超高层住宅型钢混凝土柱脚创新施工技术应用

蔡广福

（上海建工五建集团有限公司，上海 200063）

0 引言

近年来，随着我国建筑行业的迅速发展，施工技术稳步提高，超高层建筑不断涌现，对结构安全要求也越来越高。 在此情况下，型钢混凝土（SRC）结构在超高层建筑中的应用日益广泛。 与传统的钢筋混凝土结构相比，SRC 结构刚度更大、承载力更强、抗震性能更好；与钢结构相比，SRC 结构防火性能好、结构局部及整体稳定性好、节省钢材。

结合上实泉州海上海C-8-1 地块项目情况，针对超高层住宅型钢混凝土柱脚的创新施工技术进行研究，希望能为其他类似工程提供借鉴。

1 工程概况

1.1 项目概况

上实泉州海上海C-8-1 地块项目位于泉州市丰泽区东海滩涂回填区域内，北临港湾街，西临泉宁路，南侧为丰海路，东临泉南路。

项目的总建筑面积为279 025.35 m2， 地上建筑面积为208 979.08 m2，地下建筑面积为70 046.27 m2。住宅区包括 9 栋高层住宅，其中 1#、2#、3#、5# 楼为超高层住宅。基础顶面至七层楼面布置有内置型钢柱， 其中 1# 楼 30 根，2# 楼 35 根，3# 楼 35 根，5#楼 61 根，共计 161 根。

1.2 地质情况

本工程场地原始地貌为海湾滩涂，现经人工围海堆填造地，原为0～-2 m 的滩涂面标高，后期经堆填，现在的钻孔孔口标高在4.10～6.30 m。 现场地形相对平坦，场地内为空地，局部有近期堆填的施工弃土，周边市政道路均建成，周边环境现状简单。场地内地质情况主要含有较大流塑性的淤泥与淤泥质黏土层。

根据地质勘察结果， 场地地下水稳定埋深1.00～3.50 m，稳定水位标高 2.29～3.97 m，且地下水受晋江河口外的泉州湾海域潮汐影响较大。

1.3 型钢混凝土柱概况

根据设计要求，本工程设计采用的型钢混凝土柱尺寸如表1 所示。

表1 型钢混凝土柱尺寸

2 型钢混凝土柱柱脚的现行施工技术

2.1 现行施工工艺

根据现行技术及本项目原设计文件， 内置型钢柱柱脚做法为在底板底标高处下挖700 mm 的坑槽并浇筑混凝土做为型钢柱基础， 通过预埋锚栓实现钢柱埋板与基础的固定（图1）。钢柱柱脚板通过螺栓与底部埋板连接， 柱脚板与埋板间缝隙的填充材料采用C40 无收缩细石混凝土或者是铁屑砂浆。

图1 现行技术的柱脚做法

2.2 现行技术分析

现行的型钢混凝土柱柱脚做法耗时耗工，并且本项目地处泉州东海填海滩涂地区，地下水位高，仅开挖700 mm 的坑槽就需提前进行预降水措施，严重影响施工进度。 按现有设计图纸柱脚做法施工，不仅无法满足业主进度节点要求，而且施工成本高。

3 型钢混凝土柱柱脚的创新施工技术

3.1 创新施工工艺

根据本工程实际需求，在施工中采用创新的型钢混凝土柱柱脚施工技术，具体做法如图2 所示。

图2 创新技术的柱脚做法

（1）柱脚基础基坑开挖：首先开挖土方到底板底部的标高，进行定位放线，接着开挖柱脚基础土方。 采用放坡开挖的方法来开挖柱脚基础的基坑，放坡的坡脚为45 °，深度为300 mm，底边的宽度为型钢柱宽度加上800 mm（左右两侧各加400 mm）。

（2）进行基础垫层施工，垫层厚度为150 mm。

（3）进行卷材防水以及细石混凝土保护层的施工，保护层的厚度为70 mm。

（4） 底部布设Φ10@150 单层双向钢筋网片，可以解决锚栓定位固定问题。

（5）锚栓埋设：首先将锚栓与钢筋网片焊接固定，以此完成定位，同时应确保锚栓要有足够的锚固长度。

（6）钢柱预埋钢板埋设：预埋钢板边长比钢柱边长宽300 mm（图3）；预埋钢板与锚栓通过焊接连接，预埋钢板焊接前应通过经纬仪进一步准确定位后，方可施焊。

图3 钢柱柱脚平面

（7）钢柱柱脚基坑混凝土浇筑：混凝土浇筑时注意成品保护，严禁破坏柱脚埋板，浇筑过程中保持对埋板平面定位的测设，保证定位精度。

（8）基础节钢柱吊装：基础节钢柱长度约2 800 mm，与埋板通过螺栓连接；在吊装过程中，钢柱的垂直度通过经纬仪进行校准，并通过架设斜撑来进行临时固定；吊装到位后，柱脚板与埋板缝隙通过无收缩灌浆料填实。

