钢管混凝土顶升浇筑施工工法

钢管混凝土顶升浇筑施工工法一、前言钢管混凝土结构在国外已有几十年历史，我国自60、70年代也开始研究应用，在大型工业厂房中已有应用。钢管混凝土结构即在钢管内填充混凝土，将两种不同性质的材料组合成为一整体的复合结构。钢材的特性是强度高、具有弹塑性，但易失稳；混凝土具有较好的抗压特性，但抗折性能差。二者结合，可使混凝土处于侧限受压状态，其抗压强度可成倍提高，同时由于核心混凝土的存在，提高了钢管的刚度，从而大大提高了结构的承载能力。在武昌造船厂应用的钢管混凝土顶升浇筑施工综合技术于2000年元月通过了湖北省级的技术鉴定，其技术水平达到了国内领先水平。2000年5月获中建总公司科技进步三等奖。钢管混凝土顶升浇筑施工工法2001年3月获1999一2000年度中建总公司级工法，2001年11月获1999—2000年度国家级工法本工法以应用在武昌造船厂的钢管混凝土顶升浇筑施工综合技术为例编写)。特点1.本工法基本特点：(1不搭设高空脚手架，减少高空作业及劳动强度，操作更为简便安全。(2混凝土浇筑速度快，不浪费混凝土。(3钢管是很好的受压杆件，其管壁还是合理的耐侧压模板，施工混凝土时可节省支模、拆模的人工和材料。钢管是很好的钢筋骨架和劲性承重骨架，施工中可简化施工工艺、节省脚手架、缩短工期、减少施工用地。混凝土施工无需振捣，依靠顶升挤压自然密实。在寒冷地区，可以冬季安装钢管骨架，春天浇筑混凝土，施工不受季节限制和天气影响。三、适用范围本工法适用于大型工业厂房及公共建(构)筑物的大型钢管柱混凝土的施工。四、材料性能钢管是钢筋骨架和劲性承重骨架，抗拉性能好;混凝土的抗压性能好，利用钢管做套箍约束混凝土的横向变形，提高了混凝土的承载力。五、工艺原理钢管混凝土顶升浇筑工艺就是在钢管柱的下部(高度便于施工为宜)管壁上开一个比输送管略大的孔洞，用输送管将混凝土输送泵的出口与之连接，混凝土靠泵压通过输送管被连续注入钢管柱内，直至管内注满混凝土。六、工艺流程及操作方法施工技术准备。编制《钢管混凝土柱混凝土顶升浇筑施工方案》、《焊接作业指导书》。收集有关的规范、标准及资料，其中包括：《钢结构工程施工及验收规范》(GB50205—95)、《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204—92)、《钢管混凝土结构设计与施工规程》(CECS28：90)、《混凝土强度检验评定标准》(GBJ107—87)。施工工艺流程(见图1)。图1施工工艺流程图钢管混凝土柱混凝土的顶升浇筑。在钢管混凝土柱核心混凝土的顶升浇筑施工中要重点解决好以下三个问题：混凝土配合比的设计、柱肢与混凝土输送管的连接、钢管混凝土柱混凝土的顶升浇筑工艺。混凝土配合比的设计。混凝土配合比设计是以满足可泵性要求，使水灰比小、坍落度大，减少混凝土收缩，强度、均匀性和凝聚性均优于普通同强度等级的塑性混凝土的方式对比试验进行的。在塑性混凝土中同时掺加减水剂和膨胀剂，可使混凝土拌和物泌水率减小，含气量增加，和易性改善，从而满足泵送要求。柱肢与混凝土输送管的连接。柱肢与输送管的连接是通过短管和一个135°弯头实现的。连接短管与钢管柱呈45°自下而上插入管洞。管外径与弯头及混凝土输送管相同，便于使用管卡连接，从而使混凝土泵送顶升浇筑更加顺利。连接短管用螺栓与钢管柱连接，并通过计算来选配螺栓，以满足受力的要求。柱肢钢管与混凝土输送管的连接如图2。的连接如圈％图2钢管混凝土柱混凝土的顶升浇筑施工工艺。对混凝土输送泵工作压力的要求，在工程实践中一般为10〜16MPa。这与泵的状况、泵送高度和混凝土坍落度及和易性有关，尤其是混凝土的坍落度对泵送工作压力的影响十分明显。在混凝土泵送顶升浇筑作业过程中，不可进行外部振捣，以免泵压急剧上升，甚至使浇筑被迫中断。当混凝土供应量不能确保连续浇筑一根钢管时就不浇筑，以免出现堵塞现象。当混凝土中石子从卸压孔洞中溢出以后稳压2〜3min方可停止泵送顶升浇筑。等待2〜3min后再插入止回流阀的闸板，混凝土顶升浇筑施工完毕。泵送混凝土截流装置。为防止在拆除输送管时混凝土回流，需在连接短管上设置一个止流装置，其形式可以是闸板式的，或者是插楔式的。为防止在混凝土泵送顶升浇筑过程中闸板缝漏气，需用黄油涂缝，或者加设一个密封圈垫在闸板缝内。混凝土泵送顶升浇筑结束后，控制泵压2〜3min，然后略松闸板的螺栓，打入止流闸板，即可

