鋼管柱混凝土頂升澆筑

郭建力

（北京首鋼建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100043）

1 鋼管柱混凝土頂升澆筑施工現(xiàn)狀

我國目前大型工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)隨著施工技術(shù)和施工方法的科學(xué)發(fā)展，大型工業(yè)廠房鋼管柱混凝土頂升澆筑施工方法，充分發(fā)揮了鋼管和混凝土的材料特性及優(yōu)點(diǎn)，施工簡便，施工周期短。鋼管柱混凝土頂升澆筑施工就是在鋼管中填充微膨脹混凝土，它具有承載力高、抗震性能好、節(jié)約鋼材和施工周期短。

鋼管混凝土頂升澆筑時，由汽車泵將混凝土連續(xù)不斷地自下而上呈泉涌狀上升頂入鋼管內(nèi)，利用汽車泵的壓力將混凝土自下而上擠壓頂升灌入鋼管內(nèi)，頂升澆筑整根鋼管混凝土柱。無需振搗，密實(shí)度好，鋼管混凝土頂升施工不受混凝土養(yǎng)護(hù)時間的影響，施工質(zhì)量優(yōu)于傳統(tǒng)鋼筋混凝土框架柱的澆筑質(zhì)量。

2 鋼管柱混凝土頂升澆筑施工背景

大型鋼廠熱軋板材項目主廠房，主廠房南北為A-G跨，1-14線，主廠房柱采用雙肢格構(gòu)式鋼管混凝土柱，柱肩梁以上柱采用焊接H型鋼組合柱，共42根，下柱采用雙肢格構(gòu)式鋼柱，鋼柱的規(guī)格及壁厚為Ф610mm×14mm雙面螺旋焊接鋼管柱，鋼管內(nèi)頂升澆筑C40微膨脹混凝土，鋼管混凝土柱柱高13.74m，每米砼量為0.27m3，雙肢鋼柱混凝土澆筑量為7.42m3，總混凝土量為311.64m3。

3 鋼管柱混凝土頂升澆筑施工方法

本工程鋼管柱混凝土頂升澆筑采用商品混凝土，混凝土配合比要根據(jù)設(shè)計要求，實(shí)驗室出具的混凝土配合比確定，為滿足鋼管混凝土頂升澆筑的順利進(jìn)行，混凝土采用流動性好的混凝土，粗骨料粒徑0.5～3cm，坍落度150～180mm，按照實(shí)驗室混凝土配合比摻加一定量的減水劑，以減少混凝土的收縮量。

混凝土進(jìn)料連接導(dǎo)管應(yīng)與鋼管柱有一個向上傾斜的角度，角度為45°，進(jìn)料導(dǎo)管方向向下。混凝土頂升澆筑前從進(jìn)料導(dǎo)管口插入軟管吸進(jìn)約2kg飲用水，頂升混凝土?xí)r濕潤鋼管內(nèi)壁，混凝土頂升開始后，由汽車泵車將混凝土連續(xù)不斷的自下而上呈泉涌狀上升頂入鋼管內(nèi)，泵車壓力將混凝土從鋼管柱底部頂入，頂升澆筑滿整根鋼管柱混凝土免振搗的施工方法。鋼管柱混凝土頂升以溢出鋼管頂部的出氣孔導(dǎo)管為準(zhǔn)。關(guān)閉防混凝土回流裝置，同時插入4根Ф16mm鋼筋，完成鋼柱混凝土頂升澆筑施工。

混凝土鋼管頂升澆筑完后用敲擊鋼管的方法進(jìn)行初檢，如有異常則用超聲波檢測，對不密實(shí)的部位，采用鉆孔壓漿方法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，然后將鉆孔補(bǔ)焊封牢。

3.1 鋼管柱混凝土頂升澆筑施工流程

導(dǎo)管加工→鋼管柱開孔→焊接導(dǎo)管→安裝防回流裝置→鋼管柱頂開孔、焊接排氣導(dǎo)管→汽車泵車就位→對接導(dǎo)管→檢測塌落度→泵送混凝土→混凝土到頂控壓→關(guān)閉防回流裝置→拆解連接導(dǎo)管→混凝土終凝后拆除導(dǎo)管→鋼管柱澆筑開孔處補(bǔ)焊打磨平整。

