钢管混凝土柱施工技术

2024-06-08

钢管混凝土柱施工技术（精选9篇）

钢管混凝土柱施工技术第1篇

1 操作平台搭设

由于钢管柱高度大于10 m, 因此在浇灌砼时必须搭设操作平台。平面尺寸为4.5 m×4.5 m、立杆间距1.5 m、步距按1.5 m设横杆, 操作平台搭好后在每个方向设剪刀撑。为方便施工人员上下, 需在平台架体的一个方向用短钢管搭设一个上人爬梯, 爬梯按35 cm一步搭设至操作平台面, 操作平台用50板满铺以后再设兜网, 平台面四周设2.00 m高的围杆, 再用安全网沿四周满铺。当钢管柱高度大于10 m时, 四周必须设揽风绳。

2 高抛免振砼配合比的确定

(1) 采用多掺技术, 优化砼配合比。

设计时, 重点从提高混凝土流动性、填充性、均匀性、抗分离性等工作入手, 利用混凝土拌合料在一定高度上高抛振动能的冲击振动效应, 达到高抛免振自密实效果。

1) 低水胶比, 增加砼的粘聚性, 提高砼的流动性的同时, 保证免振砼的强度。

2) 掺30%粉煤灰, 提高砼的流淌性能和密实性, 同时改善砼的和易性和施工泵送性能, 不至离析泌水, 形成均匀致密的结构。

3) 掺高效缓凝减水剂, 通过高效减水剂, 缓凝保塑剂, 适量引气等降低水胶比, 保证工作性能及强度等级。

(2) 为保证砼具有较好的工作性, 使用人工级配中砂, 5

mm～25 mm连续级配碎石, 并严格控制原材料质量, 控制砂、石的含泥量。山砂、机制砂含泥量<3%, 石子含泥量<1%。

3 砼配合比的设计

3.1 原材料

(1) 水泥。

425普通硅酸盐水泥R3=20.5MPa, R28=52.5MPa;

(2) 矿渣粉。

细度4 050 kg/m2表观密度2.91 g/cm3;

(3) 膨胀剂。

成都西山高翔CSA膨胀剂;

(4) 缓凝减水剂。

减水率20%左右, 终凝时间16 h～18 h;

(5) 粉煤灰。

火电厂二级粉煤灰, 细度18%, 需水量100%, 烧矢量2.6%, 三氧化硫含量0.3%;

(6) 粗骨料。

5 mm～25 mm公分石, 5 mm～16 mm瓜子石, 含泥量<1%;

(7) 山砂。

细度模数1.1, 含泥量<3%。

3.2 配合比设计

在施工前进行砼试配, 在满足工作性和强度的前提下, 选用砂率较低, 用水量较小, 水泥用量较低的配方, 从而减小砼自生的收缩和水化热, 为保证砼具有良好的流动性, 设计砼的坍落度为25 cm±3 cm。

4 砼生产质量控制

4.1 砼拌制

在生产砼时, 需严格控制各种原材料在计量误差范围内, 搅拌时间延长15 s;严格控制砼出机坍落度 (25 cm±3 cm) 。

4.2 砼质量控制及评价指标

砼坍落度、坍落扩展度的检测, 是控制高抛免振砼工作性能的重要指标, 如达不到要求, 搅拌站和施工现场要分别对砼的工作性能进行检测。搅拌站:坍落度小于23.23 cm, 流淌扩展度不小于65 cm, 倒提坍落度筒时间不大于8 s, L形流淌度不小于90 cm。施工现场:坍落度不小于22 cm, 流淌扩展度不小于60 cm, 倒提坍落度筒时间不大于10 s, (施工现场没有L形流淌仪, 可不检测该项目) 。在进行坍落度检测时, 要求粗骨料中间不集堆, 而且砼拌合物扩展度边缘无砂浆析出和泌水现象。

4.3 砼运输

在运输和停放过程中不能停止罐体转动, 在下料前必须强力转动罐体保证砼均匀。

4.4 砼浇灌

在泵送浇注前必须进行工作性检测, 坍落度、流淌扩展度达到要求以后, 方能泵送。如工作性检测达不到要求则采取二次添加外加剂进行调整, 每次补加0.2%的外加剂母液, 然后再进行工作性检测, 如不能满足要求, 再进行添加, 最大不超过6%, 如调整多次仍达不到要求的砼则作报废处理。

砼承送前每根钢管底部铺10 cm～20 cm高的同标号砂浆, 防止砼在浇注时石子产生弹跳, 浇注时出泵口对准钢管中部位置, 采取多次浇注的方法进行施工, 一次浇注的最大高度不超过80 cm, 每次中间间隔5 min, 以便让气泡排出, 浇灌时, 须有专人检查。

4.5 顶部砼的振捣

在距顶部6 m范围内, 因砼的自落能量不足以使之自密实须使用机械分层振捣, 按常规方法即可。

4.6 养护

由于钢管和砼的温度不一致, 施工时昼夜温差大, 为防止夜间温度过低, 施工时尤其要注意养护措施。在砼浇注完后, 在钢管外表面裹二层干草席, 外加一层塑料布保温。

摘要：本文结合工程实践, 对钢管混凝土结构高抛振捣混凝土的主要技术参数、施工工艺及质量控制措施进行了一些探索。

浅谈钢管混凝土柱施工工艺要点第2篇

关键词:钢管混凝土柱；技术特点；施工要点

在高层建筑结构中，钢管混凝土柱具有很大的优势，具有承载力高、抗震性能好的特点。既可以取代钢筋混凝土柱，解决高层建筑结构中普通钢筋混凝土结构底部的“胖柱”问题和高强钢筋混凝土结构中柱的脆性破坏问题，也可以取代钢结构体系中的钢柱，以减少钢材用量，提高结构的抗侧移刚度。钢管混凝土构件的自重较轻，可以减小基础的负担,降低基础的造价。

1 技术特点

钢管混凝土柱是在圆形钢管内浇灌混凝土形成的组合结构构件,是套箍混凝土的一种特定形式,兼有钢结构和混凝土结构的优越性能,充分利用了混凝土受压性能好和钢管韧性、塑性好的优点,使管内混凝土受三向约束,充分发挥了混凝土的作用,提高了结构构件的承载能力、抗震能力,与钢筋混凝土柱比较,减小了柱子截面面积,增大了建筑使用面积。

2关键技术及施工要点

2.1钢管及部件制作

成品钢管要有质量合格证,并按规定进行规格、尺寸以及外观等项目检查验收。下面仅对钢板卷制钢管进行叙述。

(1)下料:

下料前,先通过试焊确定钢板对接焊缝收缩余量,在下料时一并考虑,根据钢管展开尺寸在钢板上划线,用自动气割机切割并坡口,坡口宜采用V型坡口,钢管现场对接端采用外坡口,其余为内坡口,坡口角度60°。节点部件要制作样板,经检验评定合格后按样板分块尺寸划线下料,所有部件切割后,应及时清除割渣并矫正气割变形。

(2)钢板卷圆:

将压好边的钢板放在卷板机上进行卷圆,卷圆过程中,卷管方向应与钢板压延方向一致,并严格控制钢管的椭圆度、焊缝间隙及错边量等。

(3)焊前准备:

钢管组焊时的纵、环缝,现场对接焊缝、节点连接焊缝应进行焊接工艺评定,确定焊接工艺流程。焊接前应编制如下文件:焊接工艺指导书,焊接工艺评定。

通过焊接工艺评定确定焊接的焊条、焊丝、焊剂及焊接技术参数(焊接电流、电压、焊接顺序、焊接方法等),并填写焊接工艺卡。

(4)钢管焊接:

钢管纵、环缝,现场焊缝等焊缝质量等级应满足设计要求,并按5钢结构工程施工质量验收规范6(GB50205-2001)进行验收。钢管纵、环缝采用埋弧自动焊,先在钢管外部进行人工

封口焊,再按先里后外的顺序各焊一道。

(5)钢管柱组焊:

每节钢管柱的长度可按2～3个楼层的高度加上伸出楼板面400～1000mm(设计确定)考虑,但一般不超过12m。组对时上、下相邻两条纵缝应错开500mm以上。把钢管放在托轮架上,在钢管上划出0°、90°、180°、270°四根基准线,作为以后组装的基准线,划线时全盘考虑钢管柱及连接节点部件的位置、方向,便于现场组对及垂直度观测。

2.2节点部件连接

在钢管上划出钢牛腿、节点板等的位置线,把所有连接部件按标高、方位先点焊固定,复检后施焊。内衬管先焊丁字型肋板,再将衬管与钢管焊接,牛腿部位管内节点先组焊,再推入管内与钢管焊接。

2.3钢管柱与基础底板的连接

连接方式有二种:一种形式是将钢管柱伸入底板落于工程桩上即桩承式,此种形式预先将环形受剪箍、加强环、勒脚分别和钢管焊接,在浇筑完基础垫层混凝土,绑扎完底板下排钢筋后,按弹设于垫层面上的控制线安装钢管柱。第二种形式是将预埋钢板下落一个勒脚高度,底板混凝土浇筑完毕后再安装钢管柱,即预埋板式,此种形式应预先制作钢筋支架,用精密水准仪调整标高后,按垫层平面控制线摆放预埋板,复核校正后焊接固定,底板混凝土浇筑完毕后再安装钢管柱。两种方式在浇筑底板混凝土时均应对称浇筑,防止鋼管柱或预埋钢板位移。另外在建筑层数不多,荷载不大的情况下,也可采用插入式,插入式连接应注意验算钢管柱与基础连接面的局部受压强度。本工程钢管柱与基础底板的连接采用预埋板式。

2.4钢管柱现场安装

(1)钢管柱吊装:

钢管柱吊装可利用现场塔吊,进行施工组织设计时应考虑安装最远端钢管柱时塔吊的臂长及起重能力能否满足吊装要求。本工程采用汽车吊,吊装采用二点对称捆绑垂直起吊,钢丝绳绑点设于柱最上一个节点下部,起吊时注意保护节点部件,钢管柱固定牢固后方可解除吊索。

(2)第一节钢管柱的安装:

在预埋钢板上弹出钢管柱安装十字控制线,划出柱外皮控制点。钢管柱吊装前在柱顶部平分圆周位置预先栓置4条钢丝绳,钢管柱吊起调整至柱身控制线与十字控制线基本吻合后下落,调整就位并临时固定,在钢管两侧呈90°位置架设二台经纬仪,同时观测钢管柱身的二条控制母线,通过调节设置在钢丝绳中间的法兰螺栓,校正垂直度。

(3)同径钢管柱的连接、定位、调整:

