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平淡是真天津津塔钢管柱混凝土顶升施工2010-08-05 11:11:48|分类： 默认分类 |标签： |字号大中小订阅 1工程概况天津津塔工程地处天津市中心，位于和平区大沽北路、滨江道与张自忠路（滨河游览路）所围成的地块内，北侧隔15m宽的张自忠路与海河相望，有两座桥通向对岸，一个在西面为广场桥，一个在东面为大沽桥，大沽桥的车流量较大，张自忠路由大沽路桥下通过。本工程的张自忠路段还有公共汽车站。河对岸东面不远处即是天津火车站。天津津塔主塔楼地下4层（楼层高度分别为5.2m，3.6 m，3.6 m，7.05 m），地上73层（楼层高度：标准层4.2 m，非标准层为2.9m6.5m），檐高336.9m，塔楼结构设计采用钢框架+钢板墙+钢斜撑体系，柱设计采用钢管混凝土组合柱，外框筒钢柱为32根，内框筒共有23根钢柱，钢柱内需填充强度等级为C60的混凝土，最大施工高度为330米。2施工难点（1）津塔办公楼钢管柱内存在着大量的纵横向隔板，尤其在与内筒钢板墙连接处，节点甚为复杂，混凝土浇筑施工时必须保证混凝土的密实度，避免浇筑时的气泡、空腔等问题，施工难度非常巨大。若采用传统的高抛浇筑工艺，根本无法保证施工质量，因此经过详细的论证和讨论，确定采用顶升浇筑工艺；（2）主体结构钢管柱混凝土的浇筑采用顶升工艺，这在国内超高层建筑中尚属首次。由于国内外顶升法的应用只限于低层结构，超高层结构运用顶升法没有先例，所以该工程应用顶升法没有工程实践可以借鉴，在施工过程中对结构所采用的混凝土、顶升用地泵、泵管及具体的顶升措施都提出很高的要求。（3）钢管柱内混凝土的强度等级为C60，属高强混凝土，平均每层浇筑方量为800方，并且混凝土的最大浇筑高度达330米，是天津地区在施工程中混凝土泵送高度最高的建筑，如何确定合适的混凝土配比以及顶升工艺也是整个工程的重点和难点。（4）地上结构采用钢构件与混凝土组合结构形式，这种结构施工需要钢结构专业与土建专业的密切配合，这种配合不仅仅是两个专业施工队伍现场作业时的相互配合，它贯穿了整个结构施工策划、组织和实施的全过程。（5）受场地限制，地泵需要布置到场地内施工完毕的纯地下室顶板上，这就要求正确的选择布置地泵位置，使地泵、混凝土罐车工作时对已建结构尽可能小的造成影响。3工艺选择津塔工程钢管柱最大直径1700mm，最小直径600mm，采用的混凝土强度等级为C60（-4层70层）。根据以往超高层施工的经验以及津塔工程钢管柱内隔板复杂的特点，通过前期的试验确定采用顶升浇筑工艺进行钢管柱内混凝土浇筑。浇筑前在每节柱子的根部预留一个混凝土浇筑孔，当钢柱和钢梁安装完成后，将泵管直接与预留孔连接，通过泵压将混凝土从每节柱底泵入该节柱顶。待该节钢管柱内混凝土顶升完成后，将浇筑孔封堵，卸去泵管，进行下一根钢柱的顶升。经过试验研究表明：采用顶升法浇筑的钢管柱，在混凝土密实性、收缩性、强度以及分次浇筑结合面等方面都能够满足设计和现行规范的质量要求。4.混凝土的配合比确定根据国贸三期C60超高层泵送混凝土的试验与实际泵送情况，结合专家讨论意见和天津当地一些高层泵送混凝土经验，在具体的混凝土试配过程中，采取科学的正交试验设计法进行试验工作，确定试验室最佳配合比。然后，将试验室最佳配合比投入实际生产中，通过实际泵送模拟试验，掌握坍落度与扩展度泵送损失的具体数据，根据实际泵送过程中出现的情况采取相应的措施进行调整，最终得到满足施工要求的施工配合比。并在同时，形成必要的生产施工管理措施，确保高标号混凝土保质按期顺利浇筑施工。5 混凝土的顶升混凝土输送泵选用中联重科的超高压泵：HBT110-26-390RS，功率为195+195KW，最大压力为26/16MPa。试验钢柱其中一根混凝土连续顶升到钢柱顶部；另外一根分为两次浇注，第一次用顶升法顶升至距离管口2m处，待钢管内混凝土终凝后，再用高抛法把钢柱上部未灌满的部分灌满。