钢管混凝土叠合柱质量控制

李义刚

（深圳市九州建设监理有限公司，广东 深圳 518049）

项目监理部将钢管混凝土叠合柱制安列为第一重难点实施质量监控。通过反复研讨，组织编写的《钢管混凝土叠合柱子项工程监理实施细则》，规定了明确、严格、可操作的钢管混凝土叠合柱制安工序报验监控程序和监理措施，可简单归纳为“严把资质审查关、加工厂考察关、制安方案审查关、原材料检验关、构件出厂检验关、现场安装形位尺寸偏差检查关、焊缝检测报告审查关、混凝土浇筑令签发关等过程控制的八大关键环节”。

1 钢骨柱施工准备阶段的质量控制

1.1 结合对加工厂的考察情况，认真进行钢管混凝土叠合柱制安分包资质审查

在分包资质审查以前，项目监理部会同业主和总包单位，对分包单位加工厂分别进行了实地考察，考察重点包括工艺装备、工艺流程，技术管理体系、工艺管理体系和质量管理体系以及生产能力等。质量管理体系考察要点为实验室资质、检验手段、检验制度及执行情况、焊工素质(焊工必须经考试合格并取得合格证书且必须在其考试合格项目及其认可范围内施焊)等；同时我们还对分包单位正在施工的类似工程进行了实地考察。综合评价认为所选分包单位具有相应资质和施工能力，同意作为本工程钢结构专业分包单位。

1.2 专项施工方案审查

在图纸会审的基础上，督促施工单位完成专项施工方案审查编报，同时要求分包单位按照设计图纸编制每段构件加工的工艺文件，该工艺文件须事前报经监理、建设审查批准，按照经批准的工艺文件进行检验。如在施工中确需变更施工方案或工艺文件的，必须履行严格的审批程序。

1.3 原材料检验关

由于本工程总用钢量较大，总用量接近15000 t，涉及板材厚度 15～50 不等，种类较多，节点形式较多，经项目监理部研究，共选取了 7 种节点形式做了焊接工艺评定，从技术上保证了钢结构工程加工质量。原材料板材均经见证取样复试，复试合格后方可使用。

1.4 采取积极稳妥的措施保证质量

本工程地下室中，有 2层与钢管混凝土叠合柱连接的是普通钢筋混凝土梁。这里就有钢筋与钢柱连接的问题。设计上是采用钢筋连接器，即在钢骨柱上焊接钢筋套筒，然后在安装时将钢筋拧入套筒内。但我们考虑到焊接钢筋套筒存在两个问题：一是套筒的可焊性不明确，二是焊接后检测问题，做拉拨试验也有难度，可能无法满足原设计图等强度连接的要求，所以就直接采用了在钢骨柱上开孔的办法(当然开孔对钢板的削弱得到了设计院的加强处理)（见图1、图2)，这样就减少了采用钢筋连接器的不确定性，有利于保证质量，还不会增加工程成本。

图1 采用钢筋连接器

图2 在钢骨柱上开孔

2 钢骨柱监造的质量控制

因项目监理部人力所限，没有引入工厂建设项目的设备监造模式，也就是说没有委派驻厂监造工程师，而是经与甲方协商后，项目监理部采取对构件加工厂发函，提前设立了一些质量见证点。涉及质量的关键点和重要环节及工序分批次由厂方提前一天通知我方前往进行现场监理的方式，加上甲方委托的第三方检测单位驻厂的焊缝检测工程师现场焊缝质量把关(如有焊缝经返修后检测不合格，须及时通知监理)，最大限度地保障了钢骨柱加工制作质量。

采用这样一种质量控制模式，实为迫不得已，虽然对于监理来说节约了成本，但与驻厂监造比较，毕竟难以第一时间获得相关质量信息和动态，不便于及时纠正和处理问题，我们认为如条件许可，应尽量派人驻厂监造。比如本工程第一批加工的钢骨柱曾出现 8 根柱部分焊缝二次返修不合格的质量问题(规范允许焊缝返修一次)，本着坚持质量第一的原则，同时也使分包单位增强质量意识加强质量管理，我部和甲方一致决定对这 8 根柱作出了报废处理，为此钢骨柱构件加工企业承担了近70万元的直接经济损失。当然造成此问题发生直接和最重要的原因是施工方没有落实质量管理制度，没有在第 1 根柱完成后进行焊缝检测，也就没能尽早地发现问题，而是生产加工了 8 根柱后才进行检测，使个别问题变成了批量问题。如有驻厂监造，则完全可避免此质量事故的发生。

三是综合全案证据，对认定事实已经排除合理怀疑。如果说前两个条件是纯粹的从客观的事实和证据层面解释证明标准，那么这一条件便是从主观方便对法官心证的要求。三个条件综合起来，就是为了校正之前绝对客观主义的缺陷。