将吊起的上节柱按划线位置缓慢插入下节柱内衬管,角度调整用特制抱箍钳。上节柱插入内衬管时由于衬管外壁与上节钢管柱内壁局部存在磨擦,就位较困难,可在上下柱接口处设顶拉杆,一方面帮助就位,另一方面校正柱身垂直度,还可起到临时固定作用。垂直度校正好后,在钢管柱四侧焊接防变形卡板,以减小焊接变形。对接焊完成后,割除防变形卡板等临时构件,并将临时固定焊缝打磨平整。

(4)异径钢管的连接、定位、调整:

异径钢管的连接通常采用变径加强环或法兰盘连接,本工程采用为加强环连接,加强环连接施工顺序为:将变径加强环、柱脚分别与小直径钢管焊接,利用定型样板,依照变径加强环肋板的位置,在大直径钢管上割缺口,再吊装小直径钢管,将变径加强环下部榫管插入大直径钢管内,然后进行小直径钢管的垂直找正,最后大直径钢管与变径加强环焊接,小直径钢管的垂直找正与同径钢管基本相同,唯一区别是顶拉杆上端连接于变径加强环。小直径钢管的平面位置微调采用钢楔楔入的方法进行调整。

(5)垂直度观测:

在安装钢管柱时应在两个垂直方向架设二台经纬仪,同时观测柱的两条控制母线,指挥操作人员校正钢管柱的垂直度。随着建筑物高度增加及平面形状、尺寸的限制,用于垂直观测的经纬仪只能放在安装层的楼板上,部分柱观测的角度、距离受到不同程度的影响,因此应将经纬仪架立在尽可能远离被观测柱的位置,使观测的水平距离达到最大;同时要合理安排安装顺序,先难后易,避免因已安装钢管柱的阻挡而影响观测。

垂直度观测若采用垂直度校准仪,对钢管柱安装顺序可不作要求,将垂校仪直接安装在钢管柱上,用顶拉杆调整垂直度。

(6)钢管柱对接焊残余应变对垂直度影响的处理方法:

现场钢管对接焊采取的是人工焊接,不可避免地产生焊接残余应变,可通过以下几个方面进行控制:采用对称分层分段焊接,分层厚度、分段长度、焊接速度等选用的焊接参数均应相同;通过验证:焊缝间隙大小和变形大小成正比。因此安装前事先测定上节柱的偏差值,根据计算在管口实行机械打磨,使焊缝间隙保持基本一致;设置防变形卡板限制变形;对实际存在且已无法更改的偏差进行火焰矫正。矫正加热方法一般采用线状加热或三角形加热,根据偏差大小选择,烘烤温度不大于750°,烘烤位置在焊缝上方500mm,宽度不超过10倍板厚。

2.5钢管对接焊缝检测

本工程钢管对接焊缝设计质量等级为一级,对116根钢管柱全熔透连接焊缝经超声波检验,按GB11345-89的Ò级标准评定,均未发现超标缺陷,所检焊缝达到GB50205-2001规定的一级焊缝质量等级。

2.6钢管混凝土施工

钢管混凝土的浇灌方法有三种,即底部顶升法、高位抛落法和立式浇捣法。混凝土的输送方式有泵送和现场搅拌塔吊运输等。采用底部顶升法和高位抛落法的要求混凝土必须要有较大的坍落度,否则极易产生管壁与混凝土粘结不紧密等质量缺陷。立式浇捣法由于振动棒振捣等因素,管顶容易产生泌水层和砂浆层。因此,应通过试验在钢管混凝土中掺入微膨胀剂和高效减水剂等,配制成补偿收缩混凝土,使之既满足施工工艺要求,又满足钢管混凝土柱对混凝土的特定要求。

3结束语

钢管混凝土柱结构充分利用了钢管混凝土和钢结构的特点，特别适用于大跨、重载、恶劣环境和复杂体形结构等体系中。对其进行深入研究有助于推动建筑结构向大跨度、大空间、重载和动载方向发展，并可简化施工、降低造价，值得推广使用。

参考文献

[1] 李海龙，钢管混凝土柱柱芯混凝土施工技术[J].隧道建设,2010.06

浅析钢管混凝土柱施工技术第3篇

匹克总部大厦工程位于沿海大通道与府东路交叉处北侧,本项目主要为办公楼。工程由单栋主楼和群房组成。总建筑面积53140.6m2,地下两层(建筑面积12504m2),地上二十四层(建筑面积40636m2)。其中地下两层及地上10层,共12层的核心筒周边12根柱子为钢管混凝土柱。框架柱主要采用钢板卷制直缝焊接钢管混凝土柱,钢管规格为:￠1100X30、￠1100X25、￠1100X20等;钢管内混凝土采用高抛自密实高强混凝土。

2 钢管混凝土柱工程主要施工难点

(1)钢管柱制作,本工程钢管柱壁厚较厚,且为圆形,制作困难。宜在工厂用精密机械进行卷制。(2)钢管柱吊装,考虑钢管柱质量大,吊装高度高(最高高度达45m)。本工程采用SAC4000型全地面起重机进行垂直吊装施工,保证钢柱安装安全的同时,不影响其他工序的正常进行,有效的加快了施工进度。(3)钢管柱与混凝土结构连接节点复杂,焊缝多,焊接量大且比较集中,容易产生焊接残余应力及产生焊接变形,对焊接工艺提出较高要求。混凝土结构梁筋与钢柱环板的连接采用二氧化碳保护焊,以减少现场施工环境对焊接质量的影响,保证焊接的质量。(4)钢管柱内混凝土浇筑难度高。由于本项目每段钢柱长度均超过5m,钢柱柱顶最高高度超过50m,对混凝土材料、运输、施工工艺要求较高。为了有效地保证混凝土质量,安全、快捷、稳妥的施工,经过与设计、施工单位、监理单位共同商讨,决定采用具有先进水平的泵车低位输送+辅助性振捣法技术进行混凝土浇筑。与以往任何混凝土技术不同,以往的混凝土技术都是借助于用外界的技术措施来达到混凝土特定性能要求的,而泵车低位输送+辅助性振捣法采用自密实混凝土技术是依靠混凝土自身的优异的性能来达到的。

3 施工工艺流程

钢管混凝土柱的施工,主要工作是钢管柱定位、制作安装以及钢管柱安装完成后管内混凝土的浇筑、养护。本项目根据工程实际特点,进行主要施工任务的工作分解,确定以下施工工艺:钢管混凝土柱的二次深化设计→现场定位弹线、地脚螺栓预埋→钢管柱下单制作→现场实际尺寸复样→钢管柱运输至厂内、按既定方案堆放→钢管柱吊装→钢管柱轴线及标高校正、点焊→钢管柱上下两段节点焊接→隐蔽验收→浇筑钢管柱内混凝土→上层钢管柱对接(以此类推)。

4 钢管柱的主要施工技术

4.1 施工机具准备

4.2 钢管制作

钢管卷管方向应与钢板压延方向一致。卷制钢管前,应根据要求将板端开好坡口。为适应钢管拼接的轴线要求,钢管坡口应与管轴线严格垂直。卷板过程中,应注意保证管端平面与管轴线垂直。弯曲的外侧表面不能有凹凸、割伤、划痕等各种缺陷。钢管柱焊接后如有产生垂直变形,应用液压校直机进行矫正。

钢管柱制作高度一般以1~2层层高为宜,本工程钢管柱为两层一节,最大的节长为12.8m,最小节长为7.9m。钢管柱接长部位作为施工关键部位,为保证钢管柱连接处的施工质量:(1)钢管柱焊接位置应避开梁柱节点,并尽量避开其它受力较为复杂的节点;(2)综合本工程实际情况,将接长部位设置在高出楼面1.3m处。(也考虑方便工人施焊)。

主要加工工艺流程为:下料→刨坡口→压头→卷圆→焊接→校形→筒节对接焊接→衬管组装焊接→封板组装焊接→层间牛腿组装焊接→超声波检测→构件检验→贴标识→出厂

4.3 钢管柱的吊装

大型施工机械的选用。钢管柱现场施工需在技术层面进行细致编排,除使用地面汽车吊外,现场塔吊也应紧密配合,共同完成整个现场吊装施工。根据本工程现场实际情况,从城市道路至管柱柱位水平距离最远达到45米,单根钢柱最重约10吨。参照吊车工作性能表,应选用SAC4000型全地面起重机进行垂直吊装施工。(如下简图)

随着现场施工进度的进展,地下室结构的完成,吊车摆放位置不会受限制,吊装高度50米,单根重量约4吨。参照吊车工作性能表,可决定选用SAC1000全地面起重机进行后续吊装作业施工(地下室顶板的支撑略)。(如下图)

4.4 钢管混凝土柱的节点形式

本工程钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接,采用梁的钢筋焊接在钢柱加强环板处。因此节点位置焊接上下两个加强环板,环板的壁厚一般与钢管柱壁厚相同。梁主筋焊接在钢柱的加强环板上。主筋多焊接质量是控制的关键点,因此本项目采用二氧化碳气体保护焊,焊接尺寸为单面焊20d,双面焊10d。

5 钢管柱内混凝土浇筑

5.1 混凝土配合比设计

本项目钢管柱内混凝土,设计要求为浇筑高强度自密实混凝土。高强度自密实混凝土混凝土具有高强度、较高流动性、较小黏度和易收缩等性能。经过与混凝土供应商--泉州路桥翔通建材有限公司实验室共同进行配合比,并经过多次模拟试验研究,最终得到满足施工要求的配合比(kg/m3):碎石:砂:水泥:外加剂(LQ-100):粉煤灰(Ⅱ级):外加剂(sy-g高性能抗裂膨胀剂):S95矿渣粉:水=2.79∶1.71∶1∶0.022∶0.2∶0.13∶0.13∶0.41

5.2 混凝土浇筑

钢柱柱混凝土浇筑采用泵车低位输送+辅助性振捣法。

(1)浇筑时管内不得有杂物和积水,在6m长泵管口另接两节3m长的软管,总长约12m,保证泵管出料口能深入到钢管柱内,并保证浇筑高度不大于1.2m。每次浇筑高度约3m左右,循环浇筑。(2)钢管柱混凝土浇筑高度约3m后,应采用插入式振捣辅助振捣,并撒入适量同等级配并洗净的石子。(3)每段钢管柱混凝土的浇筑,在离钢管接头顶端处应预留300mm左右的高度。以防止下一段柱吊装焊接产生的温度提高,间接影响混凝土的质量。(4)每节钢管柱混凝土浇筑完成,应清除表面浮浆,并及时灌水养护。在常温下施工时,灌水养护不少于14d。(5)浇筑过程中,由专职质检员对进场的混凝土的质量进行实时监控。对有和易性、塌落度不达标等现象的混凝土不予使用,并立即通知混凝土供应商责令其采取有效的改正措施,保证混凝土质量。

