鋼管混凝土柱在水電站廠房結構中的應用探討

鮑呈蒼

摘要：由于鋼筋混凝土柱的尺寸較大，使得各工序施工難度也較大，特別是混凝土澆筑施工時，往往需要根據排架柱連續的分層澆筑，并且模板安裝工藝非常復雜，這對于施工技術提出了很高的要求。所以經過分析研究和多方論證，在水電站廠房結構中可以應用矩形的鋼管混凝土柱結構，也能夠發揮良好應用效果，有效提高水電站廠房的穩定性。本文簡要介紹了鋼管混凝土柱的優勢，分析了水電站廠房項目，闡述了鋼管混凝土柱在水電站廠房結構中的應用，以供參考。

關鍵詞：鋼管混凝土柱；水電站廠房結構；應用

鋼管混凝土柱是一種鋼管和混凝土相結合的結構，其多是在鋼管中進行混凝土澆筑使其成為一個整體。混凝土對鋼管形成套箍力，有效提高了混凝土的韌性和強度，而且全面提高了整體結構的可靠性和穩定性，極大地減少用鋼量。由于水電站廠房建設面積比較大，通過應用鋼管混凝土柱，一方面可以確保水電站廠房的安全性，另一方面可有效減少施工成本，提高水電站廠房建設的經濟效益。

一、鋼管混凝土柱的優勢

1、塑性和韌性較好

混凝土材料最大的缺點是其脆性較高，這使得其在很多工程項目中的應用受到較大限制。而鋼管混凝土柱中鋼管對于混凝土形成一種套箍力，從而改變了混凝土的彈性和受壓力，和普通混凝土相比，其塑性變形較大，有效改善了混凝土的脆性。

2、防火性強

混凝土材料的吸熱性較好，當發生火災時，混凝土可以快速吸收熱量，使得鋼管壁緩慢升溫，并且受到混凝土吸熱作用的影響，鋼管混凝土柱截面各個位置的溫度場分布不均勻，這使得鋼管混凝土柱具有較強的防火性。實驗證明，等鋼管截面積、等量防火涂料條件下的純鋼管柱和鋼管混凝土，鋼管混凝土的防火性遠遠高于純鋼管柱。

3、承載能力高

受到鋼管結構形式、材料性能的限制，往往由鋼管壁來維持整個結構的可靠性，無法充分發揮鋼材的屈服強度。根據實驗證明，單一結構形式的鋼管承載能力較低，在混凝土灌注到鋼管中后，鋼管對混凝土形成套箍力，延緩了混凝土縱向開裂和鋼管壁屈服情況，鋼管和混凝土材料的有效結合，最大程度地發揮了兩者的優勢，和普通鋼筋混凝土相比，鋼管混凝土柱的承載能力更高。

4、耐腐蝕性優

在工程項目中使用純鋼管結構時，往往需要用防腐材料均勻涂抹在鋼管外部和內部，而鋼管混凝土柱在應用中，混凝土材料已經填滿鋼管內部，使鋼管內部和各種腐蝕性物質、空氣相互隔離，和純鋼管結構相比，鋼管混凝土柱的防腐性和抗腐性較好。

二、水電站廠房項目簡介

該水電站廠房位于河岸北側，三面環山，周圍地勢比較平坦，該廠房設計為鋼管混凝土排架柱結構，橫向57m，縱長112m，廠房上部設計玻璃幕墻結構，下部采用清水墻作為防護結構，頂部采用預制裝配式屋面。該水電站廠房基礎應用鋼筋混凝土基礎，柱頂標高 1014.8，排架柱底面標高 997.8，施工過程中可以根據水電站廠房施工建設進度隨時要求材料供應商供貨，門窗、矩形鋼管都由工廠進行預制加工然后運輸到施工現場。