在处理上述问题的时候，项目监理部派人会同甲方多次到厂方对构件加工中出现问题进行原因分析总结，对于技术难题的克服给予施工单位力所能及的帮助。因本工程采用箱形钢骨，其内隔板最后一条焊缝必需采用熔嘴电渣焊，而此前钢骨柱构件加工企业一直没有用过熔嘴电渣焊，既没有熔嘴焊机这种设备，也没有这方面的焊工人才。这种情况即使这么大规模的钢骨柱构件加工企业也都存在，是一个较普遍的现象。也正是如此，很多项目在设计时就将钢骨型式由箱形改为十字形，避免使用熔嘴焊。钢骨柱构件加工企业自己很清楚这一点，采取土办法，即将最后一道焊缝由人工在已成型的柱内进行施焊，但由于箱形钢柱截面尺寸有限，工人在柱内焊接，施工条件恶劣，又没很好地进行通风，在这样的情况下，焊接质量自然难以保证。对于此我们当然是要求厂方采用熔嘴电渣焊，为此钢骨柱构件加工企业也专门采购了两台焊机，并请熔嘴焊机厂方派技术人员到现场进行技术培训，后经焊接加工试验也暴露出焊接质量不稳定、加工效能低等问题。钢骨柱构件加工企业提出继续采用人工焊接的办法，我们与甲方经研究后，考虑实际情况，同意在适当改进施工艺和作业条件的情况下，采用人工焊接。也就是在柱牛腿两端内隔板范围内将一侧面板做局部预留，待最后一条焊缝焊完后，再将盖板焊上。当然这样做就必然会增加几道焊缝，但是也建立在符合相关验收规范的基础上的，主要是指面板拚板尺寸不小于300，相临面板焊缝错缝长度不小于200。

此后，钢骨柱构件出厂质量明显提高，没有再出现过不合格情况，并一直处于稳定的状态。对于8 根柱的报废处理，施工单位不仅没有了抵触情绪，钢骨柱构件加工企业还由衷感谢我方严格把关和尽心帮助的举措，促使他们改进了工艺和质量管理水平。

3 钢骨柱现场安装的质量控制

为了有效控制好钢骨柱现场安装质量，监理部事前用《监理联系单》的形式再次书面强调现场安装及报验程序：吊装(通知监理旁站)→对中及垂直度校正→自检合格→垫板点焊→报监理复查合格、签发《准许焊接令》→对接面焊接(通知监理旁站)→扭曲校正、垂直度复校→探伤检测(通知监理旁站)→工艺附件割除→整体终校→监理验收→钢筋安装完成、自检合格→报监理复查合格、签发混凝土浇筑令。在整个监控程序中，重点控制吊装、校正、施焊、探伤检测、签发混凝土浇筑令等关键环节。

3.1 吊 装

在钢骨柱现场吊装之前，首先是底座的预埋，预埋的准确性当然是非常重要的，这点不必强调，相信监理工程师都会注意到这一点。依我们的经验这里要强调两点，提请大家在类似工程的监理中注意，一是底座用于固定钢骨柱的螺栓应尽可能长点，应留有余地；二是首根柱柱底的二次灌浆是个非常重要的工序，灌浆的技术方法决定成败。二次灌浆一般会选用成品灌浆料，其主要成份为石英砂、高强水泥及外加剂等，现场按说明书加一定比例水调制而成。为确保灌浆一次成功，强烈建议要做模拟试验。

安装前必须取得基础段验收的合格资料，内容包括轴线、标高(关系到梁筋的穿孔筋标高)、预埋螺栓位置等，并复核是否符合图纸要求。对因堆放不合理和运输不合理等因素造成的变形超差的构件进行校正。清除构件表面的油污、泥砂、灰尘等杂物。

钢骨的安装主要解决好关键的三个问题：钢骨四个侧面的构件轴线必须与土建轴线重合；钢骨四个面的垂直度必须符合要求；安装段与基础段的截面重合。

为此，构件在吊装就位时必须考虑上述三项因素，通过经纬仪不断调整，以达到最理想效果。就位后在焊接时，要同进使用两台经纬仪，从两个相垂直的轴线方向进行监控，并采用对称交叉分层的焊接方法。在焊接过程中要及时交流监控数据，通过对称交叉分层的焊接方法及时找正，消除温差变形的影响，确保成型后构件的轴线位置、垂直度、上下段错边及标高符合要求，钢管柱安装的允许偏差应符合规范规定。

3.2 校 正

钢骨柱本身是高建钢板经工厂加工、焊接组合为按 6 m及 8.4 m 分段的箱形构件，再经现场逐层逐段依次对接，整根钢骨柱就表现出不同程度的“柔性”。“柔性”起因于构件组合偏差、现场对接偏差、焊接形变等。因此，校正环节至关重要，且难度较大。出厂前的构件校正，是现场对接安装校正的基础。

现场吊装就位构件对接安装的校正包括：轴线位置校正(保证整个楼层柱网中每根钢骨柱的准确位置、及纵横方向轴线间的轴线尺寸)；对中校正(翼缘、腹板对接偏差校正)；垂直度校正；扭曲度校正等。