6 钢管混凝土密实度检测与补强

钢管混凝土的密实度检测方法:(1)超声检测法,超声检测法是指利用超声波检测仪对混凝土进行检测,根据超声波的波形判断管内混凝土的密实性、均匀性和局部缺陷等。(2)钻芯取样法,钻芯取样法是指用钻芯取样机对混凝土浇注质量疑似部位进行环切取样,这种方法最能真实反映钢管柱内混凝土浇注情况,但是对于主体结构是一种破坏,所以采用这种方法应当慎重。取样后,取样部位应采取封堵、补焊的加强措施。(3)补强措施,对于钢管柱内混凝土检查不密实的部位,应采用钻孔压浆法进行补强,然后将钻孔补焊封固。

7 结束语

钢管混凝土柱的施工技术综合了钢结构与混凝土结构的技术,通过本次泉州匹克总部大厦工程的现场实践,并与公司质量技术部门的交流总结,通过制定科学合理的施工技术方法,严格组织、精心施工,较好的完成了钢管柱的施工质量,并为今后类似的钢管柱施工提供了范例。

摘要：近年来,高层建筑中钢与混凝土结构越来越多。其中钢管混凝土柱的施工工艺较为复杂,本人根据泉州市匹克总部大厦工程施工经验,从钢管柱制作、现场钢管柱的吊装、焊接、钢管混凝土柱混凝土的浇筑及养护等工序详细总结钢管混凝土柱的施工过程,为今后类似的项目施工提供参考。

关键词：钢管混凝土柱,自密实混凝土,施工技术

参考文献

[1]哈尔滨建筑工程学院.中国建筑科学研究院.CECS28∶90钢管混凝土结构设计与施工规程[S].北京:中国计划出版社,1990.

[2]GB50205-2001钢结构工程施工质量验收规范[S].北京:中国计划出版社,2001.

钢管混凝土柱施工技术第4篇

【关键词】自密实;钢管砼;应用

0.工程概述

C50混凝土属于高强混凝土范畴，高强混凝土通过选用各种优质原材料和添加剂的基础上优化混凝土配合比，提高混凝土的各项性能，如：高强度、高耐久性、高体积稳定性、高工作性能等，这是今后高层、超高层建筑结构发展要求的一种需要，其应用前景无限广阔。

C50钢管柱混凝土在国内工程尚未广泛应用，通过在我公司应用实践证明是成功的。

1.技术特点

1．1 采用了现有国产优质原材料和添加剂，优化混凝土配合比，提高混凝土的各项性能，通过掺入高效减水剂、细磨矿渣、Ⅰ级粉煤灰配制C50级高性能混凝土。

1．2 本工程应用制定了完善的施工工艺及质量控制措施，混凝土质量稳定，2h塌落度损失控制在10mm以内，28d平均抗压强度达到90Mpa以上，标准差3-3.5Mpa，塌落度22cm。

1．3 混凝土工作性能好，整体强度好，混凝土与钢管壁粘接紧密，混凝土拌合物的各项性能指标均满足施工要求和达到C50级高性能混凝土的技术指标要求。施工应用中泵送高度达158m，解决了高性能混凝土机构粘度大、流动慢、泵送施工较难的问题

1．4 混凝土的体积稳定、抗腐蚀性、氯离子扩散系数、收缩测试等方面均性能优异，是一种高耐久性混凝土。

1．5C50级高性能混凝土单方水泥用量仅420kg/m3，大量使用超细矿渣及优质粉煤灰，达到省资源、省能源与环保相协调的目的。

1．6 适用于混凝土结构、钢管混凝土结构、钢骨混凝土结构及特殊功能要求的钢筋混凝土结构。

2．原材料及混凝土配合比设计

2．1 原材料

配制C50级高性能混凝土的各种原材料，包括水泥，细磨矿渣，Ⅰ级粉煤灰。砂，石，外加剂等，按国家规范和有关规定检验，每项技术指标符合要求后方能使用。

2．2 C50级高性能混凝土配合比

2.2.1水胶比：水胶比控制在0.26-0.27之间。

2.2.2水泥用量：420kg/m3。

2.2.3砂率：35%。

2.2.4掺合料掺量及掺合料配合比：掺合料的掺量为基准水泥用量的41%，掺合料配合比为其中28.6%为细磨矿渣+12.4%为Ⅰ级粉煤灰。

2.2.5 C50高性能混凝土配合比见表1。

3．施工要点

3．1混凝土制备

3.1.1必须严格按实验室发出的混凝土配合比通知单下料，严格控制混凝土的配料顺序，确保配料順序准确无误。

3.1.2投料时要确保原材料品种使用无误，计量允许偏差不得超过下列规定：水泥、掺合料、水为+-1%；粗细骨料为+-2%；外加剂为+-1%。

3.1.3严格控制水灰比，定时进行砂石含水率的检测，每班不得少于4次。搅拌站必须贮备足够材料数量以保证后续供应。

3．2混凝土运输

3.2.1混凝土运输车采用6m3搅拌车。装料前冲洗搅拌筒，并清除筒内积水后方能装料。混凝土出厂前必须经过质检员检查合格才能签证放行。

3.2.2运输途中拌筒以1-3r/min速度进行搅动。

3.2.3搅拌车到达现场卸料前使拌筒以8-12r/min转1-2min，然后进行反转卸料。

3.2.4混凝土搅拌车到达工地卸料前，如检查发现混凝土的和易性、塌落度不符合要求，需要进行处理时由搅拌站驻现场技术代表进行处理，如需加外加剂，添加后要快速搅拌3min才能卸料，搅拌车运送频率和运送时间必须符合施工要求。

3.2.5必须注明的工程部位。

3.2.6混凝土车在运送途中及至施工现场均严禁加水。

3.3 抽样检查

现场抽样在混凝土搅拌车卸料约1/4-3/4之间取样，装入试模，在初凝前抹平，并用湿麻布包覆盖，第二天进行保养。每根钢管柱每次浇筑均取样，取样数量2组，测取7d，28d的抗压强度。

混凝土搅拌车出站前和卸料前塌落度抽样每柱不少于2次，塌落度损失不大于20cmm。

3．4 混凝土浇筑

3.4.1混凝土浇筑前施工现场做好准备工作。搭设施工操作平台，检查塔吊及泵机工作状况，料斗和振动器的使用情况。在钢管柱内悬挂钢串筒和钢爬梯，钢串筒及接料斗在安装前在柱外淋水湿润。混凝土浇筑前对钢管孔底进行清理，清除杂物及存在孔内的积水。

3.4.2混凝土的任务单上写名部位、数量、混凝土各项技术要求（强度等级、塌落度、缓凝时间等）、交接班搭接要求，连同混凝土施工配合比通知单一起下达。

3.4.3混凝土运输车供料满足要求。

3.4.4在搅拌站、浇筑现场和运输车辆之间有可靠的通讯联络设备。

3.4.5施工现场备足抽验模。

3.4.6混凝土的浇筑采用泵机泵送，每段钢管柱混凝土浇筑高度不超过6m，为保证下料自由高度H<2m，利用钢串筒投料。

3.4.7混凝土分层浇注，分层振捣，分层厚度<1000mm，振捣采用插入式高频振动器。振动时快插慢拔，插点沿梅花型振捣，逐点移动，按顺序进行，不可漏振。间距<80cm，振动时间每点控制在20-30s。以混凝土表面呈现浮浆及石子不在沉落，不冒气泡为止。

3.4.8为了更好的控制高频振动器按梅花点位置下振，保证振动均匀，操作人员用拉绳控制振动棒，操作人员进入钢管内操作时，必须悬挂钢爬梯上落，系安全带施工。

3.4.9当混凝土浇注至钢管内环肋板位置时，停止浇注，并沿内环肋板方向加强振动，使混凝土内空气通过内环肋板排气孔排出，防止内环肋板下气泡集聚使混凝土在内环肋板下产生空鼓现象。

3.4.10浇筑混凝土连续进行，不得中断，如出现间歇时间，则在前层混凝土初凝前将次层混凝土浇筑完毕。

3.4.11每次浇筑混凝土完毕后低于管面标高20mm，当浇注混凝土到完成面标高时，该用普通型振动器振捣，并适当控制振捣时间，使混凝土胶凝体中石子不下沉呈均匀分布。若表面出现少量浮浆，则可用人工挂除浮浆至完成面标高，并将混凝土表面刮花处理。

3.4.12浇筑混凝土前必须切实检查斗口开启，关闭是否顺利，料斗内是否清除干净。

3.4.13雨天施工时，施工现场采取防雨措施，接料斗、混凝土搅拌车出料扣及钢管柱顶均用塑料编织布遮盖、防止雨水渗入。大雨时严禁施工。

3.4.14混凝土施工前，召开有关混凝土生产，现场施工的岗位负责人及主要操作人员参加的技术交底会议，确保严格按上述施工工艺要求进行施工。

3.5混凝土养护

高性能混凝土施工时，基本不沁水，混凝土浇筑后必须立即采取措施防止水分蒸发造成表面开裂，高性能混凝土的配合比，水胶比低，用水量少，从水泥水化角度看，更需要采取良好的保养手段。因此，在混凝土施工完毕后，即用湿麻包覆盖混凝土面，并用铁板封盖管顶，混凝土终凝前，每半小时用人工淋湿麻包袋并淋水养护，直至上一层混凝土浇筑前。

