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1、4.5.11 钢管柱砼施工方案4.5.11.1 钢管混凝土浇筑方案 本工程主楼采用了钢管混凝土圆柱，各层均有2%-3%的斜率，设计在主楼主人口处采用了人字形斜柱(如图4.5.11.1-1)。主楼部分的钢管混凝土柱，在地下室时有17根，在地上1-3层有19根，在4层以上有18根。图4.5.11.1-1 人字型柱示意图钢管柱直径与壁厚如表4.5.11.1-1 序号楼层标高(m)钢管直径(mm)钢管壁厚(mm)1地下4层29层15.85至117.2140025230层49层117.2至192.5130022350层-57层192.5至223.4120020458层-68层223.4至267.2100
2、018钢管内混凝土强度等级如表4.5.11.1-2。楼层标高(m)混凝土强度等级地下4层27层-15.85至109.8C6028层45层109.8至177.7C5046层68层177.7至267.2C401 施工方法选择作为较为成熟的施工技术，钢管混凝土浇灌方法可分为以下三种：1)泵送顶升浇灌法；2) 立式手工浇捣法；3)立式高位抛落无振捣法。三种方法的适用范围及优缺点各不相同，对比分析见表4.5.11.1-3：序号浇筑方法原 理优点缺点1立式手工浇捣法混凝土自钢管上口灌入，一次浇灌高度不宜大于2m。传统作业施工效率较低，质量受振捣操作人员影响，无保证；占用塔吊22高位抛+辅助性振捣法利用混凝
3、土从高位顺钢管下落时产生的动能达到振实混凝土施工效率较高无振动无噪音占用塔吊，与钢结构吊装作业冲突3泵送顶升筑法在钢管接近地面或某楼层板处安装一个带闸门的进料管，直接与泵的输送管连接，由泵车将混凝土连续不断地自下而上灌入钢管。质量有保障，占用塔吊如结构高，则需要较高的泵送压力。需要在钢管壁上开洞，影响结构的外观质量，但可在装饰施工阶段进行弥补。本工程钢管混凝土泵送高度为-15.85米到267.2米，为保证混凝土的浇注质量，我们将根据混凝土浇筑位置不同分别采用泵送顶升浇筑法和高位抛落+辅助性振捣法二种方法进行浇筑，浇筑方法选择详见表4.5.11.1-4。表4.5.11.1-4 钢管混凝土浇筑方法
4、序号楼层标高(m)的混凝土浇筑方法1地上1层68层0.00至267.2送顶升浇筑法2地下4层地下1层-15.85至0.00高位抛落无振捣法钢柱混凝土不论采用泵送顶升浇筑法，还是高位抛落+辅助性振捣法，均分节进行浇筑，分节情况同钢管柱的吊装节，每节高约10米左右，分节情况详见表4.5.11.1-6。2 施工机械配置1） 本工程主楼地下4层地下1层钢管柱混凝土采用高位抛落+辅助性振捣法施工，混凝土通过输送泵直接进入位于钢管柱上部的受料斗内，混凝土输送泵采用三一重工产HBT60C-1816型或混凝土泵车。2） 地上1层到64层采用泵送顶升浇筑法施工，混土输送泵采用三一重工产HBT60C-1816型和
5、HBT90CH-2122D型混凝土输送泵，主楼核心筒施工至39层前，混凝土泵选用HBT60C-1816型；施工至39层后，混凝土泵改用HBT90CH-2122D型，此时钢管混凝土施工至32层(128.3米)，详见表4.5.11.1-5。表4.5.11.1-5 泵送顶升混凝土泵选择序号楼层标高(m)混凝土泵选择1地上33层68层128.3至267.2HBT90CH-2122D2地上1层32层0.00至128.3HBT60C-18163地下4层地下1层-15.85至0.00HBT60C-1816混凝土HBT60C-1816型和HBT90CH-2122D型参数详见详见第4.5.13.4节。表4.5.
