装配式结构地下室挡墙钢柱下插施工技术

邱水平 詹仲滋 张凯 张炳宏 王昊林 顾川瑜

【摘 要】 随着装配式结构的推广，钢结构作为装配式结构的一种，已广泛地被用到各类建筑中。由于地下室外围挡墙和地下室顶板必须采用混凝土结构或者劲钢结构进行施工，而结构嵌固端又基本都设置在地下室基础内，为避免转换层的存在，钢柱必须在基础内开始设置，提高结构整体稳定性。在施工过程中，地下室外围挡墙与钢柱结合时，主要在基础和挡墙导墙施工时，钢柱与导墙的施工顺序，会影响施工的措施和施工质量。先施工钢柱需要增加钢柱下部支撑措施，先施工导墙需要将导墙柱子位置留出，存在渗漏风险，且处理困难。文章综合考虑成本、工期、施工难度等，为后续该类型地下室施工节点处理提供借鉴，对于当下施工方案进行对比研究，最终根据现场实际施工条件，选择最优的施工方式。

【关键词】装配式; 钢结构; 地下室外墙; 钢柱下插

1 工程概况

眉山东部新城起步区三中心一基地项目位于四川省眉山市天府新区贵平镇，包含市民中心、人才中心、会议中心、产业邻里中心、图书馆以及总部基地等单体（图1）。其中市民中心、人才中心、总部基地三个单体包含地下室，为筏板基础，其他单体主要为桩承台基础和独立基础，主体结构均为钢框架结构。本项目地下室总建筑面积约2.8×104 m2，主要为车库和功能用房，地下室劲钢柱约240根，与地下室外墙相连的下插钢柱有53根。钢柱下插施工主要难点在于导墙施工时，是否先装与墙体相连的钢柱，若先行安装，则钢柱需要焊接角钢支架到基础钢筋内，进行钢柱支撑。若钢柱后装，则需要在导墙上留置施工缝，从而影响外墙根部钢板止水带安装，影响地下室外墙自防水性能，地下室底部水压最大，从而增加地下室渗漏风险。

所谓钢柱下插，主要是钢柱底部与地下室外墙导墙部分有交叉的部分。地下室外墙必须分两次浇筑完成，考虑到结构自防水性能，在墙体水平施工缝位置安装止水钢板，提高施工缝的防水性能（图2～图5）。

2 下插钢柱施工

（1）方案1：钢柱提前安装，在筏板钢筋内设置角钢支撑。

这种做法不影响钢柱分段，按既定钢结构方案进行钢柱分段安装，但是需要将地下室外墙的钢柱在基础钢筋绑扎完成之前加工好运抵现场，与地下室内部的其他钢柱施工节奏不一致。施工工艺顺序为：基础底部钢筋施工—钢柱支架焊接或成品支架定位安装—基础面筋施工—钢柱埋件安装—钢柱吊装固定（若钢柱高度较大，需加缆风绳或刚性支撑等固定钢柱）—导墙钢筋施工—止水钢板施工—导墙模板安装—导墙混凝土浇筑。

由于钢柱先于导墙施工，导墙施工时止水钢板和导墙水平钢筋能直接按图纸与钢柱连接，理论上不存在没有止水钢板的施工缝，无防水渗漏点。但是此做法需要增加支撑措施材料用量，基础内的支架不可拆除，会产生较大措施费用。钢柱缆风绳及刚性支撑固定难度较大，对施工操作存在一定影响。

（2）方案2：增加钢柱分段，在导墙以上的位置设置一道分段。这种做法将地下室外墙上的下插钢柱增加一段分段，地下室筏板钢筋通过增加马凳方可实现钢柱支撑，施工工艺基本与方案1一致。该施工最终主要的劣势在于增加了钢柱分段，钢柱施工缝增加一道，焊接钢柱需要影响施工工期，增加焊接成本。分段增加之后，吊次增加，对现场工期有一定的影响，对于抢工项目，一般不建议采用此种方式进行施工。该方案能有效的减少现场措施，保证外墙方式施工节点的施工质量，虽然增加焊接量，但是钢柱焊接可以与地下室外墙墙柱钢筋穿插施工，基本不会影响地下室施工总工期。