鋼柱頂部設(shè)置的溢流導(dǎo)管起到了排氣、導(dǎo)向溢流、回流補(bǔ)償?shù)葞讉€方面的作用，本工程鋼管柱在制作時已留設(shè)了排氣孔，直徑48mm，溢流鋼管采用φ48*3的鋼管制作，鋼柱頂部焊接排氣導(dǎo)管長度600mm，向上呈45°，以保證有足夠體積的混凝土回流補(bǔ)償，同時在溢流管管端接一根軟管，防止溢流出的混凝土四處噴射，污染已安裝的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

導(dǎo)管與鋼柱壁夾角為45°，進(jìn)料導(dǎo)管方向向下，便于混凝土頂升順利進(jìn)行。導(dǎo)管加工完成后在導(dǎo)管上面用電鉆打孔，每個導(dǎo)管開孔不少于4個孔徑不小于ф18mm。

鋼管柱開孔與焊接，在鋼管柱標(biāo)高控制在標(biāo)高+600mm處的部位開設(shè)混凝土澆筑口，澆筑口為橢圓形，寬度按汽車泵管直徑大小而定，一般為125mm。鋼管柱開孔必須進(jìn)行放樣、畫線，在鋼管柱開孔的部位焊接一根150mm長Φ12mm的鋼筋做把手，然后用氣焊開孔。全部切開后，收起切割掉的開口鋼板，編號入庫備用。最后將連接導(dǎo)管與鋼管柱焊接，導(dǎo)管與地面成45°夾角，焊縫高度不得小于導(dǎo)管壁厚，必須滿焊，焊縫質(zhì)量符合要求（混凝土澆筑進(jìn)料導(dǎo)管安裝示意圖見圖1）。

圖 1

3.2 鋼管柱混凝土頂升澆筑施工

鋼管混凝土頂升澆筑施工前必須檢查柱頂?shù)拈_孔排氣情況，并檢查鋼管頂部排氣孔位置的排氣管是否安裝正確，φ48mm鋼管排氣孔鋼管是否與內(nèi)徑Φ50mm塑料管相連，以防止頂升混凝土施工時混凝土污染鋼管柱及頂鋼板，保證有足夠體積的混凝土回流補(bǔ)償充滿密實(shí)。

實(shí)施頂升澆筑前，必須要對已運(yùn)至現(xiàn)場的混凝土的坍落度進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測檢查，要求混凝土的實(shí)測坍落度與實(shí)驗室配合比坍落度相符一致。現(xiàn)場要設(shè)專職人員對混凝土坍落度進(jìn)行測試，對檢測結(jié)果的記錄完整真實(shí)。

混凝土頂升過程中，在鋼管柱頂排氣孔處觀察混凝土的澆筑情況，發(fā)現(xiàn)混凝土漿連續(xù)從排氣控溢出時，立即穩(wěn)住泵車壓力，保持壓力在2～4min后，檢查鋼柱頂?shù)呐艢饪祝炷劣袩o沉降現(xiàn)象。若無沉降，保持泵送壓力不降的情況下，關(guān)閉混凝土回流裝置，插入4根Ф16mm鋼筋，完成混凝土頂升澆筑過程。

混凝土澆筑48h后混凝土強(qiáng)度達(dá)到5MPa后進(jìn)行混凝土澆筑連接導(dǎo)管和柱頂排氣導(dǎo)管的拆除處理。用氣焊將混凝土澆筑連接導(dǎo)管和柱頂?shù)呐艢鈱?dǎo)管切除，將焊渣打磨平整。清理多余的混凝土，然后用切割下來的鋼板將鋼管柱上的孔口補(bǔ)焊，采用坡口焊縫。焊口表面用砂輪打磨平整，刷上防銹漆和面漆。

4 結(jié)語

綜上所述，本工程中的鋼管混凝土柱子設(shè)計成雙肢格構(gòu)式鋼柱，與框架鋼筋混凝土柱和普通鋼柱相比，鋼管混凝土組合柱施工節(jié)約鋼材，施工簡便，柱鋼管混凝土頂升施工澆筑施工方法、施工優(yōu)點(diǎn)適合我國的國情和節(jié)約減排的要求。鋼管柱混凝土頂升施工方法，能夠適應(yīng)現(xiàn)代大型工業(yè)建筑工程結(jié)構(gòu)發(fā)展的需要，符合現(xiàn)代工業(yè)建筑工程和施工技術(shù)的工業(yè)化要求，因而廣泛地應(yīng)用于大型工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)中，是大型工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)中的施工發(fā)展方向。