3.6混凝土的泵送

3.6.1泵机型号及性能应满足泵送高度的要求。

3.6.2泵送前对泵机进行试运转，达到泵机技术说明书中可工作状态的性能。

3.6.3泵管布置按照泵送先远后近，在浇筑中逐渐拆管的原则。

3.6.4泵送混凝土前，先泵送清水，达到湿润和清洁管道的目的，然后泵送与混凝土配合比相同的水泥砂浆，润滑管道后即可泵送混凝土。清水及泵送砂浆均在钢管柱外排除。

3.6.5泵送初始时，慢速泵送，油压变化应在允许范围内，待泵送顺利时，再用正常速度进行泵送。

3.6.6泵送连续作业，当混凝土供应不及时，降低泵送速度，如因意外需暂停泵送时，采取倒泵措施。

3.6.7在高温季节泵送，用湿麻布袋覆盖泵管，并定时淋水降温，以降低混凝土入模温度。

3.6.8混凝土泵送结束后，及时彻底清洗搅拌车、泵机、输送管道、吊斗、钢串筒等。

4.质量控制

4．1 每根钢管柱的混凝土均取样数量为二组，测取7d、28d的抗压强度等级。

4．2 混凝土搅拌车出站前和到达现场的塌落度抽验每柱不少于2次。

4．3 混凝土整车容量检查每天不少于1次。

4．4 混凝土装料、搅拌、运输、卸料时，水泥浆不得有明显流失。

4．5 混凝土应振捣密实，并根据外观检查出现缝隙、龟裂、浮浆、松散颗粒的缺陷程度及超声波检测钢管柱内混凝土密实程度评定质量等级。

4．6 钢管柱混凝土表面作刮花处理。

4．7 允许偏差见下表

5.安全措施

5．1 施工现场安全设施与施工人员的安全技术培訓，按照国家《建筑安装工程安全技术规定》的有关规定。

5．2 必须经常检查泵管固定、管扣是否牢固可靠，及时更换已磨损的泵管及以断裂的管扣。

5．3 施工现场内的一切电源、电线路的安装和拆除，必须由持证电工专管，电器必须严格接地、接零和使用漏电保护开关。

5．4 浇筑钢管柱前时,在钢管柱周边搭设临时操作平台，设防护栏。

5．5 浇筑钢管柱混凝土时，操作人员进入钢管内操作必须悬挂钢爬梯上落，系安全带施工。

5．6 泵送的突然中断而产生的混凝土反向冲击，在水平管线近泵机位置设逆止阀。

6.经济效益

在C50级高性能混凝土中掺入细磨矿渣和Ⅰ级粉煤灰，除了获得优良的技术性能外，也带来了巨大的社会效益，每立方混凝土原材料成本如下表，由下表可知，高性能混凝土原材料成本虽比普通混凝土偏高，但与同强度等级混凝土相比，原材料成本反而降低。

C50级高性能混凝土原材料成本

7.结束语

高性能混凝土在建筑工程中的应用产生的经济效益和技术效果十分明显的，在高层、超高层建筑竖向构件中应用高性能混凝土，可有效缩小竖向构件的断面尺寸，建筑的有效使用面积扩大，减轻建筑物自重，减低造价；高强高性能钢筋混凝土结构可以获得更大的跨度，而又能节省混凝土材料，同时高性能混凝土因其体积稳定、抗腐蚀性、氯离子扩散系数、收缩测试等方面性能优异，是一种高耐久性混凝土，比普通强度混凝土具有更长的使用寿命；高性能混凝土工作性能，整体性能好，泵送及施工方便；高性能混凝土大量使用超细矿渣和优质粉煤灰，节约资源、能源，与环保相协调。因此，高强高性能混凝土将会广泛应用于高层、超高层建筑钢筋混凝土结构，钢管混凝土结构及钢骨混凝土结构中。■

【参考文献】

［１］游宝坤.混凝土膨胀剂及其应用.北京：中国建材工业出版社，2002.

钢管混凝土柱施工浇筑高度分析第5篇

关键词：钢管混凝土柱,浇筑高度,实测,数值模拟

0 引言

钢管混凝土充分结合了钢材与混凝土的优点,被大量的用于高层与超高层建筑结构中。一方面,混凝土的存在增大了钢管的稳定性,另一方面,混凝土在荷载作用下受钢管约束处于三向受压状态,充分发挥了钢管与混凝土材料的优点,具有良好的受力变形能力。对于钢管混凝土,许多学者进行相关的研究并获得一系列成果[1,2,3]。在施工阶段,空钢管作为模板,不需一般混凝土浇筑所需的支模和拆模等工序,能够有效地提高钢管混凝土的浇筑速度。在混凝土浇筑阶段,由于湿混凝土具有流动性,会对空钢管产生内侧向压力。当一次性混凝土浇筑高度增大时,这个问题会更突出,引起空钢管局部应力集中现象。

但目前在施工阶段考虑混凝土浇筑对钢管混凝土构件影响的研究较少。徐波等[4]对某钢管混凝土拱桥在施工期间发生的钢管开裂事故进行了研究。Das等[5,6]对施工阶段的方钢管混凝土构件性能进行研究。结果表明,施工过程对钢管的影响不能忽略,甚至起控制作用。

钢管初应力的存在将对钢管混凝土构件产生不利影响,使其极限承载力下降。因此,本文结合某高层结构,对其中的钢管混凝土柱不同浇筑高度的影响进行分析,探讨钢管混凝土柱可一次最大浇筑高度,并与实测结果进行了对比分析。

1 钢管混凝土柱浇筑分析

某高层结构外筒由16根巨型钢管混凝土柱组成,其中,最大截面尺寸达2.7 m×3.9 m,柱内浇筑C60/C80混凝土。在钢管浇筑阶段,对某层西北侧角柱进行应力监测。为与实测数据进行比较,本文分析的对象同样取该处钢管混凝土柱。

该处钢管混凝土柱尺寸为3.0 m×1.8 m,其中钢管壁厚度长向为45 mm,短向为40 mm。钢管采用纵向加劲肋和横向加劲肋加强与混凝土的粘结性,厚度分别为40 mm和20 mm,梁相交的部位厚度为25 mm,材料为Q345钢材。

为方便分析,假定在混凝土浇筑阶段,流动混凝土仅能传递静水压力,不能传递集中力、剪力和弯矩。即流动混凝土对空钢管的侧压力计算公式为F=γcH,γc=24 kN/m3,压力呈倒三角分布,沿钢管高度方向逐渐减小,顶部压力值为0。边界条件假定为底部刚接。

该结构标准层层高为4.2 m,在混凝土浇筑时,一次性浇筑高度一般取为层高或若干倍层高。因此,本文以4.2 m层高为基准,分别按一次性浇筑1层,2层,3层,4层和5层(即4.2 m,8.4 m,12.6 m,16.8 m和21.0 m)高度混凝土进行分析,确定浇筑阶段混凝土可一次浇筑最大高度。并对有加劲肋和无加劲肋两种工况进行分析,研究加劲肋对钢管混凝土浇筑高度的影响。

1.1 有加劲肋钢管浇筑高度分析

进行5种工况分析,分别为4.2 m,8.4 m,12.6 m,16.8 m和21.0 m混凝土浇筑高度,其中4.2 m浇筑高度分析得到的结果如图1所示。

当混凝土一次性浇筑4.2 m时,钢管最大侧向鼓起位移为0.641 mm,位于钢管下部。从图1a)可看出钢管长边方向明显的分为4块,每个小块变形类似于双向板变形,加劲肋的存在约束每个小钢板块的变形,类似于双向板的约束边界。由于侧向压力呈倒三角分布,上部的侧向变形小于下部的侧向变形。

钢管的最大应力位于加劲肋内缘角部,为35.4 MPa,见图1b)。钢管壁最大应力为17.9 MPa,位置为钢管下部,见图1c)。但是分布模式与位移明显不一样,并不是位于每小块钢板的中部,而是位于钢管壁与加劲肋连接的部位。

当混凝土浇筑高度增大时,钢管的最大侧向鼓起位移与最大应力也随之增大,具体如表1所示。由表1可知,随着一次性混凝土浇筑高度的增加,钢管壁侧向最大鼓起位移也在不断增大,大致呈线性增加。当混凝土浇筑高度达21.0 m,即一次性浇筑5层楼高的混凝土时,钢管壁最大侧向位移为5.65 m。

由表1中应力项可知,随着一次性混凝土浇筑高度的增加,钢管壁和加劲肋最大应力也在不断增大,加劲肋增加速度较快,当一次性浇筑5层楼高的混凝土时,加劲肋最大应力达到353.8 MPa,已经超出Q345的设计强度,即加劲肋局部应力超出规范限值,因此,在混凝土浇筑阶段,可一次最大浇筑高度为4层楼高的混凝土。

1.2 无加劲肋钢管浇筑高度分析

建立无加劲肋的钢管混凝土柱,进行4种工况分析,分别为4.2 m,8.4 m,12.6 m和16.8 m混凝土浇筑高度,其中4.2 m浇筑高度分析得到的结果如图2所示。

由图2a)可知,当混凝土浇筑高度为4.2 m时,钢管壁最大侧向鼓起位移为10.6 mm,位于钢管长边中部,顶部开口无约束,鼓起位移大于下部。由图2b)可知,钢管最大应力为70.81 MPa,位于钢管底部。

混凝土浇筑高度为8.4 m,12.6 m和16.8 m时,钢管变形与应力分布图与混凝土浇筑高度为4.2 m时类似。钢管最大侧向鼓起位移和最大应力均位于钢管长边底部,钢管应力与变形大致趋势为下部大,到上部逐渐变小。当混凝土浇筑高度为4.2 m,8.4 m,12.6 m和16.8 m时,钢管最大侧向鼓起位移与最大应力值如表2所示。

由表2可知,无肋钢管最大侧向鼓起位移与最大应力随着混凝土浇筑高度的增大而不断增加,大致呈线性增长。当混凝土浇筑高度为16.8 m,即一次性浇筑4层楼高混凝土时,钢管最大侧向鼓起位移为98.6 mm,最大应力为401 MPa,已超出Q345钢材的设计强度。因此,无肋钢管一次性最大混凝土浇筑层数为3层,即12.6 m。

通过对有加劲肋与无加劲肋钢管的分析可知,随着一次性混凝土浇筑高度的增加,钢管最大侧向鼓起位移与最大应力均在不断增大。在同样的浇筑高度下,有加劲肋的钢管应力与变形明显小于无加劲肋的钢管应力与变形,说明加劲肋的存在能够较好的改善钢管的性能。有加劲肋时,钢管可一次最大混凝土浇筑层数为4层,此时钢管最大侧向位移为4.19 mm,钢管壁最大应力为85.8 MPa;无加劲肋时,钢管可一次最大混凝土浇筑层数为3层,此时钢管最大侧向鼓起位移为67.2 mm,钢管壁最大应力为290.5 MPa。

2 实测数据对比分析

在钢管混凝土浇筑期间,为跟踪钢管应力变化,对位于该层西北侧的角柱进行了应力监测。利用现场采集到的监测数据,与有限元模拟分析得到的数据进行比较分析,验证分析的可靠性,同时对两者间的误差进行分析。

2.1 浇筑阶段钢管应力监测

在钢管混凝土浇筑阶段,采用正弦式表面应变计。正弦式表面应变计一般布置在待测物体表面,通过其内置的安装块可直接得到待测物体的应力。采用不锈钢制作的应变计具有精度高、灵敏性强和便于安装,同时不易腐蚀施工现场条件等优点。钢管混凝土柱的浇筑,根据现场施工状况,主要采取三种一次性混凝土浇筑高度的方式,分别为1层,2层和3层层高。其中第62层钢管混凝土柱浇筑采用第二种浇筑方式,即一次性浇筑两层层高的混凝土。

