鄭仁春

(福建中光建設(shè)有限公司 福建福州 350001)

引 言

現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)整體性好、梁柱節(jié)點(diǎn)為剛性連接、抗震性能好、取材和施工方便、建筑平面布置靈活及經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，因此是多層、中高層工業(yè)和民用建筑采用的主要結(jié)構(gòu)形式，在實(shí)際工程中被廣泛應(yīng)用。

框架柱是框架結(jié)構(gòu)的豎向受力構(gòu)件，框架柱混凝土澆搗難度比水平向梁來(lái)得大，其質(zhì)量控制需求也更高。實(shí)際施工中，柱混凝土施工常出現(xiàn)較大的工程質(zhì)量缺陷，造成柱蜂窩、露筋以及孔洞等質(zhì)量缺陷[1－3];底層柱模工作面沒(méi)清潔，造成混凝土夾層;目前，我國(guó)柱中箍筋類(lèi)型大多采用井字箍，井字箍肢距小，混凝土只能高處投料，柱子底部混凝土容易產(chǎn)生離析。國(guó)外的許多工程設(shè)計(jì)考慮了這一點(diǎn)，大多采用井字箍加菱形箍筋或者留出澆搗空間，比如馬來(lái)西亞的雙子塔，柱子截面大采用了雙側(cè)的菱形箍筋設(shè)計(jì)[3];梁柱節(jié)點(diǎn)鋼筋安裝中，偷工減料，減少箍筋，從歷次震害中的梁柱節(jié)點(diǎn)的破壞可以得出結(jié)論;受力鋼筋的合理偏位，造成柱的實(shí)際受力比設(shè)計(jì)預(yù)期小;混凝土工程中，由于泵送混凝土引起的質(zhì)量要求等等[2]。

圖1 建筑平面、剖面和南立面圖

圖2 底層柱子模板安裝

本文結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)柱子混凝土施工質(zhì)量的控制從模板工程、鋼筋工程和混凝土工程三方面進(jìn)行分析。重點(diǎn)討論了柱子模板工程中的底層工作面和支模要求;鋼筋工程中的柱中箍筋類(lèi)型和梁柱節(jié)點(diǎn)鋼筋安裝要求以及受力鋼筋的合理位置;混凝土工程中的高處投料和泵送混凝土質(zhì)量要求。對(duì)引起的質(zhì)量問(wèn)題提出了相應(yīng)的處理措施。

1 工程概況

工程位于福建省福州市，主體為六層綜合樓，底層辦公，二層為接待室和大會(huì)議室(兩層層高)，三至六層為辦公，屋頂層為架構(gòu)層，總建筑面積為6539m2，建筑二層平面、剖面圖和南立面如(圖1)所示。東西向結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度 50.3m，南北向結(jié)構(gòu)寬度18.4m。地震設(shè)防烈度7度，加速度為0.15g;框架結(jié)構(gòu)，內(nèi)廊式建筑，主要柱網(wǎng)尺寸為(8100mm+2200mm+8100mm)×8100mm，建筑軸線(xiàn)8～10柱網(wǎng)為大跨度柱網(wǎng)，填充墻砌體為加氣混凝土砌塊。結(jié)構(gòu)主要高度23m，至架構(gòu)層27.2m。

2 模板工程安裝

2.1 柱模板安裝質(zhì)量基本要求

框架柱施工中，對(duì)模板安裝普遍缺乏足夠的重視，容易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題?？蚣苤０灏惭b質(zhì)量控制措施要點(diǎn)主要有:(1)現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的模板工程應(yīng)編制有針對(duì)模板體系的施工組織設(shè)計(jì)或施工方案即編制專(zhuān)項(xiàng)施工方案。(2)模板安裝前應(yīng)根據(jù)工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行技術(shù)交底，項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人必須組織有關(guān)技術(shù)管理人員和模板搭設(shè)工種現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人對(duì)施工組織設(shè)計(jì)(施工方案)施工圖紙進(jìn)行交底，對(duì)相關(guān)施工人員進(jìn)行必要的培訓(xùn)和技術(shù)交底。(3)模板側(cè)向穩(wěn)定性缺乏保證，在混凝土澆筑時(shí)模板容易導(dǎo)致豎向偏位，嚴(yán)重的甚至可能造成坍塌事故。(4)存在模板拼接不嚴(yán)密、漏漿和沒(méi)有預(yù)留清掃口等問(wèn)題[1－2]。

