００６．７８　口文童编号：１　００８—３１　９７（２０１　０）０６—５６—０３　口收稿日期：２０１０—１０—０８　口作者简介：赵聚成／男，１９８１年出生，工程师，天津市市政工程　设计研究，从事道路设计工作。　口甄’　、　由表２可以看出。通过对京沪高速子牙园立交的　地形、地物等不利条件的综合分析，方案一巧妙利用了　（上接第１９页）　一曦，天津市市政工程设计研究。　、　、’。　、　，　、、“　　，、ｌ、＾、　ｆＩｌ｜Ｉ，　、、　，Ｉ、　’　、、　小、’　尔　，Ｉ、、　，Ｉ、、　‘、、’　＼　界　定的借鉴和推广作用。　口一　施工效果　参考文献：　待钢管混凝土格构柱首节柱整体全部施工完毕后　对其定位及垂直度进行测量，统计结果见图５。　［１］建筑施工手册编写组．建筑施工手册（第四版）［Ｍ］．北京：中　国建筑工业出版社，２００３．　［２］陈允智．钢结构柱脚螺栓预埋安装施工工艺［Ｊ］．中国高新技　术企业，２０１０，（２１）：ｔ７３—１７４．　［３］陈自国，何文跃，杨翔东．大跨度空间轻钢结构厂房的设计及　量　＼　施工［Ｊ］．新型建筑材料，２００７，（２）：８２—８３．　［４］刘艳，邓芄．门式刚架轻型厂房钢柱基础所受内力的分　＿析［Ｊ］．工程与建设，２００７，（４）：６７—６９．　［５］邓健莹．浅谈钢柱基础及设备基础螺栓预埋的施工方法［Ｊ］．　柱　ｌ孚号　堡　／一东建材，２００６，（１Ｏ）：８０—８２．　图５首节柱定位与垂直度偏差统计　参照ＧＢ　５０２０５－－２００１《钢结构工程施工质量验收　口中图分类号：ＴＵ７４５．７　规范》附录Ｅ钢结构安装的允许偏差，２４组格构柱安装　均满足规范要求。　口文献标识码：Ｃ　口文章编号：１　００８—３１　９７（２０１　０）０６—１　８—０２　口收稿日期：２０１０—１０—０８　结语　实践证明，埋入＋外包组合施工技术可行，工期、　成本降低效果明显且操作简便，为类似大型钢结构工　程的施工提供了相关的经验和数据，对同类工程具有　口作者简介：隋杰明／男，１９８２年出生，工程师，中国建筑第八工　程局有限公司天津分公司，从事工程技术管理工　作。　口张俊鹏、亓立刚、黎佩奇／中国建筑第八工程局有限公司天津分　公司。　图　天津建谩科技２０１０．ＮＯ．６