钢管应力监测方式为分别在相邻两侧监测竖向和横向应力,共4个传感器。监测具体部位为东南角底部的南面和东面,分别编号1号和2号监测点。对于每个监测点,分别在0°方向(传感器编号为1H和2H)和90°(传感器编号为1V和2V)方向各安装应变传感器。传感器距底部和边缘距离均为20 cm。

通过对监测数据整理得到8.4 m浇筑高度下的钢管应力结果如表3所示。由表3可知,钢管在流动混凝土的内压力作用下,角部区域横向膨胀,表现为正向拉应力,竖向变形为相对缩短,表现为负向压应力。由于监测部位为角部,因此会出现应力正负相间现象。

2.2 计算与实测应力对比分析

由于在浇筑时,与钢管混凝土柱搭接的钢梁也安装完毕,在分析时须将钢梁传递的剪力施加在空钢管上,通过MIDAS/GEN分析,传递剪力约为100 kN。对模型进行有限元分析,提取钢管底部南面与东面监测部位的应力。将监测区域的平均应力与实测应力进行对比,结果如表4所示。

通过计算应力与工程实测应力的对比分析可知,有限元分析结果与实测结果较为吻合。但由于现场施工工况复杂,施工荷载无法准确估计,同时监测部位为钢管混凝土柱角部(相当于双向板约束处),应力变化较大等原因,使得计算应力与实测应力间存在一定的误差。总体来说,分析结果与工程实测结果较为吻合,验证了有限元模拟的准确性。

3 结语

通过对钢管混凝土柱进行浇筑阶段的分析,研究钢管可一次性最大混凝土浇筑高度,并与工程实测值进行对比分析,得到如下几个结论:

1)随着一次性混凝土浇筑高度的增加,钢管侧向鼓起位移与应力均在不断增大。加劲肋的存在可以减小钢管的侧向鼓起位移和应力,同时可提高一次性混凝土浇筑高度。2)在8.4 m混凝土浇筑高度下,进行空钢管计算数据与工程实测值的对比分析,结果较为一致,说明利用有限元方法可以较好地模拟浇筑期间混

参考文献

[1]韩林海,尧国皇.钢管初应力对钢管混凝土压弯构件承载力的影响研究[J].土木工程学报,2003,36(4):9-18.

[2]黄福云,陈宝春.初应力对钢管混凝土轴压构件受力性能的影响[J].福州大学学报(自然科学版),2008,36(2):272-277.

[3]丁发兴,余志武.纵向初应力作用下圆钢管混凝土轴压短柱受力机理[J].交通运输工程学报,2006,6(3):57-61.

[4]徐波,周厚斌,王培金.哑铃形钢管混凝土拱桥在灌注混凝土时开裂事故分析[J].施工技术与测量技术,2008(4):158-159.

[5]Uy B,Das S.Wet Concrete Loading of Thin-walled Steel BoxColumns during the Construction of a Tall Building[J].Journalof Construction Steel Research,1997,42(2):95-119.

结合工程实例谈钢管混凝土柱施工第6篇

工程概况

某工程由3层地下室组成, 地下室采用半逆作法施工;裙楼为三层, 四层以上是住宅, 共三栋31层, 总建筑面积约8.4万平方米。

本工程的钢管混凝土柱用于地下3层到地上四层。若采用普通的钢筋混凝土柱, 则柱断面过大, 这样会浪费许多的商业面积, 使整个商场宛如一座混凝土森林;同时为配合三层地下室的逆作法施工, 设计上采用了覬750钢管柱及C60高强混凝土组成的钢管混凝土柱。钢管柱头采用了某设计院设计的环形箍, 柱梁连接更加方便。剪力墙部位因采用这么大的钢管不太合适, 故改为格构柱, 并对荷载少的柱也改用格构柱。

钢管柱、格构柱的制作、吊装施工

1钢管柱和格构柱制作

钢管柱采用16Mn钢材, 钢管厚度为16mm, 内衬管及柱底环板采用A3 (镇静钢) 钢材。规格为准750, 共70根。格构柱共17根, 规格为L125*14 (L=8736) 和L140*16 (L=8173) 。

钢管柱的制作:钢管根据中国工程标准化协会《钢管混凝土结构设计与施工规程》 (CECS28:90) 第7.1.1~7.1.3, 7.2.1~7.2.5, 7.2.8及7.2.9条的规定制作, 钢管的全部竖向焊缝质量要求达到一级焊缝质量标准, 现场水平施工焊缝允许按二级焊缝质量标准进行验收, 钢管进场时应对每根钢管按CECS28:90中第7.2.5条验收并作好记录, 不符合验收标准的钢管退回工厂校正后才能使用;本工程钢管由 (某某) 公司制作, 都从厂内加工涂好防锈漆验收合格后运到工地, 再经现场超声波检测后, 对管内再油上水泥油后再行吊装。

2钢构件进场堆放

钢构件加工完毕后要在构件上标明编号、方向, 便于工地现场对号安装。

钢构件进场视现场实际要求按区域、按顺序、编号进场。采取晚上运输至现场堆放, 次日吊装就位的措施, 以解决施工现场堆场面积紧张, 无法大量构件堆放待用的问题。

3钢管柱安装

钢管柱吊装根据CECS28:90中第7.3.1~7.3.4条及其他相关规范的要求严格检验和验收;钢管柱/格构柱与桩头连接:桩身混凝土浇灌达-12.23米时, 要停止浇灌并对桩面浮浆进行清除, 确保其高程下混凝土良好质量。两天后吊下M1板找中并钻埋3ф20x250爆炸螺丝, 跟着用风镐把桩面打花, 清净后用高强砂浆抹平在12.21后把M1板吊装在-12.20高程 (板面) , 用吊锤及水平尺进行验收。M1板是予埋桩头用于固定钢管的环形钢板, 板上焊有限位板。此板是经多次改良而成的, 予埋一周后, 钢管才可以吊装, 准确无误地放在桩头中央, 而孔口则以三根调节螺丝与孔壁相连, 便可固定在孔之中间。格构柱底部是支顶锥, 只需在桩顶中央予埋一节短钢管, 吊装时把顶锥放正。

吊装完后要在桩头上浇灌1米高的混凝土, 令钢管紧固在桩头上。浇灌时要对称采用两根ф150PPC管把混凝土导入, 并由专人到井下操作及震荡。此作业每天只能做三几根, 混凝土需求量少, 商品混凝土厂难于提供时只能自拌, 只要操作遵守商品混凝土厂配料的准确性, 一样能确保高标号的混凝土强度。

钢管柱安装采取的一些措施及要求:

钢管柱安装之前先安装M1环形钢板定位调节螺栓, 定位调节螺栓安装用12厚木夹板, 按M1环梁钢板调凶螺栓平面尺寸钻孔, 固定调节螺栓, 按柱轴线水平标高效正后按图纸要求上下各用3Φ25与螺栓和桩纵筋焊接后安装M1环形钢板, 立柱中心线偏差不得超过+3mm, 环形钢板面标高, 偏差值+0.mm, -10mm, 平整度+3mm。

对进场钢管柱经进行技术资料检查, 外观几何尺寸的检查符合要求后才能使用。

安装钢管柱在-5.3m标高安装, 场内运输到安装部位要做防护措施, 防止泥浆异物污染钢管壁内外。

吊装钢管柱前先将M1环形钢板面钢管口封闭, 防止起吊过程中异物落入管内, 在将近就位时才移走管口封闭, 进行就位安装。

钢管柱吊装就位后, 要立即进行校正, 在井口混凝土护壁四周用调节螺栓进行固定, 垂直度允许偏差不能大于3mm。

焊接前钢管外壁作临时固定联焊, 固定点的间距可以300mm左右, 钢管对接焊接过程中败絮其中现点焊定位的焊微裂缝, 则该微裂缝部位须全部铲除重焊。

钢管柱焊接应两人对称同时进行分层施焊, 防止焊接过程由于温差影响产生变形。

钢管柱内混凝土应浇筑到距接口焊接处800mm左右即停止, 避免在接口焊接时会因温度过高而破坏钢管柱内混凝土的强度, 在烧焊时应对下节钢管内用流动水降温以保证其温度不会过高。

钢管柱安装焊接完成后, 要进行办理验收签认手续, 符合要求后, 杂物应先清理干净, 凿去表面的浮浆后才浇筑混凝土。

在施工前做好钢管柱各项技术交底工作。

安排专业人员负责检查钢管柱的垂直度, 如发现有偏差应马上上报并作出相应处理。

对接焊缝采用超声波无损检测仪100%探伤, 按超声波检验等级B级执行。产品质量达到设计有国家标准《钢结构工程施工及验收规范》 (GBJ205-95) 、《钢结构工程质量检验评定标准》 (GB50221-95) 的有关规定要求, 并对每一构件出厂出具合格证书、母材材质合格证、探伤资料等。

C60高强度管内混凝土浇筑

此工程采用了钢管柱、格构柱的新工艺, 柱芯内浇筑C60高强度商品混凝土。虽然C60混凝土的高强度混凝土在其他部位浇筑已有先例, 但是在钢管柱内浇筑还有许多问题尚待进一步研究;同时, 在钢管柱内浇筑时, 稍一不慎, 将是无法补救, 因而对其质量控制要求特别严格;同时, 高强度混凝土坍落度损失快, 容易造成导管堵塞和混凝土振捣不密实。所以, 为了确保工程质量, 从难、从严落实C60高强钢管柱混凝土的各个施工环节, 必须对此引起高度重视, 从各方面确保工程质量。

钢管柱内混凝土浇筑前应先检查管内是否有积水、什物、如发现有积水、什物应先清理干净后才浇筑混凝土。

每次浇筑混凝土前应先浇灌一层厚度为10-20mm的同混凝土标号的水泥砂浆, 以免自由下落的混凝土粗骨料产生弹跳。

采用商品混凝土, 每车进场的混凝土都要进行出场单的检查, 坍落度的检测, 符合要求后才能使用, 按规定要求进行现场抽试件作为验收依据。

采用立式手工浇捣法, 混凝土自钢管上口潜入, 每次浇灌高度1m以下, 要用插入式振动器振实, 每次振动时间约30秒, 每条桩要连续浇筑完成, 浇筑高度至管顶内衬管底下100mm。