2.2 底層框架柱模板安裝

底層框架柱模板安裝施工工作面問(wèn)題:本工程地基土層均為粘土，質(zhì)量控制細(xì)節(jié)要求搭設(shè)支撐前先平整操作面，并采取以木板墊底提高穩(wěn)定性等措施，結(jié)合地面做法，對(duì)回填土分層夯實(shí)，確保土的密實(shí)度達(dá)到95%以上(環(huán)刀取樣)，并采取必要的排水措施，如圖2(a)所示。施工場(chǎng)地的工作面處理要得當(dāng)，清除柱子模板四周雜物，基礎(chǔ)土方標(biāo)高不超過(guò)基礎(chǔ)梁面，以免造成柱腳夾有砂土和雜物[4]，如圖2(b)所示。

底層框架柱模板中柱腳安裝施工要求:本柱子模板從基礎(chǔ)梁面開(kāi)始安裝，基礎(chǔ)梁面加一道木龍骨固定，柱子下部木龍骨上留有清掃口，如圖2(c)所示。

2.3 樓層框架柱模板安裝

每一樓層的施工順序通常遵循:綁扎柱鋼筋、安裝柱模板、澆灌柱混凝土、安裝樓層梁板模板、綁扎樓層梁板鋼筋、澆灌樓層梁板混凝土和養(yǎng)護(hù)這樣的施工順序。施工中，柱子通常先澆灌至框架大梁下約200mm～300mm處，往上接著安裝上一層的柱子模板[4]，這時(shí)，如果樓層交接處柱模板安裝不牢固，容易造成上下柱子錯(cuò)位、局部混凝土鼓出等質(zhì)量和觀(guān)感問(wèn)題，造成增加后期裝修的墻面整平工作。工程實(shí)際施工中，采取對(duì)交接處柱模板外加兩道木龍骨，并用鋼筋螺栓鎖緊，這樣保證了上下樓層柱子交接處混凝土的順利過(guò)渡。拆模后交接處的混凝土表面如(圖3)所示。特別地，柱模最后一側(cè)安裝前要檢查柱中的雜物和建筑垃圾，并與各專(zhuān)業(yè)配合好預(yù)埋件，(圖4)所示為水電管線(xiàn)的泡沫沒(méi)有及時(shí)清除。

圖3 上下樓層柱子交接表面

圖4 清除柱模內(nèi)雜物

3 鋼筋工程安裝引起的混凝土質(zhì)量問(wèn)題

3.1 柱箍筋類(lèi)型引起的混凝土質(zhì)量問(wèn)題

框架柱通常采用復(fù)合箍筋的設(shè)計(jì)形式(圖5)。菱型箍筋(類(lèi)型1)對(duì)核心區(qū)混凝土的約束不如井字型箍筋(類(lèi)型2)，這已被實(shí)際地震及各種結(jié)構(gòu)試驗(yàn)所證實(shí)[5－7]，但菱型箍筋有利于柱子混凝土的澆灌。實(shí)際施工表明，井字型箍筋這對(duì)于施工質(zhì)量影響較大，井字型箍筋肢距較小，施工振搗不容易密實(shí)，因此質(zhì)量不容易得到保證。參考有關(guān)文獻(xiàn)的研究[4]，認(rèn)為采用井字型箍筋的設(shè)置類(lèi)型應(yīng)考慮，在柱中央部位留出供機(jī)械泵送混凝土落料及振動(dòng)器施工的需要，尺寸宜不小于200mm×200mm，建議優(yōu)先采用(類(lèi)型3－7)以確保柱的混凝土成形質(zhì)量。