3.2 新工艺创新点分析

（1）在新工艺中，原本700 mm 的钢柱基础深坑减少至300 mm，并且省去了坑槽支护及预降水措施，大大减小了工作量，降低了施工难度，加快了施工进度，节约成本。

（2）钢柱基础底部钢筋网片的布设方便了锚栓定位，提高了钢柱就位的精准度。

（3）填充材料由灌浆料代替细石混凝土，加强了钢柱埋板与柱脚板的密实度， 减小钢柱偏位的可能性，提高水平精准度。

4 型钢柱吊装

4.1 地脚螺栓埋设

首节钢柱的施工精度尤为重要。 为此，采用二次埋设法施工。 首先在B2 层混凝土柱钢筋绑扎施工时，使用型钢支架用于固定地脚螺栓，并在混凝土柱浇筑过程中确保螺栓群的稳定性。浇筑混凝土后，及时重新测量每个柱脚上地脚螺栓的位移数据和偏移情况，并根据地脚螺栓重新测量的数据对首节钢柱柱底板进行加固处理。

4.2 钢柱安装

（1）在安装钢柱之前，先在每个地脚螺栓拧上螺母，为了确保后续钢柱安装的精度，需要注意保证螺母表面的高度应为钢柱底板的标高。

（2）将钢柱或钢柱底板安装就位。

（3）对底板或钢柱的平整度与垂直度进行再次测量，如果出现误差，可采用扳手微调底板下的螺母。

（4）拧上底板面上的螺母，即可完成钢柱的临时固定。

按照创新技术的柱脚做法进行施工时，钢柱吊装后需加设型钢斜撑，而现有柱脚做法由于底部有一定的嵌固深度，不用再加斜撑。

4.3 钢柱安装要点

（1）在安装钢柱之前，需要再次检查下部结构的高度和轴线，记录数据，与规范进行比较，若出现超出规范的偏差，应该立即进行修正。

（2）安装前，需要对钢柱的长度、断面、挠曲以及牛腿面的标高进行预检，如果出现问题，应该立即将其报告给技术部门并及时采取适当措施。

（3）安装前，先在地面上把钢爬梯等在钢柱上安装好，以便于需要登高作业时使用。

（4）钢柱加工厂需要根据本工程的需要和要求在钢柱的两端设置临时连接耳板，首节钢柱的临时连接耳板设置在钢柱顶部。等到完成钢柱的对接焊接后，对钢柱施工进行验收，合格后方可切割耳板。

（5）钢柱的施工采用二点就位、一点吊装。项目采用旋转回直法进行钢柱吊装，吊点的位置在钢柱顶部，严禁从钢柱根部拖柱。

（6）钢柱起吊时，钢柱的根部要垫实，以此确保在起吊高柱的时候钢柱根部不离开地面。 通过吊钩的起升与变幅及吊臂的回转，慢慢将钢柱扶直，等到钢柱停止晃动后方可继续提升[1]。 为了使钢柱吊装保持稳定，必须在钢柱的顶部绑上2 条白棕绳，每根绳索的长度为钢柱长度的1.2 倍。

（7）钢柱安装就位后，对钢柱的垂直度和位移进行初次校核。 钢柱底部的固定使用地脚螺栓，上层接柱的固定用夹板与安装螺栓拧紧，拆除索具需要等到固定完成之后方可进行。拆除索具采用钢管爬梯。

（8）安装标准层钢框架结构时，先安装外围钢柱。安装完后，以外围钢柱为标准，安装本流水段钢框架结构。

（9）在钢柱吊装到位后，利用接柱处的装配板进行临时固定，同时要及时吊装与其存在联系的楼层钢梁，以便形成稳定的节间，确保钢柱吊装的施工质量。

5 结语

结合上实泉州海上海C-8-1 地块项目的具体情况，针对项目体量大、工期紧、业主销售节点要求高及填海滩涂复杂地质的施工重点，分析现有的型钢混凝土柱柱脚做法存在的问题，对超高层住宅项目型钢混凝土柱脚的施工技术进行创新应用。通过工程实践及综合分析，创新柱脚施工技术具有可行性和经济性，为类似工程提供了借鉴。