在浇筑过程中要有专人用木槌敲击钢管, 检查是否已振捣密实, 如发现有不免密实声响, 要即时进行补振, 确保内混凝土密实。

加强对高强度混凝土的质量控制的几点注意事项

对高强度混凝土使用的主要原材料, 须作严格控制, 包括减水剂、缓凝剂等。

混凝土最重要的质量指标是强度, 但必须要有一定的流动性才能浇筑, 因此, C60混凝土的坍落度也是一个十分重要的指标, 混凝土供应单位每班都应进行混凝土坍落度试验和留样作为站内混凝土强度检验, 并需在出站时测定坍落度, 保证到达现场时坍落度不低于18±2cm。混凝土到达现场后施工单位必须进行坍落度检查, 符合要求后才能向管内浇筑。

为保证C60混凝土的浇筑顺利进行, 避免运输时塞车和降低混凝土水化热的影响, 钢管柱芯的C60高强混凝土宜在夜间气温较低时进行施工。

钢管吊装后, 人员难于进入管内, 因此, 钢柱芯混凝土浇注一经开始, 就不允许中途停止。所以要预先采取措施防备中途可能出现的造成浇筑停顿事故。

钢管柱防火层的施工

对钢管表面除了彻底除锈涂恻防锈漆外还需要进行耐火层施工, 确保钢管柱达到设计耐火极限要求。原计划采用外喷C20细石混凝土措施, 但由于没有专业队伍施工, 而且施工难度较大, 后建议采用人工批砂浆方案, 但效果不尽人意。现经多方商讨采用人工浇筑100厚C25细石混凝土的方案。

施工程序

柱包钢筋网→支木模→分层浇筑→拆模用水泥浆按圆平弧→养护

施工方法:钢管柱周边墙体拉接筋和圈梁纵筋延伸至钢管柱接牢固, 原和墙体连接的拉接筋继续保留。用Ф12@1.5m弧形 (D大于柱径80mm) 开口内箍同原钢管柱焊点进行点焊, 相对固定即可。用Ф12@200纵筋和内箍焊接, 要求点焊, 或用18#扎丝绑扎。外围用Ф6@200螺箍和Ф纵筋扎或电焊。吊绑好50×50的30厚保护层控制块。报验后进行封模, D=钢管柱径+200mm, 柱模要求 (1) 牢固, (2) 易拆, (3) 每一米高开2~3个下料口。为确保成型后圆弧面, 建议使用定型钢模。分层浇筑细石混凝土, 振捣 (1) 用微型震动器, (2) 如没有则用细竹竿反复抽插, (3) 用小锤在周边敲打, 确保混凝土密实无蜂窝麻面。 (4) 采用小型附着式震动器;确保混凝土密实。拆模要求不粘模, 不掉块, 时间要求一般30℃以上大于两即可。拆模后要淋水养护, 同时要求部筋定点。尽可能早地批完砂浆, 便于砂浆和细石混凝土同时固化, 防止外层空鼓。保证湿润养护大于等于7天。

质量保证措施:所有需焊接处, 必须采用点焊。尽可能采用人工绑扎, 防止钢管柱受热变形, 引起应力变化。每层下料口大于等于2个, 既是下料口又是观看混凝土密实情况的观察口。在浇筑前注意把楼面混凝土表面凿毛。清洗干净, 保证混凝土粘结牢靠。细石混凝土必须经过交底、试配, 符合要求的专人进行搅拌和振捣。浇筑前木模内要进行清洗、湿润, 然后下H=50~100的1:2砂浆作底。不管采用什么方法振捣细石混凝土, 指定必须具有一定经验认真负责的人用锤敲击柱四周, 以声音确定密实程度。尤其应注意防火细石混凝土缴筑到 (梁) 板底时的质量。掌握拆模时间, 适时养护。

钢管混凝土柱优点小结

此工程采用了较先进的钢结构技术设计, 通过各施工心施工, 互相配合, 共同努力攻克了不少难关, 达到了预期的效果!通过该工程中钢管柱的使用, 总结在高层建筑中, 钢管混凝土的特征与优势如下:

钢管混凝土柱的抗压和抗剪承载力高, 而且钢柱比混凝土柱大大减少截面, 扩大了建筑物的使用空间和面积;这对于商业黄金地段的建设投资是一个巨大的经济回报。

本工程设计是以建筑物的钢柱及基础兼作为三层地下室逆作法施工时各层楼盖 (兼作水平支撑) 的竖向支承构件, 以满足负荷及整个支撑系统的要求, 可节省大量临时竖撑和基础的工程量。

钢结构技术的运用, 解决了不少普通钢筋混凝土结构难以处理的问题, 如:大悬臂钢梁;梁上种柱, 不需做大混凝土承台。

柱子截面减小, 自重减小, 有利于结构抗震;减轻了地基承受的荷载, 相应降低了地基基础造价;钢管混凝土柱内的混凝土可大量吸收热能, 其耐火性优于钢柱;钢管混凝土具有的核心混凝土三向受压特性, 利于高强度混凝土安全可靠地推广应用。

提高标准化, 工厂化生产的程度, 以达到高质量、高速度的目的。

由于钢管混凝土柱具有承载力高、抗震性能好、节约钢材和施工简捷等突出优点, 相信在高层和超高层建筑中将得到日益广泛的应。

摘要：本文结合工程实例, 主要介绍施工过程中对钢管混凝土柱制作、安装及混凝土浇筑等问题结合已制订的施工方案采取了相应的技术措施, 使工程得以顺利施工。

关键词：钢管混凝土柱,制作,安装,高强度管内混凝土浇筑,防火层施工

参考文献

钢管混凝土柱施工阶段应力应变研究第7篇

海南大厦,占地面积26 500 m2,建筑面积244 000 m2,由主楼和副楼两部分组成。主楼45层,高约200 m(结构高度180 m),副楼17层,高约80 m(结构高度68 m),两楼之间以四层裙房连接为一个整体,并在底部设置一南北贯通的两层高的商业步行街,作为主楼的主要出入口(见图1)。

2 研究目的与意义

工程主楼采用矩形钢-混凝土组合柱,如图2所示,外包钢柱内设加劲肋,与梁连接处以及层间部位设有不同厚度的隔板。由于组合柱施工时,每层浇筑混凝土会放缓施工进度,但一次浇筑混凝土过高,又会因施工时新浇混凝土产生的侧压力、振捣以及倾倒产生的冲击荷载作用下,有可能使外包矩形钢柱局部产生开裂或变形过大,导致影响该建筑结构的承载力或正常使用功能。因此,施工方初步拟定施工方案为每三层(约12 m高)浇筑一次混凝土,为确保钢-混凝土柱的安全性,有必要对矩形外包钢柱浇筑混凝土过程进行施工校核验算,以防止焊接处可能出现开裂,观察其最大变形及出现位置,并对此采取相应的施工设计或施工措施,避免出现破坏。

设计图纸及相关施工资料表明,钢-混凝土柱自下而上多次变截面,故选取四个有代表性的截面尺寸的外包钢柱分别进行施工浇筑验算,分别为标高位于21.400～41.530 m、41.530～78.330 m、102.330～135.130 m、163.130～189.800 m时的柱截面尺寸。为方便标识,分别将这四个不同截面尺寸的柱段标记为验算段1、2、3和4进行分析。验算时取浇筑高度为3个标准层高即12 m,柱内隔板位置分布及各验算段截面尺寸如图2～图6所示。

3 有限元分析方法

对钢-混凝土组合柱的施工浇筑验算,运用有限元软件ANSYS和ABAQUS相结合的方法,以确保分析结果的准确性。

采用布尔操作等建模方法,分别建立4个验算段的三维精确有限元分析模型。包含横隔板、横向加劲肋、纵向加劲肋乃至三向焊缝相交处的横隔板切角等全部结构细节。

3.1 ANSYS分析方法

选用4节点Shell181单元的进行静力结构模拟分析。Shell181适用于分析薄板壳和中厚板壳结构。该元素为4节点元素,每个节点6个自由度:X、Y、Z方向和绕X、Y、Z轴方向。该元素尤其适用于线性,大旋转或大应变非线性分析。在非线性分析中,可以计算出壳厚度方向的应力变化,能取得较好的分析效果。

为准确确定可能出现开裂及最大变形的位置,采用单元长度为30 mm映射网格划分方法划分单元,对四个截面类型分别共划出103 674、98 683、92 455、82 816个单元。有限元模型如图7所示。模型坐标原点位于柱的底部。

3.2 ABAQUS分析方法

采用壳单元S4R对外包钢柱进行施工浇注模拟分析。所示。S4R壳单元是4节点四边形有限薄膜应变通用壳单元,采用线性缩减积分。它适合于大多数问题的分析,性能稳定。对这一过程能较好的进行模拟分析,取得可靠的分析效果。

划分网格后的有限元模型如图8所示。模型坐标原点位于柱的顶部。

4 钢-混凝土组合柱施工浇筑荷载分析

4.1 规范中关于模板的荷载

1)模板及其支架自重;

2)新浇筑混凝土自重;

3)钢筋自重;

4)施工人员及施工设备荷载;

5)振捣混凝土时产生的荷载;

6)新浇筑混凝土对模板侧面的压力;

7)倾倒混凝土时产生的荷载。

根据《建筑模板安全技术规范》表4.3.2,参与模板及其支架荷载效应组合的各项荷载应符合表1的组合。

由于柱子体型巨大,两边长均大于300 mm,所以参与组合的荷载项应选取表中最后一栏。计算承载力时是6、7,即新浇筑混凝土对模板侧面的压力和倾倒混凝土时产生的荷载;验算刚度计算变形时是6,即新浇筑混凝土对模板侧面的压力。

4.2 新浇筑混凝土对模板侧面的压力标准值的计算混凝土对模板侧面的压力F的计算分布图如图9所示。

采用内部振捣器时,新浇筑的混凝土作用于模板的最大侧压力,可按下列二式计算,并取二式中的较小值。

其中:

F-新浇混凝土对模板的侧压力计算的标准值(kN/m2);

γC-混凝土的重力密度;

t0-新浇筑混凝土的初凝时间(h),可按实测确定。当缺乏实验资料时,可采用计算t0=200/(T+15)(T为混凝土的温度,℃);

v-混凝土的浇筑速度(m/h);

β1-外加剂影响修正系数,不掺外加剂时取1.0;掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2;

β2-混凝土坍落度影响修正系数,当坍落度小于100 mm时,取1.10;不小于100 mm时,取1.15;

