超高层加强层伸臂桁架内外筒转换箱型节点高压灌浆施工及质量控制方法

1、超高层加强层伸臂桁架内外筒转换箱型节点高压灌浆施工及质量控制方法（中建三局集团有限公司东北分公司）摘要：随着建筑产业的不断发展，超高层建筑也不断涌现，如何增加超高层结构的抗侧刚度、减小结构侧向位移已成为工程界关注的主要问题。近年来超高层结构体系广泛采用了中间核心筒与外围框架相结合的结构形式,通过设置伸臂桁架来协调核心筒与框架间的受力和变形。本文主要通过某项目介绍了伸臂桁架层转换箱型钢节点的施工方法及质量控制措施，为类似工程提供经验。 关键词：伸臂桁架；转换节点；高压灌浆；密实度；质量控制；1前言随着我国经济的快速发展，建筑结构高度不断刷新，内钢筋混凝土核心筒-外钢管混凝土框架是目前比较普遍的超

2、高层结构形式，该体系通常采用设置水平伸臂构件将核心筒与外围钢结构框架连接的形式，来协调核心筒与框架间的受力和变形，它对结构形成的反弯作用可以有效的增大结构的抗侧刚度，减小结构侧移动，一般情况下也会减小外框架的剪力分担比。作为连接内筒外框用来传力的转换伸臂箱型构件为受力关键构件，需采用灌浆料对转换箱型节点的腔体浇灌密实, 其灌浆质量的好坏直接影响结构的安全性和耐久性。本文主要通过某项目施工实例，介绍了箱型节点腔体的施工方法及质量控制方法，为类似工程提供经验。2适用范围适用于结构形式为内钢筋混凝土核心筒-外钢管混凝土框架结构的超高层伸臂桁架节点腔体灌浆施工。3工程概况3.1总体概况某工程位于大连市

3、中山区东港商务区内，由两栋超高层点式塔楼及其4层裙楼组成；地下三层为地下停车场，地上A座为公建式公寓塔楼，共68层，建筑主体高度267.6米；B座为办公与公建式公寓塔楼，共63层，总建筑高度267.6米；地上裙房4层，总建筑面积332425。塔楼结构形式为混凝土核心筒-钢框架的混合结构。3.2箱型节点概况在A座塔楼立面F20F21，F36F38，F52F54共设置三层伸臂桁架加强层，每层共有三道伸臂桁架。在B座塔楼立面F15F17，F31F33，F47F49共设置三层伸臂桁架加强层，每层共有三道伸臂桁架。加强层内筒与外筒之间通过伸刚臂桁架连接共同承受荷载，核心筒墙内桁架与钢柱相交时，桁架不断开

4、，钢柱断开。加强层伸臂桁架构件截面以H 和口为主。核心筒墙体与外框架连接桁架部分全部为箱型构件，交接转换箱型节点内部腔体需灌浆。内部灌浆采用专用灌浆料，灌浆料抗压强度同墙体混凝土抗压强度。箱型节点灌浆孔直径80mm、100mm，排气孔直径20mm、30mm，内部隔板流浆孔为80mm×180mm长圆孔。受塔吊吊重限制，节点在地面灌浆后无法吊起，故均需安装后，在高空高压灌浆。 箱型节点4施工方法4.1灌浆操作一个独立的灌浆区域的灌浆作业应连续，材料、人力都要有足够的准备，除管理人员坚守岗位外，施工人员应稍有富余，以便应付突发事件。灌浆配合比应使用重量比，使用机械搅拌，一定注意要搅拌均匀。

5、灌浆一旦开始就要保证连续进行。灌浆温度不得超过40度。4.2施工流程箱型钢节点就位安装灌浆嘴搅拌机、灌浆机、材料就位注浆管连接、密封检查灌浆料搅拌加压机灌浆。4.3安装灌浆嘴钢结构安装完成后，在钢结构箱型节点灌浆孔位置安制灌浆嘴，灌浆嘴采用45度弯头无缝钢管制作，钢管直径3cm，上端高于灌浆腔体顶高度20cm，灌浆嘴一端通过开孔钢板焊接到浇料口，另一端与软管连接。在拼装后的灌浆嘴周围用封堵型结构胶封缝。4.4搅拌机、灌浆机、材料就位现场具备灌浆条件后，将搅拌机、灌浆机、材料安置于爬模平台上，搅拌机与灌浆机之间连接吸浆管，灌浆机安装10m长注浆管，注浆管通过40cm长软管与灌浆嘴连接。4.5密封

