钢管混凝土柱一般采用插入式柱脚结构，在桩身埋设时，应在预埋钢管外壁设置剪力连接件，以增加其锚固能力。但由于大直径锚栓强度高、直径大，不易弯曲锚固。锚栓端部处理通常是在锚固端设置锚板，以有效增加锚栓的锚固能力。但由于基础承台钢筋密集，在安装螺栓时，锚板易碰到密集钢筋，安装定位不便。因此，采取安全、优质、经济、高效的技术措施，保证大直径锚栓预埋精度及施工方便，是钢管混凝土柱柱脚施工的技术难点。
1 项目概况
容东区B2组团安置房及配套设施项目，建筑面积96万平方米，造价35亿元，共计97栋，其中住宅92栋，公建5栋，包括精装修交付的住宅组团、配套公建、小学、幼儿园等。建成后将解决雄安区5270户、约1.6万人的住房问题。其中，小学及幼儿园项目科技目标为“河北省新技术应用示范项目”，质量目标为“河北省优质工程安吉杯”，建筑面积27924.27平方米，地上23176.52平方米，地下4747.75平方米。
地下1层，层高6.3m；地上4层，层高5.4m。主体结构为预制钢框架结构，预制率为65%，用钢量较大，每层共计16根钢管柱，最高单根钢柱高23.9m，质量约25t，规格为φ1 200×30、φ1 200×25、φ1 200×20。平头焊接螺柱(ML15级)L=100mm，竖向间距200mm，沿90°径向均匀布置，钢管桩表面为φ22。所有钢柱均采用预埋在独立基础内的锚栓连接。 钢柱及锚栓材质为Q355B，端锚板尺寸为120 mm×120 mm×26 mm。
2 工程技术难点分析
（1）M36锚栓数量较多、直径较大、长度较长，单套最大质量达60kg，长度达2.14m，且较多埋入混凝土基础内，难以准确定位。
（2）单根钢柱质量较大，设计基础台座尺寸较大且埋深较深，钢柱基础台座钢筋密集，施工扰动严重，锚栓安装精度难以控制。
（3）锚栓较长，且多数为悬空状态，对螺栓的相对定位及整体安装精度控制要求较高，另外预埋螺栓受混凝土施工工艺影响较大。
传统的锚栓安装固定方式易受环境、人员等因素影响而产生移动，导致钢管混凝土柱固定效果差，钢柱水平偏差较大，不利于工程后续使用。
3 创新解决方案
3.1 背景分析
依托以技术质量部为核心的课题研究创新组，以新技术开发应用为创新技术切入点，以优化改进方法为技术措施，注重对创新过程的深入研究，通过科技创新、技术创新“双创”活动，探索解决问题的新思路、新技术、新方法、新工艺。对直埋式大直径锚栓安装固定技术的难点、重点进行分析，并尝试对其施工工艺进行研究，最终形成了直埋式钢管混凝土锚栓施工的新技术应用。
3.2 创新解决方案的应用原则
创新技术应用总体思路：通过创新提出采用环形钢板带作为柱脚螺栓定位装置钢结构地脚螺栓施工技术交底，利用常规钢管支架体系固定环形钢板带的技术措施，使柱脚定位安装形成独立固定可靠的结构，实现柱脚锚栓的精准空间定位。同时，在柱脚下部混凝土浇筑完成后，通过锚栓内单螺母调节控制柱脚标高，最终实现柱脚可靠固定安装。其中，整体模型BIM效果图如图1所示。
图1 锚栓整体效果
4. 创新优化解决方案的实施
4.1 施工工艺
如图2所示，创新技术主要工艺流程为：
图2 工艺实现流程图
4.2 创新技术实施要点
（一）施工准备
做好深化设计工作，重点深化钢带规格尺寸、钢管支撑体系技术指标、锚栓规格数量、钢柱深化设计及柱脚螺母调整标准。并基于BIM三维模型形成BIM三维导则，实现对管理人员、操作人员三维可视化技术交底。施工前准备好钢管柱、混凝土、钢筋、锚栓、钢带、钢管支撑、灌浆材料、施工用工具等材料。