（3）方案3：在剪力墙上预留钢柱位置，形成施工缝，待基础混凝土浇筑完成之后安装钢柱。现场一般比较倾向于后装钢柱的做法，主要是钢柱基础形成之后安装基本无需采取措施，能与地下室中部其他钢柱同时吊装施工，对钢柱施工最为有利。但是这种做法最大的问题在于柱底抗渗性能降低，存在较大的抗渗风险。主要的问题在于：①钢柱后施工，导墙在钢柱两侧留置施工缝，施工缝长度明显增加;②钢柱形成的竖向施工缝需留设止水钢板，增加止水钢板用量;③紧贴钢柱两侧位于地下室底板上的施工缝，由于不能断开基础钢筋，止水钢板无法进行安装;④导墙水平钢筋施工预留之后，在钢柱安装的时候需要掰开，若钢筋直径较大，恢复的难度较大，与钢柱的连接质量无法保证。

方案3的施工方式，必然会在柱子两侧形成施工缝，主要的节点施工矛盾转变为防水节点处理。由于该节点位置位于挡墙根部，也是地下室外墙一侧水压最大的地方，防渗要求较高。除了竖向施工缝采用钢板止水带之外，主要处理基础底板上面的水平施工缝。现在主要的处理方式包括2种：①在水平施工缝留设凹槽，在施工缝位置设置膨胀止水条;②采用施工缝后注浆封闭防渗施工措施。

两种施工缝防渗处理方式，都能起到一定的抗渗效果，但是由于膨胀止水条施工质量往往无法保证，止水效果往往不佳，效果较好的是后注浆施工方式，但是成本相对较高。两种施工方式可以根据现场情况进行选择。

（4）方案4：从设计角度，分离地下室挡墙与钢柱。这种方案是将地下室挡墙与钢柱分两次浇筑混凝土。从建筑上来说，若地下室紧贴建筑用地红线的情况，将不利于地面建筑平面布置，柱子未在结构最边缘，影响建筑内部使用空间。从结构上来说，地下室挡墙与柱子分开浇筑，墙柱连接较差，只能通过墙体预留钢筋，与钢柱进行连接。但是这个方案在于地下室挡墙一次浇筑完成，不存在渗漏风险。

3 各方案施工成本及工期影响分析

由于几种方案都存在一些措施费用，本次对比主要考虑单根钢柱，在500 mm厚筏板基础上施工的措施费用，工期主要考虑工艺增加必须的工期（表1）。

（1）方案1：成本增加主要在于钢柱下的支座措施费用增加，包括支座用角钢材料以及支座支座和安装的费用，另外，钢柱临时支撑安装也会产生一定的成本。工期方面，支座安装和支撑加设对有一定影响。

（2）方案2：成本增加主要是钢柱分段之后的焊接需要产生额外的费用，由于施工工艺可以穿插进行施工，对地下室总的施工工期基本不会造成影响。

（3）方案3：主要费用在于施工缝增加之后，多产生钢板止水带和模板施工工程量，另外与基础之间的施工缝需要进行处理，采用膨胀止水条和后注浆，都会有费用和工期上的影响。

（4）方案4：分两次浇筑混凝土，最终形成整体，混凝土用量和钢筋用量等会增加，施工措施成本也会加大，对工期影响也会更大一些。

4 结论

综合前面所述，下插钢柱施工可以有多种施工方式，但是每一种方案都各有优劣，现场影响因素较多，施工难易程度也不一致。為了保证结构整体性，兼顾结构抗渗性能，选择适合现场生产环境的施工方式，是比较重要的。方案2是一种比较好的选择，对于基础施工基本不会造成影响，施工质量也更易保证，在现场机械设备满足要求的情况下，值得考虑。方案3主要是施工缝处理方面比较麻烦，但是如果能保证施工缝处理质量，这种方案对于施工来说是最容易最简便的，钢柱可以全部一批次吊装，对于现场组织更为有利。在现场施工条件允许的情况下，优先考虑方案2和方案3，对于施工质量和成本控制能起到一定的作用。在三中心一基地项目施工采用了方案3，施工缝采用膨胀止水条进行处理，项目地下室外墙设置有连续盲沟，极大程度的消除了地下室外墙压力水，未见施工缝处有明显渗漏痕迹。

参考文献

[1]  GB 50017-2017 钢结构设计规范[S].

[2] GB 50205-2020 钢结构工程施工质量验收规范[S].

[3] GB 50755-2012 钢结构施工规范[S].

[4] GB 50204-2015 混凝土结构工程施工质量验收规范[S].

1599501705346