6、检查各节点连接完成后，对所有连接部位进行检查，保证期密封、牢固。4.6灌浆料的搅拌灌浆料搅拌时推荐用水量为12%（重量比），现场初次加水量为10%，后根据现场情况逐步调整。灌浆料搅拌必须采用机械搅拌，搅拌时间一般为34min，按照比例加入清洁水，搅拌均匀达到自流即可。拌合地点宜靠近灌浆地点。搅拌机使用前，要检查搅拌机性能，若搅拌机搅拌刃与底部灌浆料间隙过大，搅拌不均匀，灌浆料沉于底部，要对搅拌机搅拌刃进行加工处理，保证绝隙5mm，从而保证底部灌浆料搅拌均匀。4.7灌浆方法采用专用灌浆机灌浆，灌浆料第一次搅拌完成后，开启灌浆机，灌浆机通过吸浆管吸入搅拌机内的灌浆料，浆液压入节点腔体之前，应首先开

7、启灌浆机，使浆液从压浆嘴排出少许，以排除灌浆管路中的空气、水和稀浆。当排出的浆液流动度和搅拌罐中的流动度一致时，方可开始压入节点腔体。灌浆时，腔体内灌浆应连续进行，一次完成。灌浆应缓慢、均匀地，保持边搅拌边注浆，不得中断，并保持所有最高点的排气孔打开，使腔体内排气通畅。排气孔在溢出浆料后逐一予以封堵，直至箱型节点内充满灌浆料。灌浆的压力宜为0.40.5MPa。部分腔体排气孔低于腔体顶端34cm，为防止排气不畅，在排气孔中插入直径1cm钢制导管，导管一端伸到腔体内顶面，另一端高于腔体顶面10cm，导管与排气孔缝隙采用结构胶封堵，注浆完成后，导管内后期注浆封堵。浆液自拌制至压入腔体的延续时间不应超

8、过半小时。浆液在使用前和在压注过程中应连续搅拌，对因延迟使用所致流动度降低或达到初凝的灌浆料，不得通过额外加水增加其流动度，必须废弃。4.8封口箱型节点注满后，再保持压力状态注浆15s，以便排出腔体上方浮浆及空气，直至腔体排气孔或导气管排出与规定流动度相同的水泥浆为止，迅速封闭排气口后，应保持一个不小于0.5 MPa的稳压期，该稳压期的保持时间宜为12min。之后立即用铁丝将注浆嘴处的软管锁死，然后停止注浆，保持注浆嘴内浆料高于腔体10cm15cm直至初凝。箱型钢节点灌浆示意图灌浆孔位置导管示意图5模拟实验节点灌浆为结构隐蔽工程，一旦灌注后即成为暗箱，质量不易检查，通常在正式灌浆前做模拟试验，

9、用来验证方案可行性。可用花纹钢板焊接箱型节点进行灌浆料灌注试验，箱型节点（花纹钢板）内腔截面250mm×250mm×500mm，灌浆料灌注方式见4.7小节。花纹钢板箱型节点示意图花纹钢板箱型节点灌浆试验示意图灌浆料的加水量应根据随货提供的产品合格证上的推荐用水量（12%）确定。灌浆料流动性应控制在280300mm范围内，对不符合流动度要求的应调整用水量。用砂浆试模做试块3组，1组用于7天试压，1组用于28天试压，1组备用，均需达到规定的强度要求。6质量控制点及注意点6.1节点腔体灌浆不密实的原因分析1、排气孔的位置设计不合理，排气孔应开在腔体的最高点，若由于钢板受力等原因，

10、排气孔无法开在最顶端，也尽量应开在靠近顶端的位置，可以在排气孔加设临时导气管排气。若排气孔设置不合理，会导致腔体窝压空气。2、施工人员责任心不强，在排气孔未冒出浓浆或刚冒出浓浆就立即停止灌浆，造成灌浆不足。 3、现场制浆不规范，稀稠失控或监控不严，有硬块杂物造成管道堵塞或过水过气而不过浆。 4、水灰比不当，水灰比过大，不仅强度低，且泌水率增大，水被吸收或蒸发后，形成空洞，造成这种情况的原因之一是灌浆料配合比的试配结果不好，不能满足规范要求。另一种原因就是在施工过程中，施工人员为了便于灌浆，擅自增大灌浆料水灰比造成。5、外加剂用量不当，如膨胀剂，用量过小膨胀效果不明显，若膨胀系数小于水泥收缩系数

11、，就会造成灌浆不饱满。6、灌浆机性能不好，压力不够或无法保持持荷，致使输送管及腔体内灌浆料不能长距离远送，不能使灌浆料充实到腔体各处不易畅通的微细空间，从而造成腔体灌浆不饱满、不密实。7、灌浆过程中由于机械故障等原因，导致灌浆中止，又无法尽快恢复灌浆，致使再想灌浆时，由于导管、进出浆口堵塞等原因，无法进行。8、灌浆过程中及灌浆后48h内，结构混凝土的温度低于5，未采取保温措施，使得水泥浆受冻后发生膨胀，或当气温高于35时，未在夜间进行灌浆，或因其他原因造成的混凝土裂缝。6.2节点灌浆不密实的事前、事中预防措施针对以上所列的原因分析要对症下药，正确处理各种存在的问题，并在施工前首先检查好灌浆机具