（2）预埋锚栓加工制作。
预埋地脚螺栓全部根据深化设计要求加工定制，预埋前应在施工图上认真审核螺栓的相对位置、标高及所需材料的规格，并做好技术指导。定位模板是在确定模具平面尺寸、开孔尺寸后，根据预埋螺栓与混凝土基础轴线的相对位置及现场模具的装配要求，由工厂定制。
（3）钢板切割及孔位定位。
工程设计中，同一柱脚的4个M36锚栓相互之间不相连，锚栓相对位置控制较困难。经钢带强度、刚度计算后，深化设计采用外径1500mm、宽度150mm、厚度10mm的钢带。定位模具采用厚度10mm的热轧钢板，在模具上刻出便于检查的纵、横轴十字线，根据轴向缺口开相对于预埋螺栓的孔。找准锚栓孔的相对位置，放在工作台上钻孔，此设计方法可实现。孔径比锚栓直径大1mm，孔径边缘距模具边缘约40mm。
（4）钢管支架及钢筋网安装。
安装前先用全站仪放出钢管支架所在基坑的十字线，并画出四根立杆的外边线，避开绑扎底部钢筋时四根立杆的位置。在孔内沿钢管切线钻入φ16mm孔，深20cm，再将钢筋打入φ16mm孔内，焊接在立杆上。
立杆固定后，先插入三层钢筋网，用钢管扣件将立杆顶端两根水平相对的1号、2号支撑钢管连接起来，通过钢管扣件调整1号、2号支撑钢管的平整度及高低，保证钢板带上表面的直接支撑和定位。
然后将1号、2号支撑钢管绑扎在支撑钢管下方，并保证3层钢筋网片上部先放好，用4根立杆将1号、2号支撑钢管牢固固定在上方2层钢筋网上；然后用钢管扣件将2根水平相对、垂直的3号、4号支撑钢管分别连接在上面2层钢筋下方的立杆上，再绑扎预先插好的3层钢筋网片最底层，这样3号、4号支撑钢管就牢固固定在立杆上。钢管支架及钢筋网安装效果如图3所示。
图3 钢管支撑及网片安装效果
（5）钢带安装。
钢筋网绑扎完成后，首先对钢带进行测量和检查，确保钢带锚固孔位置和标高准确。钢带与1号、2号钢管支架焊接，与支架3号、4号钢管采用直径20mm钢筋焊接。钢带BIM三维效果图如图4所示，钢带安装效果如图5所示。
图4 钢带BIM三维渲染图
图5 钢带安装实体图
（6）安装四颗M36地脚螺栓。
钢板带与钢管支架固定牢固可靠后，采用上下螺母安装四颗M36地脚螺栓。
（7）浇注柱脚底部混凝土。
钢带安装就位后需整体检查螺栓标高及锚固位置，确保螺栓的垂直度、平整度。核对无误，劳动人员自检合格后，由技术、质检、监督人员进行质量验收，并按设计要求对螺栓直径、数量、预埋位置、轴线、标高偏差进行复核，确认浇筑柱脚的偏差在允许偏差范围内。
在混凝土浇注过程中，为减少混凝土在浇注时的冲击力，泵送混凝土管应与螺栓平行浇注，并保护好钢带钢管支架半成品，避免其触及锚栓及钢管支架加固体系，造成钢带钢管支架体系变形，影响钢带安装质量。同时，在混凝土浇注过程中，应有专人负责观察螺栓偏差情况，及时纠正。
（8）钢管柱吊装。
钢管柱经承载力计算后采用25t汽车起重机吊装，吊装时选择上耳板作为吊点，通过卸扣与钢丝绳连接固定。另外，吊装前，为使吊装就位符合基础轴线及控制轴线标准，在钢管柱外侧按四个对称方向抽拉母线。
（9）柱脚标高调整。
钢管柱吊装前先将单螺母旋入地脚螺栓内一定位置，确认吊装轴线位置无误后，调节单螺母控制柱脚标高，并借助全站仪辅助调整钢管柱中轴线位置，标高调整采用对称调整，遵循先粗调后精调的原则，确保钢管柱安装精度调整技术可靠。