H-混凝土侧压力计算位置至新浇混凝土顶面的总高度(m)。

根据施工方提供的相关数据,本例中各个参数的取值如表2所示。

将各参数代入上面两个公式中,并分别计算出各自的到新浇混凝土侧压力。

按公式(1)计算得到F的最大值为40.93 kN/m2,而按公式(2)计算得到的F=286 kN/m2,因此,取F=40.93 kN/m2。

图9中h为有效压头高度,可按下列公式计算:

4.3 倾倒混凝土时产生的荷载标准值的计算

根据《建筑模板安全技术规范》表4.1.2,倾倒混凝土时对垂直面模板产生的水平荷载标准值可按表3取值。

注:倾倒混凝土时产生的荷载作用范围在有效压头高度以内。

根据施工方提供数据,取倾倒混凝土时产生的荷载标准值为6 kN/m2。

4.4 荷载分项系数的确定

根据《建筑工程大模板技术规程》表B.0.3,荷载的分项系数取值如表4所示。

4.5 荷载组合

根据如上分析,可分别确定承载力验算和变形验算时的施工荷载值。将浇筑混凝土产生的模板侧面压力作为面荷载N施加在有限元模型上。有效压头范围内(由有限元模型底面算起,高度10.282～12 m段),面荷载N随高度线性变化,有效压头范围外N为均布面荷载。

1)承载力强度计算时,取荷载设计值

有效压头范围内的荷载值:

有效压头范围外的荷载值:

2)变形验算时,取荷载标准值为

有效压头范围内的荷载值:

有效压头范围外的荷载值:

其中,Z为各点距离柱底面的高度,单位mm。

5 有限元计算结果

5.1 ANSYS分析结果(坐标原点位于柱底部)

1)应力计算结果

各个验算段的Mises应力如图10～图14所示。

如图15所示,最大应力通常出现在外包钢柱内部横隔板和纵向加劲肋相交处。此外,矩形外包钢柱与纵向加劲肋、横隔板相交处和柱角焊缝处应力也较大。

为更清楚的看到外包钢柱上的应力状况,图15中给出各验算段外包钢柱的Mises应力分布状况。可以看出,最大应力均位于纵横肋板与钢柱面板相交处。

各区段最大应力见表5。2)位移计算结果

各验算段变形云图如图16～图19所示。

3)计算结果分析

各个验算段的最大应力和最大变形如表6。

根据《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008),当验算模板及其支架的刚度时,对结构表面外露的模板,变形限值为计算跨度的1/400,取横隔板与梁隔板之间的区间长度为计算跨度,变形限值为1 567.5/400=1.9 mm。

根据《建筑工程大模板技术规程》表4.4.2组合钢模板及构配件的容许变形值如表7所示。

注:L为计算跨度,B为柱宽

结合上述对变形值的规定,各验算段的最大变形值均未超过容许变形值。

根据钢结构规范对Q345B钢材及焊缝设计强度的相关规定,各验算段的强度亦能满足设计要求。

因此,各验算段强度、刚度均满足规范要求。

5.2 ABAQUS分析结果(坐标原点位于柱顶部)

在设计荷载组合作用下,一次浇灌高度内矩形钢管柱四种截面的应力分布图和变形云图分别如图20和图21所示。

统计结果如表8所示。对比表8和表6,ABAQUS计算结果与ANSYS计算结果基本一致,说明有限元分析结果正确可信。

6 结论

依据《建筑模板安全技术规范》(JGJ162-2008),《建筑工程大模板技术规程》(JGJ 74-2003)和《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002),对海南大厦钢-混凝土组合柱浇筑混凝土过程进行施工校核验算,可得出如下结论:

1)每3层(约12 m高)浇筑一次钢-混凝土柱时,外包矩形钢柱的应力和变形值都能满足设计规范的要求,因此,该施工方法安全、高效、合理。

2)浇筑过程中,外包钢柱的最大应力出现在横隔板与纵向加劲肋相交处,此外,外包钢柱钢板面与纵向加劲肋、横隔板相交处以及外包钢柱角部焊缝处,应力相对较大。因此,施工过程中应注意合理浇筑和振捣,防止局部应力过大。

钢管混凝土柱施工技术第8篇

1 钢管柱顶升相关深化设计

1.1 顶升口设置

本工程钢管柱按每3层1节进行加工安装(首节为2层1节),在每节钢柱的根部预留一个混凝土顶升孔,钢柱和钢梁安装后,将泵管直接与顶升孔连接,通过高压泵将混凝土从每节钢柱底泵入钢柱,混凝土顶升高度至上一个顶升口下部400 mm处(图1)。

1.2 过浆孔、排汽孔和观察孔设置

为保证顶升时混凝土在柱内顺利通过,在柱内横向隔板上需开设一些过浆孔;柱身和柱身内横隔板上还需要开设一定量的排汽孔,使混凝土进入空腔时,里面的空气能通过排汽孔顺利排出。柱身的排汽孔不能过大,以防过多的浆体被压出,一般直径为10～20 mm。柱身排汽孔的位置要便于观察混凝土浇筑情况。混凝土顶升后可用木塞塞孔,以减少漏浆(图2,3)。

(a)平面图;(b)侧面图

本工程采用外环板钢柱,钢柱内只有少量隔板位于拐点和变径处及现场柱拼接处。

1.3 相贯斜柱节点深化设计

本塔楼底部钢柱数量为34根,相贯斜柱节点共17处,相贯斜柱最大倾斜角度达45°),相贯斜柱节点深化设计水平直接影响混凝土浇筑质量。首先对相贯钢管节点进行深化设计(图4),在隔板的传力性能不受影响的前提下,保证相贯斜柱内混凝土能注满横隔板下方空腔。为防止顶升过程中混凝土外溢进入相贯钢管柱,可采取如下措施。

(1)在相贯交界处设置竖向隔板,将竖向隔板与横隔板焊接,其中竖向隔板顶端应高出横隔板30～40cm,将相贯斜柱分割为相互独立的钢管柱。

(2)柱内横向隔板上需要开设一些过浆孔,过浆孔应以竖向隔板为对称轴对称布置;然后在横隔板下方最不利处开设一定量的排汽孔使混凝土在进入横隔板下方时,里面的空气能通过排汽孔顺利排出。

(3)最后在横隔板与竖向隔板顶端之间的柱身设置观察孔,以便观察柱内混凝土液面高度,作为发出停止泵送信号的依据。

2 顶升混凝土质量控制

2.1 钢管柱顶升混凝土性能要求

根据设计对钢管柱混凝土的要求,钢管柱内混凝土应具有自密实性能、良好的可泵性和流动性,低收缩或微膨胀性能,较小的粘度与较低的扩展度(坍落度)和流动性损失率,并有足够的初凝时间(不小于12h)。以保证钢柱内的混凝土密实,确保混凝土与钢管柱共同工作的性能要求(表1),拌合物4h之内坍落度损失不大于10mm,扩展度损失不大于30mm;自收缩小于400×10-6 m/m。

2.2 顶升混凝土概况

本工程顶升混凝土强度要求如下表中的设计等级一栏。考虑钢柱灌浆孔的布置和保证顶升混凝土的稳定性,将钢管柱内顶升混凝土控制在C60和C50和C40三种强度等级,将导致部分楼层混凝土强度等级会高一到两个强度等级。

2.3 混凝土适配

为保证钢管柱内顶升混凝土施工质量,钢管柱混凝土顶升施工前,项目部专程到顶升混凝土供应搅拌站考察,对顶升混凝土扩展度(出机及4 h后)、V形漏斗试验、L形流平仪、含气量进行实地测量。

经过现场实测后,顶升混凝土具体指标如下:(1)扩展度(650～700mm)出机700mm,静置4h后700mm;(2)V形漏斗试验(≤20s)出机8.3s;(3)L形流平仪(≥0.80)出机≥0.80;(4)含气量(2.5%～3.5%)出机1.8%。

不同强度等级混凝土配合比见表2。

3 顶升口连接管及挡板设计

3.1 异型管加工

为保证不同角度及相对泵管不同高度的顶升口在混凝土顶升时能快捷和混凝土泵管相连,在混凝土顶升施工前,挑选废旧的混凝土泵管加工成异型管,顶升口与混凝土泵管通过异型管相连,具体加工如图5所示。

构件三用于和泵管相连,加工数量为三个,泵管二用于与顶升口相连,构件二顶升完毕后不能立即取下,顶升混凝土初凝时间估计为9h,每根柱顶升时间(含泵管拆除及连接时间)考虑为40min,构件二加工15个,满足要求,构件1自身相连成弯曲异形管,方便顶升口与泵管的连接,当时选取了4根废旧的3m长泵管用于加工构件,加工完构件三和构件二后剩余的废料加工成构件一(图6)。

(a)构件一;(b)构件二;(c)构件三

3.2 挡板加工

钢管柱顶升施工前,采用在短泵管与顶升口之间垫一块挡板,圆洞和泵管重合,顶升完毕后,把挡板打入,圆洞和泵管分离,混凝土被挡板挡住,然后把泵管拆去,顶升口部位已经进行加固,后期割除即可。

挡板构件四与构件二配套,加工数量一样,加工时,挡板构件四板厚应尽量加大,本项目板厚为16mm,但混凝土顶升完毕后,挡板砸入过程中,挡板易变形,后期顶升时还需重新加工。

3.3 柱帽设计

为避免现场工人随意往钢管柱内丢弃垃圾、减少后期柱内清理工作,项目部提前加工了柱帽,当钢管柱安装完成后,即将柱帽安装好(图7)。

4 钢管柱顶升施工过程控制

4.1 施工准备

由于本工程钢结构施工与混凝土顶升施工存在高度差,钢柱上口不按照要求盖板,上层钢柱安装完成后,钢柱切割下来的耳板钢结构施工队伍会习惯性往钢柱内丢弃,钢柱内会存在相当多垃圾,每次顶升施工前,必须通过顶升口对钢柱内垃圾进行清理,确保顶升混凝土施工质量。

混凝土顶升施工时,为避免安装与拆除泵管占据过多时间,短管构件二与挡板构件四需提前安装上。混凝土顶升施工时,泵管直接与短管连接即可(图8)。

由于顶升口顶升前为干燥状态,为了保证顶升混凝土施工效果,应提前用水湿润顶升口内壁。

4.2 润泵

混凝土顶升前,需要用水泥砂浆润泵,且该砂浆一定不能流于钢柱内。本工程20层以下时每次润泵用1 m3砂浆,当顶升至20层以上时,随着楼层的加高,泵管的加长,每次顶升需用2 m3砂浆。

