钢结构的二次浇注与柱脚包裹施工流程及操作要点

　　本文主要介绍唐山北方瓷都陶瓷集团有限责任公司成品库工程钢结构二次浇筑与柱脚包裹施工方法, 为其他地脚螺栓式钢结构施工提供可借鉴的经验。

　　《钢结构》(月刊)创刊于1986年，是由中国钢铁工业协会主管、中国钢结构协会和中治集团建筑研究总院联合主办的钢结构领域综合性科技期刊，国内外公开发行。一直以导向性、针对性、实用性、创新性为办刊宗旨，刊载论文全方位展示钢结构在我国现代建筑技术发展中的重要地位和作用;注重理论与实际并重，先进性与实用性共举;体现国家建筑技术政策，引导国内钢结构技术的发展。

　　0 引言

　　传统钢结构的二次浇注与柱脚包裹都是分开施工。一般的设计要求是二次浇注为5cm的C35细石混凝土, 柱脚包裹为15-55cm的C15混凝土。传统施工工艺中, 两种混凝土要分部位、分时间、分层次的分别浇注。从多次实际施工经验中发现, 这种设计施工方式, 既延长了施工周期, 同时又加大设施料的投入, 最重要的是施工质量难以达到设计及规范要求, 如由于混凝土施工厚度及施工部位的制约影响, 在完成混凝土振捣后, 往往会出现麻面、漏浆等质量问题, 且局部混凝土的回弹强度值也出现了达不到设计要求的情况。为了改变这一传统施工方法中存在的诸多问题, 结合本工程特点, 将二次浇注与柱脚包裹的混凝土进行一次性统一浇筑施工。工艺进行改变后, 施工成本、施工周期、施工质量等较以前都有较大提高。

　　1 施工工艺特点

　　本施工工艺主要特点是大大缩短了施工周期, 与传统施工时间相比, 效率提高了2/3, 提高了施工质量, 降低了施工成本, 特别对实体工程的质量有较大提高, 如混凝土外观, 强度等。

　　2 试用范围

　　本施工方法适用于地脚螺栓式钢结构柱脚混凝土的施工。

　　3 工艺原理

　　将二次浇注与柱脚包裹混凝土统一进行施工, 采用高强度的混凝土, 也提高了柱脚的抗剪能力;结合工程特点, 设计成统一的定型模板进行加固, 统一采用C35细石混凝土进行浇筑。

　　4 施工工艺流程及操作要点

　　4.1 二次浇注与柱脚包裹混凝土一次性施工工艺流程

　　钢柱垂直度矫正、验收→钢柱法兰的垫板焊接、螺母拧紧检查、验收→承台短柱混凝土表面浮土清除及刷素水泥浆→支设定型模板、涂刷脱模剂→模板平面位置、尺寸、及标高验收→混凝土分层浇筑→拆模、养护→下一工作面施工。 (图1)

　　4.2 主要施工方法和要点

　　4.2.1 工程特点分析

　　本工程案例为唐山北方瓷都陶瓷集团有限责任公司1#成品库工程, 需要施工的柱脚包裹为220个。原设计的二次浇筑的施工尺寸为5cm*61cm*74cm, 所需C35细石混凝土为4.97m3;柱脚包裹的施工尺寸为55cm*61cm*74cm, 所需C15混凝土54.62m3。统一改为一次性浇筑C35细石混凝土后的尺寸为60cm*61cm*74cm, 所需C35细石混凝土59.59m3。其中将C15混凝土54.62m3变为了C35细石, 使成本增加了 (330-270) *54.62=3277.2元。

　　采购2cm*122cm*244cm竹胶板30张, 制作30套定型模板, 增加成本30*120=3600元。总计增加成本3600+3277.2=6877.2元。每天施工15个柱脚包裹, 另外支设15套模板, 交替使用, 15天完成。

　　4.2.2 各工序施工要点

　　(1) 一定要在钢柱的垂直度及法兰的垫板焊接、螺母拧紧等验收合格的情况下再进行混凝土施工, 这是进行下一道工序施工的前提。

　　(2) 对短柱混凝土表面的浮土先用铁锨初步清理, 再用钢丝刷及扫把细除;清理干净后, 用1:3素水泥浆刷在短柱混凝土表面, 作为结合层, 能够加强新老混凝土的结合效果;特别强调的是抗剪槽处的杂物一定要清理干净, 因为抗剪槽处是钢柱受力最大处, 这里的清理可以采用气泵与浇水相互结合的方法来清理抗剪槽。