三、鋼管混凝土柱在水電站廠房結構中的應用

1、施工準備

水電站廠房施工之前，項目部應組織相關單位進行施工設計圖紙會審，仔細研究鋼管混凝土柱施工的重點和難點，向相關技術人員和施工人員進行關鍵技術交底，明確各個環節質量控制要求。對于各個分項工程和分部工程，編制科學合理的施工組織方案、施工安全計劃和工程質量控制方法，組織項目工作人員學習相關施工要求和施工規范，還應注意施工現場的各項交接工作，如電路布置、用水管道布置、測量控制點等。同時，做好材料準備和勞動力準備，結合具體的施工進度計劃，確定合適的設備和材料進場時間，由專門工作人員做好設備和材料的質量抽檢，嚴禁施工中使用質量不達標的材料，并且項目經理應結合實際施工情況，提前制定所需工種、勞動力數量、進場時間等計劃，對所有參與工程項目的工作人員進行環保、質量、安全等方面的知識教育。另外，根據水電站廠房施工現場的平面布置圖，合理布置各種電力設施和消防設施，在合適位置建造臨住宅、辦公場所，仔細清理施工道路，為各種材料和機械設備進場提供方便。

2、施工放樣

根據水電站廠房施工圖紙上的基準點、尺寸、軸線等數據，使用測量儀器準確測設施工控制網點，在施工場地中布設測量控制網，為鋼管混凝土柱的定位提供參考依據，布設完施工控制網點以后準確校核閉合誤差。結合水電站廠房水準點，由測量人員將參照點引測到便于操作監控的位置，有效固定監控點，防止發生移動或者變形，提高高程控制的準確性。同時，結合軸線位置和施工控制點，使用專業測量儀器準確定位各個基點，利用鋼尺精準校核。從主軸線交匯位置進行軸線定位測設，通過多個控制點實現反復校核，準確定位軸線。可靠牢固地設置龍門架，基坑和龍門架之間保留適當距離，避免開挖基坑過程中影響龍門架的穩定性。

3、鋼管混凝土柱施工

鋼管混凝土柱施工之前，找平基礎杯口底部，仔細進行沖洗，清晰標記鋼管中心線，廠房基礎部分埋入矩形鋼管，要進行適當防腐處理，提前綁扎好矩形鋼管，在基礎區域準確標定定位軸線，為鋼管混凝土柱安裝的校正和定位提供標準。在綁扎矩形鋼管時應按照規范的手法，嚴格控制吊點，結合鋼管中心位置，采用旋轉吊裝方法，使鋼管水平起吊過程中保持豎直狀態，離開地面以后吊到基礎杯口位置，做好固定處理，并且利用多臺測量儀器加強測量控制，做好鋼管的安裝校正，將安裝誤差控制在標準范圍以內，吊裝時盡量避免猛起猛放或者在地面上拖拉。鋼管吊裝固定過程中必須做好安裝找正，包括平面位置找正、垂直找正、和標高找正，基礎杯口對接鋼管過程中進行平面位置找正，在吊裝或者臨時固定過程中做好垂直度找正，結合實際情況采用纜繩拖拽、鋼管斜撐、千斤頂校正等方法進行找正。接著對矩形鋼管進行固定，矩形鋼管就位然后找正以后，在確保臨時支撐牢固穩定的基礎上，檢查杯口基礎縫隙中是否有雜物或者灰塵，仔細清理干凈，使用細石混凝土填筑基礎杯口空隙，然后振搗密實。若基礎杯口和矩形鋼管之間的縫隙較大，先用水泥砂漿進行關注，然后填筑細石混凝土，混凝土振搗過程中盡量避免觸碰楔子。最后進行矩形鋼管混凝土澆筑施工，按照從上到下的方向進行排架柱內混凝土澆筑，加強混凝土振搗施工控制，鋼管混凝土柱混凝土澆筑施工分為兩段：第一段進行下柱身施工，高程006.0～1006.8m；第二段進行下柱身施工，高程1006.8～1015.5m。

結束語：

鋼管混凝土柱具有施工方便、防火性強、韌性和塑性好、承載力高等優點，其在橋梁行業、建筑行業中應用廣泛。水電站廠房結構中應用鋼管混凝土柱，結合水電站廠房項目的具體情況，經過仔細設計和全面調研，優化鋼管混凝土柱施工，加強各個環節的施工控制，提高水電站廠房結構的可靠性和安全性。

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