12、，严格按照灌浆操作程序操作，以保证灌浆饱满密实，并对影响灌浆质量的重要因素，严格进行控制，以求最佳施工工艺来达到最好的施工结果。6.2.1技术控制1、技术人员及施工人员熟悉图纸及规范要求，掌握灌浆部位的细部尺寸。2、在施工前，现场管理人员、施工人员必须进行技术交底，技术交底由项目部管理人员组织进行，并严格强调责任到人；现场责任工程师和施工队技术管理人员应熟悉施工现场和施工要求。3、作业所需的灌浆料已经通过复试合格并报验完成。4、作业前计算每个箱型钢节点所需的灌浆料方量，考虑现场损耗，在计算基础上上调10%作为实际搅拌量。5、选择最优的配合比节点灌浆配合比是灌浆质量的关键。优良的施工配合比设计是

13、控制节点灌浆质量的前提，它既能保证足够的强度，而且能有效地控制泌水率及有效膨胀系数。6.2.2人员控制作业人员必须具备灌浆的基本知识和操作技能，熟悉本工作的操作常识和规程，能熟练操作本工种的机具。经验丰富的灌浆工作人员对整个灌浆过程操作娴熟，控制得当，将大大增加优质灌浆的可能性。工具、器具控制主要施工器具序号设备名称设备技术指标1搅拌机浆叶的形状应与转速相匹配，并能满足在规定的时间内搅拌均匀的要求。2灌浆机机应采用活塞式灌浆机,其压力表最小分度值不应大于0.02MPa,可进行0.5MPa以上的恒压作业，灌浆机应具有灌浆量、进浆压力可调功能，实际工作压力应在压力表2575的量程范围内，压力表应有

14、隔膜装置。3灌浆记录仪具有测定和记录压力和流量的装置。4水桶5磅秤6测量器具7梯子灌浆设备的配备应能保证连续工作条件，根据节点高度高度、长度、形态等条件选用合适的灌浆机。灌浆机应配备计量校验合格的压力表。灌浆前应检查配套设备、输浆管和阀门的可靠性。宜使用灌浆施工自动记录仪。材料控制一般认为，灌浆料应当具有良好的流动性，能够填满间隙；应当能够尽快地达到一定抗压强度；而且还要有足够的抗泌水性。灌浆料检测符合国家标准。灌浆料性能要求指标如下： 灌浆料性能指标加水量(重量比)干料×12%流动度（mm）初始值340（塌落度）抗压强度1d203d4028d60竖向膨胀率%3h0.13.524h3

15、h的膨胀值之差0.020.56.2.5灌浆工艺控制严格正确的施工方法是提高灌浆密实性的重要因素。1、灌浆料是混合液体，必须充满腔体内的复杂空间。合理地布置排气口，正确地排气和灌浆顺序可排除困住的空气提高灌浆质量，避免在腔体内留下孔隙。2、逐个封闭排气口，当稳定的水泥浆从排气口持续喷出并且喷出水泥浆稠度和搅拌机相近时封闭该排气口。3、对确定好的水灰比，施工人员在施工过程中要严格执行。质检员、试验员协同监理工程师在施工过程中增加对灌浆料的泌水率、稠度的检查工作，以保证节点灌浆的密实度不受影响。4、灌浆时浆液温度应在530之间，灌浆过程中及灌浆后48h内，梁体及环境温度不得低于5，否则应采取养护措施

16、，并按冬期施工的要求处理，浆液中可适量掺用引气剂，但不得掺用防冻剂。在环境温度高于35时，灌浆宜在夜间进行。5、适当提高灌浆持荷压力灌浆过程中，压力一般应保持在0.40.5MPa，稳定持荷时间不少于2min，稳定压力应保持在0.5O.7MPa。6、灌浆完成后，灌浆口、排气口等在封闭后不应拆除或打开直至水泥浆凝固，24h内节点不能受振以免影响灌浆质量。7、每一工作班组应制作留取不少于3组尺寸为（100mm×100mm×100mm）的试件，标准养护28d，进行抗压强度试验，作为评定灌浆材料质量的依据。8、节点灌浆的质量虽然控制起来有一定的难度，但是要严格的按照施工规范，并坚持科学的态度，在施工时，逐步完善工程质量的事前、事中、事后控制，尽快使目前尚未全面及最有效的事后质量检测方法逐步完善起来，认真做好施工前的