6 地泵的布置现场用于钢管柱内混凝土顶升和楼板混凝土浇注的混凝土地泵共两台，均为中联重科HBT110-26-390RS，一台正常使用，一台备用。考虑到现场的整体布置和混凝土罐车的行进顺畅，两台地泵拟布置在场地的东南角。场地东南角有一块平面规则的平整地下室顶板，而且在该处设有进出场地的大门，门口是兴安道，混凝土罐车进出都比较方便。常用泵的位置设在1819轴、CD轴位置处，为了减小地泵对地下室顶板的振动，把该地泵的四个支腿放在框架梁上。在布置地泵时，先在图纸上把地泵的位置标出，然后放线工在现场把地泵位置精确放出。常用泵位置如下图。常用泵地泵位置图为了防止地泵出现故障，现场需要配置一台备用泵，备用泵的泵管在常用泵发生故障时与常用泵的泵管连接。备用泵设置在1819轴与FG轴之间。在图纸上标出位置后，再在现场放线精确定位。地泵就位后，在地泵一周用砖砌挡水台，以免洗泵污水污染场地，挡水台高300mm，宽150mm。挡水台留一出水口，洗泵污水从出水口流出沿着流水渠道流入沉淀池。7 泵管的布置由于泵管内压力高，所以在30层以下采用超高压泵管，泵管接头为法兰连接。直观有3m、2m、1m和异型管，弯管有90、30和45的。泵管连接时，泵管的位置定位要求高，否则泵管不能很好的连接，在泵管由地泵接出后在地面水平铺设的部分，在纯地下室顶板区域，在地下室顶板上面值筋浇注混凝土墩，在混凝土墩上埋设埋件，然后在埋件上面焊接泵管卡，泵管卡中心的高度离地面850mm。每根泵管需要两个泵管卡，分布在泵管两端。混凝土墩的大小、截面及埋件尺寸见下图。泵管在主楼区域的地面布置时，在主楼的地面植25的钢筋，植筋深度为250mm，然后用30040010mm的钢板进行开孔塞焊与所植钢筋焊接在一起。每块钢板需要植6段钢筋，在钢板上面焊接泵管卡，使泵管卡中心的高度距离地面475mm，每根直泵管需要2个泵管卡固定，分布在泵管的两端，每个弯头需要三个泵管卡，分布在弯头的两端和中部。泵管卡用厚12mm的钢板制作，卡住泵管后用螺栓拧紧，空隙用木楔赛紧。 泵管竖向布置沿着钢柱向上布设，在钢柱上焊接泵管卡，使泵管卡中心距离钢柱表面400mm。泵管卡布置在每段泵管的两端。由于竖直布置泵管的总高度达到330m左右，根据泵管布置的要求，需要在31层、46层设置转换层，在转换层水平铺设一段泵管后再竖向布置泵管。 在距离地泵510m处，设置一个止回阀，防止泵管内的混凝土回灌入泵车内。另外，由于泵车提供的压力大，所以设计要求在首层水平泵管的布设长度不少于60m。8 沉淀池和冷却水池的设置在每次顶升混凝土浇注完毕后，需要对泵管进行4至5遍清洗。为了保证场地的卫生，防止洗泵污水随意流淌污染场地。在地下一层设置一个三级沉淀池。沉淀池用钢板焊接。地泵工作时需要用冷却水冷却，在常用泵的东侧砌筑一个冷却水池，水池用240mm厚砖墙砌筑，内、外侧抹砂浆。水池大小为332m。9 泵管的布置时的注意事项 高压泵管接头之间需要垫与泵管配套的橡胶圈，橡胶圈上抹黄油后，把橡胶圈压入橡胶圈槽中。高压泵管的接头处采用的是法兰连接，接管时比较麻烦。在安装法兰螺栓时，不能一次把一个螺栓拧紧，先把螺栓全部拧上，然后对称拧紧螺栓。由于安装泵管接头处的法兰螺栓需要一定的空间，为了便于现场操作，水平管布置时管底离地面至少400mm，在布置竖向泵管时，避免泵管接头位置与楼板同一标高，用1m和2m长泵管调节，使接头位置设置在楼板面标高以上0.5或楼板标高以下1m。 在泵管使用过程中，出现甭埋件与管卡焊接松动现象，要及时补焊，管卡螺丝松动，要及时拧紧。10 混凝土的供应 钢柱内浇注的混凝土为高强混凝土，而且该混凝土的外加剂为聚羧酸类外加剂，这种外加剂与搅拌站常规使用的奈系外加剂一经接触，混凝土即硬化，所以要求搅拌站在搅拌顶升混凝土前，应对搅拌楼和混凝土罐车进行3遍以上的清洗，使顶升混凝土不受影响。混凝土运输罐车到达率必须保证地泵至少有一辆罐车等待浇筑，现场与搅拌站必须保持密切联系，随时根据浇筑进度及道路情况调整车辆密度，并设专人管理指挥，以免车辆相互拥挤阻塞。材质证明必须随车带到现场。现场试验人员在混凝土开始顶升前进行坍落度、扩展度的测量。 