本工程原設(shè)計(jì)框架柱采用(類(lèi)型2)的復(fù)合箍筋設(shè)計(jì)形式，經(jīng)過(guò)已設(shè)計(jì)單位和監(jiān)理單位協(xié)商，修改了井字型箍筋肢距，柱中央部位留出的尺寸為160mm×200mm，基本滿(mǎn)足了機(jī)械泵送混凝土落料及振動(dòng)器施工的需要，保證了混凝土的施工質(zhì)量。復(fù)合箍筋安裝如(圖6)所示。

圖5 幾種箍筋設(shè)計(jì)形式

圖6 復(fù)合箍筋安裝

3.2 框架梁柱節(jié)點(diǎn)鋼筋安裝

現(xiàn)澆框架梁柱的節(jié)點(diǎn)中，柱子箍筋安裝是施工中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。由于該處鋼筋最密集，箍筋漏放、少放及漏綁扎現(xiàn)象較為普遍，節(jié)點(diǎn)中柱子漏設(shè)箍筋不能滿(mǎn)足抗震要求，必須引起現(xiàn)場(chǎng)施工人員的高度重視。安裝方法和措施有:(1)根據(jù)框架梁梁高度計(jì)算核心區(qū)需要的箍筋個(gè)數(shù)，首先將所需箍筋(未綁扎)套到柱主筋上。(2)在箍筋四角分別用直徑8mm鋼筋(長(zhǎng)度按最高框架梁)作導(dǎo)筋，按規(guī)定密距綁扎固定箍筋，形成一個(gè)鋼筋籠。(3)該鋼筋籠與梁筋同時(shí)綁扎，綁扎好后梁筋骨架與鋼筋籠一起落入粱柱模板內(nèi)。(4)如有變形，將變形的鋼筋籠調(diào)整好再在框架梁面固定一個(gè)柱箍筋。最后，鋼筋工程安裝后自檢前再次檢查箍筋的數(shù)量和位置，再與澆灌混凝土班組做好工序交接班工作。

3.3 框架柱受力鋼筋的偏位

本工程施工中，底層由兩根框架柱的豎向受力鋼筋不在其合理位置，偏差較大，主要原因是預(yù)留的受力鋼筋沒(méi)有采取固定的措施(圖7)。受力鋼筋固定通常采用箍筋固定以免偏位，必要時(shí)采用點(diǎn)焊的方式加以固定，混凝土澆搗后初凝前再次檢查受力鋼筋的合理位置(圖8)。

圖7 柱受力鋼筋偏位

圖8 柱受力鋼筋固定

4 混凝土工程澆搗質(zhì)量問(wèn)題

柱子出現(xiàn)混凝土施工質(zhì)量問(wèn)題的部位大部分是柱腳，分析其產(chǎn)生的主要原因有:高處投料、柱截面較小、柱中復(fù)合箍筋的存在且肢距較密、“先墊漿”純砂漿量過(guò)多、泵送的混凝土配合比、作業(yè)工人的操作不認(rèn)真及振動(dòng)機(jī)械的使用不當(dāng)、施工場(chǎng)地的工作面處理不當(dāng)和模板的濕潤(rùn)不足等多種原因[4]。本文就部分內(nèi)容進(jìn)行論討。

4.1 高處投料

在安裝好樓層梁板的模板上，澆灌柱子混凝土的工作面條件好，柱子先澆灌對(duì)于整體模板工程能增加其側(cè)向穩(wěn)定性。樓層層高在3.6～5.1m，柱子截面短邊在500mm～700mm，框架柱混凝土的澆搗施工現(xiàn)場(chǎng)柱子通常沒(méi)有按照《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》[8]的要求在柱中留串桶投料，而是高處落料，致使混凝土經(jīng)過(guò)層層復(fù)合箍筋的“篩選”，混凝土離析現(xiàn)象嚴(yán)重(圖9)。高處投料應(yīng)改為泵送混凝土管直接插入，落料高差不大于2m。為保證柱腳混凝土不離析，施工中在柱底“先墊漿”的做法是值得肯定的，通常墊漿的高度為200mm～400mm，第一次落料必須經(jīng)過(guò)十分詳細(xì)的振搗，使得粗細(xì)骨料充分的融合，但是過(guò)多的墊漿(純水泥漿，無(wú)粗骨料)有可能造成柱腳混凝土強(qiáng)度的降低(圖10)，每根柱子混凝土施工中，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)負(fù)責(zé)人和質(zhì)量檢查員旁站監(jiān)督。

