鋼管柱自密實混凝土施工技術在工程中的應用

石懷文

河南省第一建筑工程集團有限責任公司（450014）

鋼管柱自密實混凝土施工技術在工程中的應用

石懷文

河南省第一建筑工程集團有限責任公司（450014）

介紹了鋼管柱自密實混凝土施工技術在某綜合樓工程中的應用情況，分析了工藝流程、施工操作要點、質量控制措施、安全和環保措施，對效益應用情況進行了分析，可以為同類工程提供參考和借鑒。

鋼管柱；自密實混凝土；工藝流程；操作要點；質量控制；安全控制；環保措施；效益分析

某綜合樓工程為框架剪力墻結構，建筑面積為42 000余m2。工程為大開間,框架結構采用部分鋼管混凝土柱。鋼管混凝土柱截面700 mm×700 mm，單柱高7 m,采用自密實混凝土施工技術進行施工。

1 方法特點

自密實混凝土鋼管柱安裝校正好后直接灌注自密實混凝土,鋼管柱內不需要安裝綁扎鋼筋，節省了支設模板工序。鋼管柱與混凝土緊密結合，對柱內混凝土形成強有力的包裹,共同承受豎向荷載，其中鋼管柱承力60%，柱內混凝土承力40%。通過嚴密的配合比試驗試配,自密實混凝土具有高坍落度、很好的流動性、不離析、不泌水等特點，而且混凝土硬化后具有良好的力學性能和耐久性。

2 工藝流程

鋼管柱地腳螺栓安裝→首層鋼管柱安裝→調直校正→首層梁板鋼筋安裝→模板安裝→鋼管柱地腳灌漿→澆筑自密實混凝土→澆筑樓板混凝土→養護→循環施工以上各樓層

3 施工操作要點

3.1 矩形截面鋼管柱施工操作要點

3.1.1 矩形截面鋼管柱加工

1）劃線號料

劃線時，翼緣板及腹板焊縫不能設置在同一截面上，應相互錯開200 mm以上，并與加勁板錯開200 mm以上。號料時,長度方向必須留焊接收縮量，鋼板邊緣必須去掉,毛邊料必須去凈毛邊,剪切邊去邊不少于10 mm。

2）切割

所有主材采用數控切割，零件等采用半自動切割及剪板機剪切，并采取防彎曲措施。切割前，應將鋼材表面切割區域內的鐵銹、油污等清除干凈，氣割后應清除熔渣和飛濺物。

3）接料

接料焊縫必須采用埋弧自動焊，焊縫兩端需加入引入板和引出板，引入板和引出板規格為50 mm×1 000 mm，材質、板厚和坡口形式應與焊件相同，焊接完畢用氣割切掉并修整平直，不得用錘擊落。

4）焊接

箱形柱隔板采用CO2氣體保護焊，CO2氣體純度大于99.5%。其余焊縫采用自動埋弧焊。箱形柱在進行四條主焊縫自動埋弧焊前，接縫兩端裝引弧板和熄弧板。

3.1.2 矩形截面鋼管柱安裝

1）吊點的設置

柱的截面為箱形，構件的剛度較大，根據工程的具體情況采用兩點吊裝。

2）起吊方法

①基礎驗收合格后，即開始鋼柱的吊裝。②起吊時鋼柱必須垂直，盡量做到回轉扶直，根部不拖。起吊回轉過程中應注意避免同其他已吊裝好的構件相碰撞，吊索應有一定的有效高度。③第一節鋼柱是安裝在柱基上的，鋼柱安裝前應將登高爬梯和掛籃設在鋼柱預定位置并綁扎牢固，起吊就位后臨時固定地腳螺栓，校正垂直度。鋼柱兩側裝有臨時固定用的連接板，上節鋼柱對準下節鋼柱柱頂中心線后，即用螺栓固定連接板做臨時固定。④鋼柱對準軸線，必須等地腳螺栓固定后才能松開吊索。

3）鋼柱校正

①柱基標高的調整

放上鋼柱后，利用柱底板下的螺母或標高調整塊控制鋼柱的標高，精度可達±1 mm。柱底板下預留的空隙，可以用高強度、微膨脹、無收縮砂漿填實。

②第一節柱底軸線的調整

鋼管柱安裝時雙向控制柱體軸線，以防鋼柱偏位或扭曲。

③第一節柱身垂直度校正

采用纜風繩校正的方法,用兩臺經緯儀找垂直。在校正的過程中，不斷微調柱底板下的螺母，直至校正完畢，將柱底板上面的兩個螺母擰上，纜風繩松開不受力，柱身呈自由狀態，再用經緯儀復核，如有微小的偏差，再重復上述過程，直至無誤，將上螺母擰緊。

④柱頂標高調整和其他節框架鋼柱標高控制

柱頂標高的調整和其他節框架鋼柱標高控制采用相對標高安裝。鋼柱吊裝就位后，用螺栓固定連接上下鋼柱的連接耳板，但不能擰得太緊，通過起重機起吊，撬棍可微調柱間間隙。量取上下柱頂預先標定的標高值，符合要求后打入鋼楔、點焊，限制鋼柱下落。考慮到焊縫及壓縮變形，標高偏差調整至4 mm以內。