11 混凝土的运输混凝土从搅拌站采用混凝土搅拌运输车运输到施工现场。在运输过程中，考虑施工现场所处的地区易发生堵车现象，因此要考虑混凝土的缓凝措施和途中失水的情况，而且要通过计算来确定所配备的运输车量台数，来确保混凝土浇筑过程要连续正常，避免出现在施工过程出现自然的施工缝。混凝土送到浇筑地点，如混凝土拌和物出现离析或分层现象，应对混凝土拌和物进行二次搅拌。同时，应检测其稠度，所测稠度应符合施工要求，其允许偏差值应符合有关标准的规定。 12 钢柱混凝土的顶升主体结构的钢管柱采用顶升工艺进行浇筑，泵管与顶升口的连接是比较关键的工序。因为如果连接部位不密实，混凝土容易漏浆，对混凝土的性能将产生不利影响。由于泵管与顶升口的连接为法兰连接，对泵管与顶升口的连接方向有很高的要求，这就要求现场加工10个400mm长的短弯管，用于泵管与顶升口的连接。当钢柱和钢梁安装完成、顶升口所在楼层的楼板混凝土浇注完成后，将泵管直接与预留顶升孔连接，通过泵压将混凝土从柱底向柱顶泵入钢管柱内，如下图所示：采用顶升工艺对于混凝土性能要求高，要求混凝土流动性高，经时和泵送塌落度损失小，因此在浇筑过程中需要注意以下几点：（1）在混凝土搅拌过程中，应对搅拌站进行抽查： A、混凝土组成材料的配合比例； B、混凝土用粗细骨料是否满足试配混凝土的要求； C、混凝土塌落度和扩展度； D、混凝土拌合物运至浇筑地点时的温度，最高不宜超过35oC；最低不宜低于5oC；（2）混凝土从搅拌机卸出到浇筑完毕的延续时间不能超过一小时。（3）当混凝土拌合物运至顶升地点时，派专门人员应进行下列工作： A、观察搅拌运输车内混凝土拌合物质量状态； B、检测混凝土拌合物的塌落度和扩展度； （4）在混凝土顶升过程中： A、从第一辆搅拌运输车到达顶升地点后算起，应连续测定5辆车内混凝土拌合物的塌落度和扩展度。 B、测定混凝土拌合物的凝结时间； （5）在泵送顶升过程中，应保证混凝土泵的连续工作，受料斗内应有足够的混凝土，泵送间歇时间不宜超过15min。 （6）在混凝土泵送顶升过程中，需要两个有经验的混凝土工长，一个在混凝土下料口处，一个在钢管柱顶升口，对混凝土的出料进行观察，当出现异常情况时，立即停止泵送。 （7）顶升过程中出现堵管时采取的措施：在钢管柱顶升过程中，如出现堵管情况，立即停止泵送，将钢管柱的阀门关闭，首先对泵管进行检查，如确认是泵管被堵塞，查找位置，将泵管堵塞位置清除；如检查是钢管柱内部被堵塞，则通过钢管柱留设的观察孔查找出被堵管的具体位置，然后在其上部重新钻孔，重新开始泵送。 （8）顶升过程中检查泵管：在顶升过程中，应定期用超声波法检查泵壁的磨损情况，发现壁厚磨损达到更换要求时，要及时更换，避免爆管伤人。顶升结束后顶升口的封堵12 方案优化经济效益分析1)、混凝土的顶升不影响钢柱的安装，可以大大的节约工期。若采用高抛法，混凝土的灌注需要在一节钢柱安装、焊接完成后进行，混凝土灌注完毕后，才能进行上一节钢柱的安装、焊接，钢柱的安装、焊接和浇注混凝土时间之和即为总的安装时间，因此施工周期相对较长；若采用顶升法，只需要在每节钢柱的底部预留顶升混凝土孔洞，钢结构安装不受柱内混凝土浇筑的影响，可以同时进行，减少了施工工序，避免多工种交叉施工，可以组织流水作业，大大地加快了施工进度，与传统高抛法相比可缩短工期约216天；2)、顶升法灌注钢柱内混凝土，能够保证柱内混凝土的浇注质量。钢柱内部在伸臂桁架处和楼面梁标高部位，有横向和纵向隔板，若采用高抛法灌注混凝土，特别是在横隔板下方，很容易造成混凝土空鼓不密实；而采用顶升法浇注时，混凝土浇注面从下方逐渐升高，通过控制浇筑速度，可有效避免隔板下部空隙及气泡现象的出现，而且在钢柱上每隔600mm预留3个直径为10mm的气孔，一方面利于柱内空气排出，另一方面可以观察柱内混凝土的顶升高度，很好地保证钢柱内混凝土的浇筑质量。根据试验钢柱的剖切结果，横向隔板下方混凝土密实，无空鼓气泡现象，施工质量良好；3)、采用顶升法也可极大地节约施工成本。传统的高抛法混凝土浇筑施工时，需投入