6、11.1-6 钢管柱混凝土分节情况表楼层楼层标高(m)层高(m)钢 管节数号钢管直径(m)每节钢管顶 标 高(m)每节钢管混凝土顶升高度(m)每节混凝土量(m3)每层混凝土量(m3)R266.25261.0267.2009.0007.07134.2468261.23.967257.33.925258.2007.8006.12116.3466253.43.965249.53.924250.40011.3008.87168.5464245.63.763241.93.762238.23.723239.10011.1008.71165.5661234.53.760230.83.759227.13.72
7、2228.00011.1008.71165.5658223.43.757219.73.71.256216.03.721216.90012.40014.02266.3255212.33.754208.63.753203.6520204.50011.10012.55238.4052199.93.751196.23.750192.53.719193.40011.10012.55238.4049188.43.71.31.348185.13.747181.43.718182.30011.10014.73279.7946177.73.745174.03.744170.33.717171.20011.100
8、14.73279.7943166.63.742162.93.741159.23.716160.10011.10014.73279.7940155.53.739151.83.738148.13.715149.00012.40016.45312.5637141.1536139.43.735135.73.714136.60011.10014.73279.7934132.03.733128.33.732124.63.713125.50011.10014.73279.7931120.93.730117.23.729113.53.7121.4114.40011.10017.08324.4928109.83
9、.727106.13.726102.43.711103.30011.10017.08324.492598.73.72495.03.72391.33.71092.20012.40019.08362.492287.63.72182.65.02078.93.7979.80011.10017.08324.491975.23.71871.53.71767.83.7868.70011.10017.08324.491664.13.71560.43.71456.73.7757.60011.10017.08324.491353.03.71249.33.71145.63.7646.50011.10017.0832
10、4.491041.93.7938.23.7834.53.7535.40011.10017.08324.49730.83.7627.13.7523.43.7424.30012.00018.46350.80417.46311.46312.30011.40017.54298.1826.005.410.00620.9007.40011.39193.56-1-4.54.5-2-8.23.7-3-11.93.71-6.5009.35014.39244.56-4-15.853.853 原材料要求本工程钢管混凝土均采用大流态自密实混凝土，坍落度按自密实混凝土级控制，其坍落扩展度为550650mm。混凝土扩展度
11、检测见图4.5.11.1-1，混凝土坍落度检测见图4.5.11.1-2。 图4.5.11.1-1 混凝土扩展度的检测图4.5.11.1-2混凝土坍落度的检测3中国建筑第八工程局4中国建筑第八工程局大流态自密实混凝土要求拌和物具有较好的流动性、稳定性，具有较低的粘度。这要求选用合适的外加剂、粗细骨料、掺和物，并进行特殊混凝土配合比设计。选择适当的外加剂对控制坍落度损失，减少混凝土离析，增强混凝土的流动性、稳定性至关重要。选择萘系或共聚羧酸系，在实验室试配，以检测外加剂与水泥等各种材料的相容性，掺量的最合理比例。配置大流态混凝土，除粗骨料减小粒径尺寸，去掉大粒径骨料外，通过级配改善材料的匀质性。拟
