冯瑞丽

中建二局第二建筑工程有限公司 河南 郑州 450044

1 工程概况

郑州商都遗址博物院和郑州市文物考古研究院建设项目4D影院部位的柱为圆柱，直径1 000 mm，在－2.1 m以下为直圆柱，直圆柱共计16根，其中7根从－11.9 m标高生根，9根从－6.0 m标高生根，至－2.1 m标高其中一根圆柱收头，剩余15根在－2.1 m标高以上与地面倾斜76°角呈发散状伫立。

2 施工难点

1）本工程斜圆柱在空中仅与环形框架梁有连接，加上400 kg钢埋件的影响，其柱子中心位置极易发生偏移，给现场斜柱角度校核工作带来了很大麻烦。

2）埋件为厚30 mm钢板，长1.545 m，每个埋件有22根φ25 mm抗剪键（三级钢），沿长度方向均匀分布4个宽度100 mm、厚25 mm的抗剪板（钢板）。斜柱纵向受力钢筋为20φ32 mm，箍筋为φ12 mm@100 mm；环形框架梁在4.40 m及9.35 m标高截面尺寸及配筋分别为500 mm×1 000 mm（上层钢筋8根φ25 mm，底层钢筋12根φ25 mm，N8φ20 mm），500 mm×800 mm（上层钢筋8根φ25 mm，底层钢筋10根φ25 mm，N6φ20 mm），埋件与圆柱钢筋筋、框架梁钢筋相互交叉重叠，穿筋操作难。

3）埋件的安装和固定难度大。

4）由于4D影院位置的特殊性，塔吊覆盖不到且汽车泵无法靠近，加上节点处钢筋密集且斜圆柱中间无现浇混凝土结构板，混凝土浇筑困难。

3 施工技术及操作要点

3.1 斜圆柱坐标定位及斜度校核

15根斜圆柱沿圆形布置，拥有共同圆心，相邻2根柱子与中央圆心成22.5°圆心角，结合现场实际情况，经过多种方案的分析比较，采用在15根斜圆柱中间搭设测量平台，在平台上确定圆心，进行圆柱坐标定位和角度复核。圆柱不同标高位置的中心与圆心之间的距离运用AutoCAD软件及BIM技术进行标点和计算。

测量平台兼作布料机操作平台，采用钢管搭设，尺寸10 m×10 m，钢管立杆间距600 mm×600 mm[1-2]。

3.2 钢筋工程施工

3.2.1 施工工艺流程

1）－2.1～4.4 m斜圆柱钢筋绑扎工艺流程：斜柱钢筋插筋→埋件以下箍筋安装→4.25 m标高埋件安装（埋件范围的外箍筋穿插进行）→用手拉葫芦进行埋件位置及角度校正→4.4 m标高框架梁钢筋绑扎→通过测量圆心与斜圆柱中心距离的方式进行斜柱钢筋斜度校正及定位。

2）4.40～9.35 m斜圆柱钢筋绑扎工艺流程：斜柱钢筋绑扎→通过测量圆心与斜圆柱中心距离的方式进行斜柱钢筋斜度校正及定位→9.35 m标高框架梁钢筋绑扎→9.35 m标高埋件安装→用手拉葫芦进行角度校正。

3.2.2 钢筋施工要点

1）应用BIM技术。鉴于节点处存在钢筋与预埋件错综复杂的特点，应用BIM技术，并通过与传统二维图纸深化进行比较，体现出了采用BIM技术进行复杂节点深化设计的优势。深化设计时需要综合考虑钢筋间位置关系以及钢筋与预埋件的位置关系，进行合理排布，保证钢筋全数通过。由BIM模型形成剖面图，方便现场携带，也便于指导施工。

2）钢筋预埋时必须准确定位。采用BIM技术，以钢筋在构件中等间距布置原则，对此节点进行建模，建模完成后对梁柱钢筋和预埋件进行碰撞检查，对产生碰撞的钢筋位置进行调整，以预埋件上抗剪板的定位作为基准，调整斜柱主筋的排布。施工现场斜圆柱钢筋插筋时必须按照BIM模型进行准确定位。

3）优化节点设计。梁柱节点钢筋非常密集，考虑到结构特点，经设计院同意，埋件位置的内箍改为拉钩形式。通过排布埋件位置的节点模型看出，在抗剪板位置的斜柱钢筋如果绕开抗剪板及抗剪键，其钢筋间距会增大至275 mm，不能满足设计要求，而抗剪板和抗剪键间的距离只有50 mm，斜柱钢筋从二者之间穿筋相当困难。为解决这个问题，将抗剪板适当切口，从而保证主筋顺利穿过（图1）。

