钢管混凝土柱柱脚插入+外包组合施工技术

□文/隋杰明 张俊鹏 亓立刚 黎佩奇

□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。

钢管混凝土柱柱脚插入+外包组合施工技术

□文/隋杰明 张俊鹏 亓立刚 黎佩奇

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工艺难度较大且不经济；根据工程现场的实际条件，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。

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8036m2，建筑高度 55.35m，横跨宽 45m，纵向长 108m，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0.20～0.50m，地下水属于潜水类型，主要由大气补给，以蒸气形式排放，土质属于典型软土类型，地面至-8.0m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。

工程结构形式为单层钢管混凝土排架结构；柱体为4根直径600mm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450mm×450mm方桩组成，桩长28m，承台结构尺寸共3种类型，分别为5.2 m×9.2m、4.8m×8.4m、5.2m×7.2m，基础埋深 3.700 m，承台横向间距1.0～2.0m，纵向间距45.0m。钢管格构柱分 4次吊装，长度分别为 10.2、18、15、12.8m，其中首节柱埋入承台700mm，承台上部混凝土外包柱脚高度为2150mm。见图1。

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47.85m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。

施工工艺

以4.8m×8.4m×1.5m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—绑扎承台及外包柱脚钢筋—首次浇注混凝土预留杯口—杯口内标高找平—吊装格构柱首节柱—测量、校正定位、垂直度—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。

（2）预制标准内撑保证杯口尺寸。钢管柱直径600 mm，栓钉长度100mm，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810mm×810mm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（405mm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19t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15mm×150mm×200mm钢板与长150mm，宽50mm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10t千斤顶及杠杆进行微调。

施工效果

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。

参照GB50205—2001《钢结构工程施工质量验收规范》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。

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，对同类工程具有一定的借鉴和推广作用。

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TU745.7

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1008-3197（2010）06-18-02

2010-10-08

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。

□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。