12、采用三组分颗粒骨架原理，增加骨料装填体密度。细骨料的细度模数和0.315筛号的分计筛余量应与粗骨料相匹配。采用级磨细粉煤灰，其丰富的玻璃珠含量，产生滚珠摩擦效应，可以改善混凝土的流动性，且级磨细粉煤灰需水量小，在水胶比不变的情况下，增加了混凝土的坍落度，提高混凝土的可泵性。为保证大流态混凝土满足施工性能与强度等级要求，混凝土应先根据以上原则与混凝土搅拌站在实验室进行反复试配，寻找最合适的混凝土配合比，并在现场做试配试件，检测混凝土坍落度经时损失、流动性、离析度，强度值等各项指标，最终形成最优配合比。4 高位抛落+辅助性振捣法本工程主楼钢管混凝土地下4层到地下1层(-15.85米至0.00)采用
13、高位抛落+辅助性振捣法，混凝土由料斗一次直接抛落到钢管内，不准分散抛落，混凝土一次浇灌量不宜超过0.7m3，且钢管内混凝土高度不超过45cm。管内混凝土浇灌工作应连续进行，中途不留施工缝，在有节点板和钢筋的范围插入加长振捣棒辅助振捣，插入深度应超过已浇筑混凝土高度的50100mm，振动时间以无气泡泛出，混凝土面不再明显下降为准，设专人监控。同时为避免钢管混凝土底部出现蜂窝，在每次混凝土浇灌前，每次先浇灌一层水泥砂浆(配比采用混凝土的水泥与砂的配比)厚度约为1015cm。料斗的下口应比钢管的内径至少小100-200mm，以便混凝土下落时管内空气能够排出。高位抛落法示意图见图4.5.11.1-3图
14、4.5.11.1-3高位抛落法示意图钢管内混凝土终凝后，在其表面凿毛，处理干净。上节钢管柱吊装完后，在其上口覆盖，以免杂物进入。基础节混凝土浇注：钢结构安装形成稳定的结构单元后，进行钢管柱内混凝土的浇注，在钢管柱上口搭设施工操作架，提供混凝土施工操作面。混凝土通过泵送从钢管上口由上往下进入钢管内。分层振捣密实，分层厚度300500mm，保证混凝土密实。5 泵送顶升浇灌法本工程主楼钢管混凝土地上1层至顶层(0.00至267.2米)采用泵送顶升浇灌法。1)施工方法做好浇注前的准备工作，包括混凝土压入量的计算、混凝土输送管的布置及输送管与钢管柱入口的连接装置见图4.5.11.1-4。第9页 共9页法
15、兰连接盘与钢管柱预留孔焊接钢管壁上开预留孔止回闸筏埋入钢管内，开口位于钢管柱中心与输送管卡接图4.5.11.1-4钢管柱入口的连接装置在柱上部通过检查孔将钢管柱内表面浇水润湿。用0.51.0m3同配合比的砂，先行压入泵管湿润，在柱入口处拆管流入预埋的砂浆盆内，流完后立即恢复连接，即作泵压。控制泵压入速度和压力，防止压力过大，对钢柱产生破坏，压入要连续进行，安排好搅拌车，采用一台车卸料，另一台等待。柱上端安排专人观察压入混凝土的升高，并与泵车操作人员及时联络，防止混凝土压入超量。当混凝土砂浆从钢柱上部检察孔溢出时，立即停止泵送，并迅速将压入装置的阀门关闭。此装置在混凝土压送完毕1小时后方可拆除。
16、混凝土压送完毕后，及时回收泵送管道内的混凝土。当钢管混凝土终凝后，关闭闸板阀，拆除其外侧的泵管。7质量控制钢管混凝土柱是由钢管和混凝土共同作用的受力构件，要求混凝土具有很好的填充性能，确保充满钢管内的每个部位，混凝土要有良好的流动性、体积稳定性，加上钢管不象木模板一样有一定的吸水性，所以混凝土还要有良好的保水性能，不得有离析、泌水现象。本工程钢管柱内混凝土采用免振捣自密实混凝土，所以混凝土的质量直接关系到施工的质量，所以控制必须严格。经多年的施工经验，我们决定采取以下措施来保证混凝土的质量：1)及时测定砂石料的含水率，相应调整用水量。2)严格控制计量管理，定时检察重量感应器的精度。其误差标准的