⑤第二節柱軸線調整

為使上下柱不出現錯口，盡量做到上下柱的中心線重合。如有偏差，鋼柱中心線的偏差調整每次3 mm以內。如偏差過大，則分2～3次調整。

⑥第二節鋼柱垂直度校正

柱的垂直度校正:采用兩臺經緯儀對鋼柱的安裝進行觀測。采用無纜風繩校正。在鋼柱偏斜方向的一側打入鋼鍥或頂升千斤頂。

⑦柱－柱節點的焊接

箱形柱中對稱的兩個柱面板要求由兩名焊工同時對稱施焊。鋼柱焊接要對面同時施焊,以防止鋼柱在焊接過程中因溫度應力產生變形扭曲。

3.2 自密實混凝土施工操作要點

1）在第一節柱安裝完畢后,即可進行柱底灌漿。澆筑時管內不得有雜物和積水，先澆筑一層100～200 mm厚與混凝土強度等級相同的水泥砂漿，以防止自由下落的混凝土粗骨料產生彈跳。

2）泵管出料口需伸入鋼管內，利用混凝土下落產生的動能來達到混凝土的自密實。

3）當拋落的高度不足4 m時，用插入式振搗棒密插短振，逐層振搗。振搗棒垂直插入混凝土內，要快插慢拔,振搗棒應插入下一層混凝土中5～10 cm。振搗棒插點按梅花形均勻布置，逐點移動，按順序進行，不得漏振，每點振搗時間不少于60 s。管外配合人工木槌敲擊,根據聲音判斷混凝土是否密實。每層振搗至混凝土表面平齊、不再明顯下降、不再出現氣泡、表面泛出灰漿為止。

4）除最后一節鋼管柱外,每段鋼管柱的混凝土，只澆筑到離鋼管頂端500 mm處，以防焊接高溫影響混凝土的質量。

5）除最后一節鋼管柱外，每節鋼管柱澆筑完，應清除掉上面的浮漿,待混凝土初凝后灌水養護，用塑料布將管口封住，并防止異物掉入。安裝上一節鋼柱前應將管內的積水、浮漿、松動的石子及雜物清除干凈。

6）當最后一節澆筑完畢后，應噴涂混凝土養護液，用塑料布將管口封住，待管內混凝土強度達到要求后,用與混凝土強度相等的水泥砂漿抹平，蓋上端板并焊好。

4 材料與設備

4.1 主要材料

鋼管、混凝土、電焊條、氧氣乙炔、石棉布、防粘膠帶。

4.2 主要設備

手工電弧焊機、CO2氣體保護焊、100 m鋼卷尺、氣割設備、鋼纜風繩、卡扣、活動扳手。

5 質量控制措施

1）鋼管柱加工質量要求:鋼管柱焊縫外觀不能出現夾渣、咬肉、未熔合、焊瘤、咬邊、燒穿、弧坑等缺陷。切割斷面無裂紋，不能有超過規定的缺口。鉆孔無飛邊、毛刺，成型良好。結構外觀成型良好，無變形扭曲，表面無疤痕油污等。

2）矩形截面鋼管柱安裝質量要求:施工中嚴格控制鋼管柱定位軸線，測量偏差小于1 mm，地腳螺栓位移小于2 mm,上柱和下柱扭轉小于3 mm，單節柱的垂直度小于h/1 000,同一層柱的柱頂標高小于5 mm。

3）混凝土密實性質量要求:混凝土澆筑完成后，采用超聲波對混凝土與鋼管柱間縫隙進行檢驗，縫隙小于2 mm。

6 安全控制措施

1）鋼管柱吊裝作業要劃定危險區域，掛設安全標志，加強安全警戒。吊裝鋼管柱時,吊鉤要確保穩固,無虛掛情況。吊裝時，吊臂下嚴禁站人。

2）當風速達到6級以上時,吊裝作業必須停止。

3）鋼柱安裝時,高空作業人員必須系掛安全帶。

4）澆筑混凝土時,必須戴絕緣手套，穿絕緣鞋，以防電線、機械漏電。

5）混凝土澆筑人員要待泵管穩定后再進行澆筑，以防泵管傷人。

7 環保控制措施

1）混凝土運輸車輛應保證車況良好，避免在運輸過程中發出很大的噪聲、排放尾氣等。在車輛上料過程中,撒在車身上的各種骨料必須清理干凈，以免撒落在運輸道路上。

2）確保混凝土泵送設備的良好工作狀態。泵送時間停頓過長，泵管易堵塞，從而需要沖洗泵管和敲打泵管，造成浪費水資源和產生噪聲。采用自密實混凝土,避免了振搗棒振搗時產生的噪聲污染。對泵送設備經常進行維修，避免漏油及排放廢氣過多而污染土地及大氣。

8 效益分析

采用自密實鋼管混凝土結構可縮短工期。同普通鋼筋混凝土柱結構相比，鋼管混凝土柱結構省去了混凝土柱子支模拆模的施工工序；減少了混凝土振搗時間，產生了明顯的經濟效益；節省了大量模板、木方等周轉材料，避免了支設模板時產生的噪聲；澆筑自密實混凝土不需振搗，不會產生澆筑混凝土時振搗棒的噪聲,環保方面取得明顯效果。