监理部要求现场对接过程要进行 3 次校正。

就位校正：主要进行轴线位置校正、对中校正和垂直度校正。首先校正柱网中四大角的钢骨柱，然后在其顶端用线控制该层所有钢骨柱的轴线尺寸。必须保证钢骨柱的翼缘、腹板对接偏差、垂直度偏差、牛腿标高偏差、焊缝高度偏差等严格控制在规范允许范围内。

焊接后的校正：主要进行扭曲校正和垂直度再校正。

工艺附件割除后的终校：进行混凝土浇筑前的整体复核校正。

3.3 焊 接

钢骨柱就位后先点焊、校正，在自检合格的基础上报监理验收、签发《准许焊接令》，方可正式实施对接面焊接。焊接前，监理工程师一一复核检查现场施焊人员上岗证，现场持证焊工必须在其考试合格项目及其认可范围内施焊。这里强调的是，对于钢结构的焊接施工，我们不仅仅局限于焊工持证上岗方面，而是更加注重实际技能的要求上。在现场焊工首次施焊前进行焊工考试，也就是在正式施焊前进行构件外的模拟焊接，然后对模拟焊件进行见证送检，只有检测合格后才允许该焊工对构件正式施工。这种考试将不定期进行，新到焊工同样必须得通过现场考试合格后方可上岗。

至于焊接时，当然是由两人同时对称施焊，以减小钢骨柱不对称形变引起的扭曲。

3.4 探 伤

钢骨柱焊接完成 24 h 后进行超声波检测，监理工程师现场复验焊缝探伤人员的上岗证，并旁站见证探伤全过程。本工程的现场焊缝基本上都是一级焊缝，所以是全检。

3.5 签发浇筑令

施工单位必须报送钢骨柱焊缝检测合格的正式报告，监理工程师方可签署混凝土浇筑令。当然对于钢骨柱外面的钢筋及模板则是按普通钢筋混凝土工程进行质量控制的。

4 钢骨柱混凝土浇筑

本工程从地下 2层至 5层每节钢骨柱高为6 m，以上部分为两个楼层一节 8.4 m。由于每节柱内有多达 5 道加劲隔板，每道隔板中间最大圆洞口为D800，因而在混凝土浇筑过程中，难免会在隔板四个角部产生气泡，造成混凝土不密实，形成质量隐患。如何将气泡大小控制在允许的范围内就显得尤其重要，而钢柱内气泡大小以目前手段是无法检测的。我们决定做现场模拟试验，混凝土浇筑完成后再打开检查。这样比较直观，但成本很高。考虑到本工程总包单位曾经在类似施工时模拟过，掌握有相关数据，同时深圳类似工程也有模拟的数据，加上我们在施工时的现场观察，觉得以目前 6 m的柱高及流动性、抗离散性比较好的C70 混凝土，还是能够控制气泡大小形成的。事实上通过施工现场观察结果也是这样。但面对进入标准层 8.4 m的柱高，就绝对不能掉以轻心。我们决定首先提高混凝土的性能着手，即采用 C60 自密式混凝土。由于其良好的扩展性、抗离散性和填充性，能够提高混凝土浇筑质量。在自密实混凝土施工时，我们采用高抛免震辅以局部内振捣的方法(要求高抛高最大自由落下高度宜在 5 m 以下，加劲隔板处及柱顶 2 m 内须采用内振捣，最后清除表面浮浆)；对于C70 普通混凝土，我们准备采用辅助以串筒浇筑的方式，以解决混凝土浇筑高度过大有可能发生离析的问题。同时，经设计验算将隔板四个角 50 开孔子扩大为70；另外还编有钢管混凝土专项施工方案，辅以许多具体的施工技术措施，能够保证浇筑质量。

这里需要着重强调的是，由于我们的钢骨柱截面尺寸不是非常大，尽管柱内混凝土的抗收缩性没做首要考量，但在混凝土试配时也有无收缩性这方面的要求。

5 质量验收

据悉，当前钢骨柱在我国亦属新颖结构设计，国家还没有成熟、完整的相关施工工艺技术规程、质量验收规范和质量验收记录用表。对于钢骨柱内混凝土质量验收，虽然在《钢管混凝土工程质量验收规范》征求意见稿中，检测上有锤击法和超声波法，但锤击法只适合钢板厚度 20 以内的检测，而用超声波法，到目前为止我们咨询过深圳市较知名的检测机构，还没有这方面的实践，因为既不能对其抽芯检测，也无法进行回弹检测，所以现在深圳市场上尚没有对其有针对性的检测手段。当前通常还只是通过所留混凝土试块来做质量验收的依据，当然是要多留标养和同条件试块。这一点也正凸显出钢骨柱混凝土施工质量在技术的保证上的重要性，因为一旦出现质量缺陷难以被发现。因为被发现的问题会得到处理而不会成为问题；没发现的问题才是真正的问题，才是最可怕的，因而是一定要避免出现的。

我们将钢骨柱中的“钢骨”纳入钢结构范畴，而剩下的“柱”纳入普通混凝土结构范畴，按钢结构质量验收记录用表和混凝土结构质量验收记录用表相结合的方式，规定了本钢骨柱子项工程的质量验收表格，解决了验收表格空白的难题。