　　(3) 支设定型模板前, 对每一片模板表面的粘结物进行清理, 再涂刷模板专用脱模剂, 这样能够保证混凝土外观的美观性, 便于模板拆除, 增加模板的周转次数;严格按照模板设计的要求进行模板支设, 首先在短柱混凝土表面用墨线弹出模板支设的轮廓线, 保证混凝土在施工完成后不会出现位置偏移的情况;之后拼装模板, 主要是控制节点处的对拉丝杆是否拧紧, 防止出现跑模、涨模等情况出现;模板拼装完成后, 对每一套模板的标高及模板的四个角用水准仪进行检测, 并在钢柱上用醒目标记标示出混凝土的顶面标高, 以便更有效地控制混凝土施工完成后的标高, 避免边角高低差的情况出现。

　　图1 二次浇筑与柱脚包裹混凝土一次性施工定性模板设计图

　　图1 二次浇筑与柱脚包裹混凝土一次性施工定性模板设计图 下载原图

　　(4) 模板验收合格后, 进行混凝土浇筑时, 要分两步进行。首先, 将混凝土放到30cm高度的位置进行振捣, 待混凝土不再下沉, 说明法兰盘下部及抗剪槽处的混凝土已经填实, 再浇筑下一步混凝土;在一步混凝土浇筑完成前, 顶在钢柱与模板上口之间的方木不能拆除, 原因是如果拆除过早, 会出现模板偏移的情况;混凝土振捣过程中, 振捣设备要沿着钢柱四周移动振捣, 避免出现集中振捣, 使混凝土对模板造成局部侧压力过大, 也会造成模板偏移情况;在浇筑过程中, 安排专人用1kg小锤对模板的拼缝处进行敲打, 降低混凝土在模板拼缝处出现纱线的几率;待混凝土浇筑完成后, 在混凝土初凝前对混凝土面层用木抹子收面2-3遍, 避免面层开裂。

　　(5) 采用隔天拆除模板的时间控制, 避免出现拆除过早或过晚造成的一些质量问题, 如粘皮、边角磕碰等。拆除模板后, 第一时间对混凝土表面可能存在缺陷进行修补, 因为此时修补是最佳时间, 从而保证修补后混凝土的外观质量。另外, 拆除模板后, 对模板表面的杂物要及时清理, 避免时间过长增加清理难度。

　　(6) 一般采用浇水养护, 用塑料薄膜完全包裹并用土压的方法对构件进行养护, 使构件长时间处于湿润状态。

　　(7) 振捣混凝土采用30振捣棒, 原因是模板边缘距离钢柱的腹板及翼板的距离分别是25cm和15cm, 限制了振捣棒的作用范围。

　　4.2.3 工艺改进前后对比

　　(1) 施工周期对比。在唐山北方瓷都陶瓷集团有限责任公司包装物库二次浇注与柱脚包裹按照原施工工艺施工, 施工时间为26天;工艺改变后, 成品库二次浇注与柱脚包裹施工时间为14天, 节省了12个日历天的工作日。

　　(2) 施工成本对比。原包装物库虽然采用原有设施料进行模板加固, 没有采购新的模板, 但由于原有模板的刚度较差 (大部分为周转多次的木模板) , 特别是模板刚度及模板加固方式都不理想, 造成混凝土完成后, 出现许多涨模、跑模等外观质量较差的情况出现, 花费了大量人工去修理。二次浇注与柱脚包裹施工完成后, 总计使用人工为26天*8人工 (每日正常施工人数) /日+11天*3人工 (每日修补人数) /日=241人工, 人工费为241人工*150元/人工=36150元;改变施工工艺后, 没有出现修补的情况, 都是正常的人工使用, 总计使用人工为14天*6人工/日=84人工, 人工费为84人工*150元/人工=12600元, 节省人工费为36150元-12600元=23550元, 减去新购置的模板及变更混凝土的费用, 实际节省费用为23550元-6877.2元=16672.8元。

　　(3) 施工质量对比。按照原施工工艺, 要先进行5cm厚的细石混凝土施工, 对混凝土施工质量造成一定的不确定性, 因为5cm厚的混凝土无法用振捣棒振捣, 使混凝土无法完全密实, 而且也无法保证抗剪槽处的混凝土是否已填充密实, 造成质量隐患;由于没有使用定型模板, 工人在模板支设与加固过程中, 存在很大的随意性, 在模板拆除后, 混凝土外观质量较差。通过改变施工工艺, 以前出现的质量问题基本上消失。

　　5 结束语

　　通过施工工艺的改进, 不但有效解决了地脚螺栓式钢结构二次浇筑与柱脚包裹施工存在的质量、成本、进度等方面的问题, 而且工程的内在质量也有显着提高。

　　参考文献

　　[1]GB50205-2001, 钢结构工程施工质量验收规范[S].

　　[2]GB50204-2015, 混凝土结构工程施工质量验收规范[S].

　　[3]王志刚.谈钢结构厂房地脚螺栓预埋的施工要点[J].山西建筑, 2013 (18) .