17、限值为：水泥、水1%以内，砂、石3%以内。3)严格控制混凝土搅拌时间。4)控制添加剂的掺入量，严格控制掺入的地点、时间及掺入后的所需在搅拌时间。5)为防止不同品种品种混凝土的混杂及搅拌效率降低，每台搅拌车每送完30m3后作一次清洗。8 注意事项1）钢管混凝土浇注施工的工作压力较大，施工中必须防止混凝土输送管的爆裂、连接短管的掉焊脱落，泵压过高时应迅速排除原因。2）浇筑时施工下方需标出危险区，以防止混凝土溢流坠落伤人。3）对浇筑过程中水泥浆溢流造成的钢结构污染，应及时清洗干净。9 施工要点在钢管混凝土施工中，如何保持泵压入口接头处不渗漏，保证混凝土的密实度，一直是钢管混凝土施工的重点、难点。本工
18、程使用了卡箍固定法，不但可以周转使用，而且拆装方便，很好的解决了这一问题。先按照钢管柱的大小特制出钢箍，钢箍下装有可调节的支腿，可用于调节钢箍的高度，防止在泵送混凝土时，因为震动所造成管的位置松动，从而造成接头处渗漏。为防止钢箍与钢管之间接触不严密而造成的浆体渗漏，要在钢箍与钢管之间垫上一层橡胶垫。采用这种方法可以很好地解决钢管混凝土泵送时接口处漏浆的难题，很好的解决因漏浆而产生的蜂窝现象，提高了钢管混凝土的施工质量。10 钢管混凝土的检测钢管混凝土浇筑完成并待混凝土达到一定强度后，需要对混凝土的浇筑质量进行检测，本工程拟采用超声波检测方法进行钢管混凝土浇筑质量的检测控制。超声波检测具有无损和
19、精度高的优点，同时对检测设备和检测过程的要求也较高。1) 超声波检测原理超声波检测钢管混凝土的基本原理是在钢管外径的一端利用发射换能器产生高频振动，经钢管传向钢管外径另一端的接收能器。超声波在传播过程中遇到由各种缺陷时其能量就会在缺陷处衰减，造成超声波到达接收换能器的声时、幅值、频率的相对变化。根据这些相对变化，对钢管混凝土的质量进行分析判断。表4.5.11.1-7 超声波检测特征表序号分 类 特 征特 征1声时短、幅值大、频率高信号这种情况表明超声波穿过的钢管混凝土密实均匀，没有缺陷。2声时长、幅值小、频率低信号这种情况表明钢管混凝土中存在着缺陷，而且缺陷的位置是在有效接收声场的中心轴线上即
20、收发换能器的连线。3声时短、幅值小、频率低信号钢管混凝土中的缺陷不在有效接收声场的中心轴线上，而是在有效接收声场覆盖的空间内；钢管混凝土本身并没有缺陷，但是由于换能器与钢管外壁耦合不良，也会造成幅值变小、频率下降而声时变化很小的现象。2) 钢管混凝土检测现场实施(1)检测工作流程检测工作分两个阶段：一是混凝土初凝后在钢管内部检测；二是混凝土终凝后在钢管外部检测。检测工作流程如下图所示：图4.5.11.1-5 检测工作流程(2)钢管混凝土检测方法概述钢管混凝土检测采用内部埋设声测管及外部布设检测点的方法，混凝土浇筑前在钢管内埋设3 根测声管，内外检测点均呈等边三角形布置，如下图图4.5.11.1
21、-6：图4.5.11.1-6 钢管混凝土内外检测点布置图(3)钢管混凝土初凝后内部检测以每两根管为一个测试剖面，对每个剖面进行检测。检测时，在两个测声管内分别放进发射换能器R和接收换能器T，以同样的速度同步移动，每500 检测一次，逐点测读声学参数，检测方式以对测为主。对上述检测可疑部位进行复测，复测时可采用多种方式进行，如图图4.5.11.1-7：图4.5.11.1-7 钢管混凝土内部检测示意图通过跟无缺陷钢管混凝土的波形比较分析，确认混凝土的振捣质量。测后如超声波波形未发现畸变，且与标准试件波形一致，则可判定钢管内混凝土密实无空隙，此钢柱合格；若检测后超声波波形发现畸变，则说明钢管混凝土不
22、密实，需要进行补强。根据测试报告，顺序选定一片脱空区域，在该区域管壁上下两端用钻头各钻一直径10mm的孔，要求钻透管壁。在下孔外焊一直径12mm的钢管嘴，长的60mm。将钢管嘴和注浆嘴连在一起。空压机工作，当上孔口出风时，空压机停止工作，说明该脱空区域已连通。若上孔口不出风，说明脱空区域不通，此时须在上下两孔之间再钻一孔，重复上述操作至出风为止。从进浆口加浆，启动空压机，打开注浆嘴开始注浆，至上孔口往外大量溢浆时，关闭注浆嘴，用密封膏封闭上孔。断开注浆嘴和钢管嘴，封闭钢管嘴。待补强区浆液固化后切除钢管嘴，并将钻孔补焊封固。经过补强后，再对每片脱空区超声检测，脱空区均已密实后方达到补强要求。4.5.11.2 钢管柱基础深化详第七章7.1.1.1节4.5.11.3 钢管柱制作及安装 详见第六章6.2节及第七章7.1.1.1节