砂浆输送至相应楼层时,顶升混凝土也随后达到,项目部将同方量的混凝土与砂浆拌合后,用于浇筑后浇楼板,避免了润泵砂浆的浪费,并解决了后浇板浇筑。同时每根钢柱顶升完转换至下一钢柱时,也有部分混凝土残留在泵管内。为保证混凝土有效地使用,在楼面上垫木板及时收集这些混凝土,用于管井内楼板的二次浇筑。

4.3 混凝土坍落度测试

混凝土顶升前,必须对每车混凝土坍落度进行测试,为保证顶升效果,确保混凝土坍落度在600mm以上,并逐车进行记录。

4.4 顶升施工

混凝土顶升前,泵管通过短管与异型管与顶升口相连,连接完成后,开始顶升,顶升时,为保证安全,人员应远离泵管,泵管转角部位应用铁皮盖住。

混凝土顶升开始后,由于观察孔间距为1m,经现场实测,顶升速度大概为1 m/min,为观察顶升效果,项目部采用了摄像头对钢管柱内部混凝土顶升情况进行了观察。

钢管柱开始顶升后,上一顶升口位置必须留设观察员,当混凝土顶升至顶升口下观察孔时,应立即停止顶升(图9)。

4.5 后期养护

混凝土顶升施工完成后,一周内每天应进行浇水养护,通过顶升口将水灌入。

混凝土终凝后,顶升口即可割除(图10),顶升口已经提前进行加固,不需做任何处理。

5 经验总结

5.1 顶升工艺的优点

泵送顶升法施工工艺是利用混凝土输送泵的泵送压力将自密实混凝土由钢管柱底部灌入,从下向上流动,直至注满整根钢管柱的一种混凝土免振捣施工方法,具体优点如下。

(1)操作简单,节省人工。顶升浇筑法只需要将泵管与顶升口进行连接,在混凝土顶升到预定高度后,停止泵送,关上止回阀,最后拆除泵管即可。

(2)节省工期。顶升浇筑法是从钢柱上不同标高处预留的顶升孔将混凝土压至预定标高,不需要从每段钢柱的顶部灌入,不存在与上部钢柱安装的相互影响,可以大大缩短工期。

(3)操作安全。其他浇筑法需要工人在钢柱的顶部操作,顶升法是将混凝土从钢柱的底部向上顶,顶升操作时工人可以在楼板施工完成后的一个相对安全的操作面上进行施工。

(4)混凝土质量有保证。顶升浇筑法是混凝土泵缓慢将混凝土从钢柱的根部向上顶升,有利于排除钢柱内空气尤其是横隔板下的空气,避免了隔板底下混凝土不密实,且混凝土与钢管内壁结合较好。

(5)本工程混凝土顶升高度180m。较低区钢柱内的混凝土表面与高区的钢管柱的混凝土表面而言,后者的石子更为突出和明显(从状态判断高区的混凝土水灰比合适,状态好),由此判断混凝土坍落度和扩展度损失一定是有的。因此,对于超过150m以后的顶升混凝土,还需要采取措施观察和控制混凝土的坍落度损失,以免过程中出现堵管造成质量事故。

(6)钢管柱顶升混凝土用的顶升口,不仅可以作为混凝土浇筑的入口,也是混凝土养护入口,同时也是检查钢柱内混凝土质量的检查口。在每次浇筑前通过该口进行拍照,检查钢管内混凝土的质量,并进行钢柱内的清理,为工程施工质量的保证提供条件。钢柱内的顶升混凝土都是一次顶升至下一顶升口10cm以内。如果超过,需在混凝土凝固前及时将其清理出来,以便下一层顶升不堵口。

5.2 冬期施工管理

冬期施工时,由于无法对钢管柱进行保温,混凝土顶升后,混凝土将会与钢管柱内壁结合不良,钢管柱不得进行顶升施工。

现场采取在钢管柱外包两层棉帘,并采用电加热措施,通过电子测温仪测钢管柱内部温度仍为负温,故整个冬期未进行顶升施工(图1 1)。

5.3 地泵的选择

混凝土顶升所用泵车根据计算要求选用,由于顶升施工与核心筒施工相差楼层较多(约在10～15层),因此顶升施工所用混凝土泵与核心筒混凝土浇筑采用同型号混凝土泵。核心筒在(110m)开始使用HBT-90泵,30层以下都是采用HBT-80泵。

泵管在6层以下从楼梯梯段板处穿过,在6层做转换,6层以上从电梯前室楼板处穿过,采用木楔子及钢托板与楼板固定,无附墙装置。水平泵管在首层进行了混凝土墩的固定。

参考文献

[1]GB50010-2001,混凝土结构设计规范[S].

[2]牛志平,彭世发,朱文生,等.超高层钢管自密实混凝土顶升法施工技术[J]建筑技术,2013,44(1):37-40.

钢管混凝土柱施工技术第9篇

关键词：人工挖孔桩,钢管混凝土柱,联合施工

人工挖孔桩指采用人工挖土、现场浇捣的钢筋混凝土桩。人工挖孔桩具有单桩承载力高、可直接检查桩外形尺寸和持力层情况、钢筋受力性能可靠、抗震能力强等特点。因其施工工艺简单、可多桩同时施工、设备投资少等优点而被广泛应用。但是，当人工挖孔桩在地下水位较高的砂性地层中施工时，由于产生流砂，施工人员无法进入挖孔而不能施工。潘必胜等提出了流砂地质条件下人工挖孔桩的保护可以采用钢管护筒、混凝土沉管、特殊护筒等保护开挖的方法并可以取得一定的效果[1]。

钢管混凝土柱结合钢管和混凝土的优点，具有高轴向承载力和良好的塑性变形能力。工程实践中，常常出现桩基采用人工挖孔桩而上部支承结构采用钢管混凝土柱的情况。但是在现有人工挖孔桩的施工方法中，灌注混凝土结束后对钢套筒的一般处理方法是向上抽出后废弃不用，然后在桩位处另设钢管柱作为支撑柱和其他地铁工程中的必要结构。这既造成了一定的材料浪费，又增加了施工工序，而且影响到桩位处上下结构的整体性和稳定性。

为了克服人工挖孔桩施工与钢管混凝土柱施工脱节的问题，本文提出一种人工挖孔桩与钢管柱一体化的施工方法。通过将人工挖孔桩施工中用于保护流砂的钢管护筒直接用于上部结构钢管混凝土柱的施工方法与工艺，可以缩短施工工期和减少用钢量，增加结构的稳定性和整体性，提高施工效率，降低工程造价。

1 工程概况

某地铁车站为地下2层岛式站台车站，全长548.82 m，车站标准段宽43.4 m，有效站台中心里程处顶板覆土厚度3.2 m。车站东西两端均设盾构吊出井。车站标准段采用地下两层四跨现浇钢筋混凝土矩形框架结构，车站标准段基坑开挖深约15 m，部分桩基采用人工挖孔桩，柱采用圆形钢管混凝土柱，部分跨度较大的梁采用H型钢混凝土梁。支护工程安全等级为一级。

本施工场地工程的影响范围深度内，土体主要分为五层:第(1)层为素填土，土层的平均渗透系数为0.050 m/d，顶板标高为0 m，层厚2 m;第(2)层为粉砂，平均渗透系数为8.300 m/d，顶板标高-2 m，层厚5 m;第(3)层为粉质粘土，平均渗透系数为0.002 m/d，顶板标高-7 m，层厚5 m;第(4)层为砂质粘土，平均渗透系数为0.400 m/d，顶板标高-12 m，层厚6 m;第(5)层为风化花岗岩。其中粉砂层为强透水层，如果不采取措施，人工挖孔桩将无法在此区域施工。

2 施工技术方案

2.1 钢管的制作

根据挖孔桩及钢管混凝土柱设计要求，钢管筒壁采用标准A3钢板卷制，厚12 mm，高2 m，由工厂加工成直径1 m的钢管筒作为挖孔护壁。钢管筒的规格为单节长2 m，壁厚12 mm。

钢护筒外壁需开孔，以备随后施工中顶入销钉，作为钢护筒与筒内浇筑混凝土之间的防滑装置。具体开孔方式为将钢管外壁按45°间隔钻孔，孔深11 mm，留下1 mm内壁不予凿穿，以防止钢筒外泥砂和地下水涌入管内。孔间间距和孔直径由渗水量计算结果决定，保证钢护筒能抵抗土层侧压并且保持自身稳定性。本工程中开孔直径为5 mm，孔的竖向间距为500 mm。为保护钢管的结构强度，每层钻孔位置可错落分布。套筒接口的附近不宜钻孔。具体钻孔分布如图1所示。钢管之间采用螺纹扣连接，每节上下段各留0.3 m加工成螺纹口，上段为雄口，下段为雌口，如图2所示。

2.2 钢管内混凝土浇筑及基坑土体开挖

待土体开挖及钢管筒沉设达到设计要求后，现场观测发现孔内渗入水量较小，直接使用抽水机抽干孔内渗水后下放钢筋笼。待钢筋笼就位后浇筑混凝土，同时不断振捣及提升钢管筒，待钢管筒提升至底板高度时停止。同时将上部高于地表面的一节钢管筒拆去，循环利用。

待所有的挖孔桩施工完毕后，现场进行土体开挖施工。本实例采用顺作法施工，开挖过程中共设4道支撑，除第1道采用混凝土支撑外，其余采用钢管支撑。在开挖过程中，直接将钢管筒与基坑横梁焊接，用作基坑内支撑立柱。

2.3 钢管固定及钢管柱的施工

待开挖深度至15 m后，浇筑底板，同时用法兰盘将钢管筒底与基坑底板钢筋焊接。继续向钢管筒内浇筑混凝土，同时自下而上将销钉打入前期预留的销钉孔内，并用焊板将销钉尾部密封，防止外部水渗入腐蚀，完成施工。

3 结语

通过对比常规施工方案和一体化施工方案，得出如下结论:

1)采用一体化施工方案，由于下部人工挖孔桩和上部复合柱具有更好的整体性，因而受力性能得到改善。

2)采用一体化施工方案，省去了常规施工方案中拔出护壁钢套筒和另设复合柱钢管外壳的步骤，施工连续性更强，因此工期得到有效缩短。虽然特制钢套筒的制作变得较为繁琐，但是由于是在工程施工前制作，因此对工期影响不大。本工程由于采用了一体化施工，基坑开挖阶段工期缩短了25%。

3)采用一体化施工方案，省去了复合柱钢管外壳购买及其配套运输安装等一系列成本。虽然特制钢套筒成本有所上升，但是总体而言能够有效减小工程成本。本工程由于采用了一体化施工，钢材成本减少了30%。

参考文献

[1]潘必胜.流砂地质条件下人工挖孔桩的处理[J].路基工程,2008,135(3):166-167.