（10）采用双螺母固定钢管立柱。
钢管立柱首节标高确定后，先在地脚螺栓内放置垫块，再将双螺母对准地脚螺栓，平稳拧紧，确保双螺母固定牢固。
（11）柱脚底部灌浆。
为保证柱脚灌浆整体施工质量，设计了免加固可调钢模板，钢模板采用6mm厚Q235钢板，解决了传统木模板易变形、加固困难、周转率低等问题。
详细设计时在柱脚底板预留注浆孔，注浆孔尺寸为φ50mm，采用溜槽注浆，将注浆料灌入柱脚与柱脚混凝土之间的缝隙中。同时做好柱脚注浆施工质量控制要点交接卡，以便施工人员随时检查，确保柱脚注浆这一关键工序质量符合要求。
（12）质量验收标准。
锚栓安装质量应符合GB 50205-2020《钢结构工程施工质量验收规范》的要求，锚栓定位中心偏差不得大于5mm，外露长度、螺纹长度应符合表1的要求。在螺栓安装过程中，要进行全方位的跟踪检查，认真做好检查验收工作，对螺栓中心与轴线的偏差进行复核。
表1 地脚螺栓验收标准
（13）安装效果
通过直埋钢管混凝土锚栓施工精细化控制，取得了良好的实施效果，锚栓安装实际效果如图6所示。
图6 安装效果图
5 应用优势
5.1 技术优势
大直径钢管混凝土柱底座安装是现行施工技术的一项创新，在适用性、可靠性、经济性、先进性、环保性和推广性等方面具有显著的技术应用优势。
（1）操作简便、安装高效。采用常规脚手架钢管作为柱脚锚栓的主要定位加固技术处理措施，加固材料易于采购，安装方法简便高效。
（2）加工精细，施工质量高。钢板加装定位圈，在工厂加工，加工质量高。同时加装定位装置，使安装更加准确、快捷，施工质量更有保证。
（3）节约成本、保护环境。预制钢带减少材料损耗率，取材方便，节省材料，经济环保。
（4）应用新技术，完善技术标准。通过开发和应用钢管混凝土柱脚高程定位技术措施，为钢管混凝土柱脚施工提供新技术，提高行业的技术水平。
（5）适用性广、可扩展性强。直埋式钢管混凝土锚栓施工新技术，适用于钢管混凝土柱基础施工，具有显著的可扩展性。
5.2 经济效益
与传统锚栓安装定位环钢带一般采用28直径钢筋固定支撑相比，锚栓安装材料节约约18541.44元；与一般先用千斤顶调整，再用铁垫支撑固定的柱脚标高控制方法相比，柱脚标高控制材料节约约20347.2元，锚栓安装及柱脚标高控制人工节约约23848.28元。施工过程中所用钢带、钢管、锚栓材料来源广泛，制作简单，技术措施相对低廉，成本在同类技术中具有较高的经济应用价值。
5.3 社会福利
采用直埋式钢管混凝土锚栓施工新技术，有效保证了钢管混凝土柱脚的安装精度，完工的钢管混凝土柱脚外观质量良好，业主及监理给予了高度的评价和赞扬，达到了预期的施工质量控制目标，为公司在行业中树立了良好的形象。
六，结论
在大直径钢管混凝土柱脚安装施工过程中，通过创新改进施工工艺，提高施工效率，保证施工质量。采用带定位环圆形钢板定位锚栓位置、设置带定位环钢板专用钢管支架固定件、单螺母调节控制柱脚标高的方法，形成了一套持续、有效、合理的大直径钢管混凝土柱脚安装施工固定技术体系，可在钢管混凝土柱脚施工中广泛推广应用。
摘自《建筑工人》，2023年12月，作者：李立波、丁传奇、左林涛、陆久里、刘学江
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