圖9 柱腳混凝土離析

圖10 柱腳墊漿過(guò)多

4.2 泵送混凝土引起的混凝土施工質(zhì)量問(wèn)題

商品混凝土施工，由于泵送混凝土的設(shè)備需要，通常設(shè)計(jì)要求的20～40mm粒徑的粗骨料石子被改成20～30mm，混凝土水灰比大，坍落度大(通常坍落度大于150mm)，但流動(dòng)性極好。

在施工現(xiàn)場(chǎng)(圖11)，由于基礎(chǔ)梁面以下短柱混凝土浮漿沒(méi)有及時(shí)清除，致使有一小段柱僅有砂漿，隱蔽工程驗(yàn)收時(shí)發(fā)現(xiàn)澆完的混凝土表面顏色和砂漿龜裂。該問(wèn)題處理可增加了二條技術(shù)措施，各層框架柱，特別是底層柱的混凝土澆搗質(zhì)量必須保證，高處澆灌混凝土?xí)r應(yīng)有專(zhuān)門(mén)的施工方案及相應(yīng)措施;每段柱頭混凝土的泌水和浮漿應(yīng)及時(shí)清除，以保證混凝土質(zhì)量。

圖11 混凝土表面浮漿

5 結(jié)論

以某多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)為背景，詳細(xì)介紹了框架柱子的施工工序，提出了框架柱子混凝土質(zhì)量的要求，和可能出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，以及提出改進(jìn)措施，得到以下主要結(jié)論:

(1)保證框架柱子底部的混凝土質(zhì)量，在模板工程中，底層施工工作面必須進(jìn)行處理，清掃柱腳四周雜物，防止柱腳夾層。柱底和上下樓層柱子支模加木龍骨固定，并用鋼筋螺栓鎖緊。

(2)柱子鋼筋工程中，井字型箍筋肢距，建議柱中央部位留出的尺寸宜不小于200mm×200mm，以滿(mǎn)足了機(jī)械泵送混凝土落料及振動(dòng)器施工的需要，保證了混凝土的施工質(zhì)量;梁柱節(jié)點(diǎn)中，柱子箍筋安裝中箍筋漏設(shè)不能滿(mǎn)足抗震要求，必須引起重視;受力鋼筋的合理位置必須得到保證，固定通常采用箍筋固定，必要時(shí)采用點(diǎn)焊的方式加以固定。

(3)混凝土工程中，高處投料應(yīng)改為泵送混凝土管直接插入，落料高差小于2m;“先墊漿”純砂漿量高度不宜大于200mm;泵送的混凝土表面浮漿應(yīng)清除。

[1]全國(guó)高校土木工程專(zhuān)業(yè)指導(dǎo)委員會(huì).土木工程施工[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

[2]GB 50666－2011，混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范[S].

[3]法扎德·奈姆(美).抗震設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].王亞勇譯校.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

[4]吳應(yīng)雄.鋼筋混凝土多層框架柱設(shè)計(jì)與施工分析[J].福建建筑2008.10.

[5]GB50011－2010，建筑設(shè)計(jì)抗震規(guī)范[S].

[6]韓文霞.汶川大地震都江堰災(zāi)區(qū)的鋼筋混凝土多層框架柱震害考察思考[J].工程抗震與加固改造，2008，30(4).

[7]吳應(yīng)雄，黃英.汶川地震災(zāi)害引發(fā)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思考[J].福建建筑2008.10.

[8]GB50204－2002，混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].