4）框架梁钢筋数量多，钢筋净距接近于钢筋允许最小距离，绑扎环形梁钢筋时应严格按画好的位置线控制空间位置。为方便混凝土振捣，梁内主筋竖向应保证与斜圆柱角度一致。

5）梁柱主筋接头采用直螺纹连接，均为一级接头。

3.3 预埋件安装

现场钢结构预埋件重达400 kg，且在塔吊的覆盖范围之外，吊车也无法靠近。针对这种情况，采取了以下措施：

1）在圆柱上部搭设钢管支架，安装固定手拉葫芦，利用手拉葫芦进行钢埋件的初步吊装工作。

2）钢埋件吊装到相应位置后，根据施工图纸，对钢埋件的位置进行调整，保证埋件中心位置偏差≤5 mm，以便后期钢梁的安装工作顺利进行。

3）将手拉葫芦链条一侧固定于钢埋件上，另一侧固定于中间架体平台上，利用链条斜拉着钢埋件，减小钢埋件对柱子的倾覆作用（图2）。

图1 节点位置钢筋排布

图2 钢埋件固定

3.4 模板工程施工

3.4.1 模板的选择与配置

1）该工程柱子截面为圆形，直径为1 000 mm，给模板的制作、加工、安装带来了困难，而采用传统的自制木模、小钢模，会造成梁柱节点拼缝不严及梁柱节点处拼缝漏浆等问题。为此，根据柱高、角度及截面尺寸等参数，定制圆弧木模板，木模板由专业厂家生产，质量可靠。

2）通过安装水平约束箍@200 mm对模板进行固定，同时在模板倾斜侧及其左右两侧加设木方，并用钢管支撑固定木方，保证模板架体的稳定性（图3）。

图3 斜柱模板加固完成

3.4.2 架体搭设

1）本位置的模板支设属于高支模，架体搭设分2次进行，搭设的难点在于：架体底标高不同，分别从－2.1 m的地下室底板及－5.4 m的浅基坑基础顶面上开始搭设；斜圆柱中间为钢结构，在混凝土浇筑期间为中空，必须充分考虑架体的稳定性；必须充分考虑斜圆柱的侧向倾覆。

2）架体搭设参数：环形梁底立杆纵向间距600 mm，梁两侧立杆横距为梁宽＋600 mm，为增加架体整体稳定性，斜圆柱两侧搭设双排架兼作操作架，立杆纵距同梁底，横距1 000 mm，同时为抵抗斜圆柱的倾斜力矩，每个斜圆柱位置搭设锯齿状架体[3-4]。

3.5 混凝土工程施工

3.5.1 浇筑顺序

斜圆柱混凝土分层浇筑，第1次浇筑范围为标高－2.1～4.4 m的斜柱及框架梁，第2次混凝土范围为标高4.4 m以上的斜柱及框架梁。

3.5.2 浇筑方式

鉴于现场实际情况，在圆心位置搭设布料机操作平台，将布料机架设于中央平台上，进行混凝土浇筑。

布料机操作平台分2次搭设，第1次从－5.4 m（局部－2.1 m）搭设至4.0 m高度，操作平台搭设尺寸为8 000 mm×8 000 mm，立杆顶部采用双扣件连接。立杆横向间距0.6 m，纵距0.6 m，步距1.5 m，平台底面钢管间距0.2 m；四周外围连续设置竖向剪刀撑。转料平台面板采用木脚手板。同时在布料机四角用缆风绳与地锚进行拉结。

第2次搭设高度为15.2 m，操作平台搭设尺寸为10 000 mm×10 000 mm，其他参数和要求与第1次一致。

3.5.3 浇筑注意事项

混凝土浇筑是斜圆柱施工的重中之重，由于斜柱的特殊造型，造成混凝土施工有以下几个难点：

1）斜柱钢筋较密，在斜柱底面呈一斜面，混凝土在向下输送过程中，拌和物中的砂浆易被箍筋挂住，造成斜柱底部混凝土缺少砂浆。

2）振捣棒很难输送至斜柱底部，在提升过程中，振捣棒容易被箍筋卡住。

3）在斜柱振捣过程中，混凝土中产生的气泡不易被排出，会积聚在顶面模板下，造成顶面混凝土蜂窝、麻面，影响混凝土观感。

针对以上难点，采取以下措施：

1）选用作用半径较大的φ70 mm振捣棒，浇筑混凝土前先在柱根浇一层厚50 mm同柱混凝土强度等级的水泥砂浆，然后将振捣棒和胶管先插入斜柱中，随浇筑混凝土随提升振捣棒和胶管，每根斜柱振捣一次。

2）严格控制混凝土拌和物的坍落度和扩展度为200～220 mm，否则不得使用。采用分层浇筑，严格控制每层高度不大于500 mm。

3）在斜柱顶面模板间隔2 000 mm开通气孔。在浇筑斜柱混凝土时，设专人在顶面模板用橡胶锤轻振模板，同时观察通气槽的气泡，尽量使气泡从通气槽排出。

4）由于斜圆柱和梁的交界处钢筋较密集，振捣棒难以将混凝土振动密实，故在绑扎该处钢筋时，留出空隙作为振捣棒插入的空间。另外，对这一部位，看模工人可用锤子敲击模板，根据敲击声判断混凝土的密实情况。

4 结语

郑州商都遗址博物院和郑州市文物考古研究院建设项目斜圆柱施工可借鉴的施工资料及案例较少，项目通过施工方案的优化以及施工工艺的创新，对斜圆柱模板的选择与配置、钢筋绑扎、斜圆柱定位及混凝土浇筑等方面进行了细致研究，采用加设手拉葫芦、搭设架体平台、采用定制圆弧木模板等一系列措施，大大提高了施工效率，施工过程安全，达到了预期的质量效果。