拆除混凝土输送管，转移到另一根钢管柱浇筑。待核心混凝土强度达土葬送H升里腆史rti.控割窟压汁｝顽.底后咕松国微渺枪.打3止湖理.，E可折际础土巍送峪转柱利另一制只管饪混筑-仔枕N戏土炬土葬送H升里腆史rti.控割窟压汁｝顽.底后咕松国微渺枪.打3止湖理.，E可折际础土巍送峪转柱利另一制只管饪混筑-仔枕N戏土炬iS).箱切除目a＜之回流回门装置图4止回流闸门装置卸压孔。采用泵送顶升浇筑工艺，钢管柱顶端必须设溢流卸压孔或排气卸压孔。溢流卸压孔的面积应不小于混凝土输送管的截面面积，并将洞口适当接高，以填充混凝土停止泵送顶升浇筑后的回落空隙。七、机具设备机具设备准备：混凝土泵车五十铃IPF100B1台；混凝土运输车斯太尔STYTERXZJ5070GJB2(JCD)3台；中150电动砂轮机1台；氧气表、乙炔表各1只；氧气瓶、乙炔瓶各1瓶；氧气、乙炔气管及气枪1把；直流弧电焊机1台；E40电焊条若干；①125混凝土输送管及管卡若干。八、劳动组织及安全施工总负责1人、技术负责1人、技术员1人、质安1人、工长1人、电焊工1人、电工1人、试验1人、机修1人、辅助工5〜6人。泵送顶升混凝土施工除应遵守国家的《建筑安装工程安全技术规程》和地方的有关施工现场安全生产管理规定外，尚应根据施工特点编制安全操作的注意事项及具体施工措施。九、质量管理和质量检测在施工中严格遵照《钢管混凝土结构设计与施工规程》和《建筑工程质量检验评定标准》的有关规定，重点强调以下质量管理要求：泵送顶升混凝土的原材料质量，特别是骨料粒径、含泥量、含水率应经常检测，根据检测结果及时调整配合。水泥掺合料、外加剂均应有合格证。加强混凝土试块质量管理，专人负责制作、养护、保管及送检，以试验报告作为检验工程质量和交工的依据。混凝土在满足泵送要求的同时要满足以下要求:粗骨料粒径5〜30mm，水灰比不大于0.45，混凝土坍落度人柱时不小于15cm，加适量缓凝减水剂。由于混凝土顶升后不振捣，为保证混凝土密实，在混凝土掺加微膨胀剂，使混凝土浇灌后微膨胀，补偿收缩，达到密实。泵送顶升混凝土采用的水泥、砂、石子、水、掺合料、外加剂等原材料技术指标必须符合国家标准规定。按照《钢管混凝土结构设计与施工规程》(CECS28：90)的要求，核心混凝土质量采用敲击法检查。为了对钢管混凝土柱的核心混凝土质量和钢管混凝土柱的完整性有一个更科学的结论，在现场施工时除按《混凝土强度检验评定标准》(GBJ107-87)留置试块的方法检验混凝土的强度外，还采用应力波脉冲反射波法和直达波法（此技术于2000年元月通过了湖北省级的技术鉴定，其技术水平达到了国内领先水平）对钢管混凝土柱完整性进行了检测。应力波脉冲反射波法和直达波法检测原理：当在柱顶激发一应力波脉冲，应力波脉冲沿柱身传播时，如果遇到波阻抗发生变化的界面，如缩颈、混凝土离析和混凝土与管壁脱离等，将发生反射。对柱顶和柱底2个传感器分别接受到的反射波和直达波信号进行计算分析，可确定缺陷发生的位置、类型和严重程度。为了检测钢管混凝土柱的混凝土的强度，采用了直接对比法。在浇筑钢管混凝土柱的同时，浇筑3根混凝土试件。在检测钢管混凝土柱时，同时检测3根混凝土长条试件。通过对所测得的加速度时程曲线的分析，钢管混凝土柱均完整和密实，没有发现混凝土离析、混凝土和钢管壁脱离、混凝土呈蜂窝状结构和缩颈等缺陷。钢管混凝土柱的波速均达到和接近试件混凝土的波速，说明浇灌的钢管混凝土的强度达到了与混凝土试件同样的强度标号。对与混凝土长条试件同时浇筑的压块试样进行了强度试验，试块强度指标均达到了设计强度。因此可以得出结论，钢管混凝土柱混凝土强度已达到了设计强度。十、效益分析钢管混凝土柱混凝土顶升施工综合技术的经济效益，除按混凝土的浇筑工程量进行成本分析外，还应对整个工程的经济效益起决定作用的施工速度、工程质量及社会效益作综合分析。钢管混凝土与钢结构相比在保持白重相近和承载力相同的条件下，可省钢材约30%；与普通钢筋混凝土相比，在保持钢材用量相近或承载力相同的条件，构件的横截面积可减小一半，从而加大了建筑空间，相应减少约50%的混凝土用量以及构件自重。钢管混凝土柱混凝土泵送顶升施工综合技术简化了施工工艺，节约人工费，减少了周转材料的投入（钢管134960t、扣件30960个）22561.6元，节约材料，减小了施工用地，能确保工程质量，同时缩短了施工工期37d（本自然段的数据以应用在武昌造船厂的钢管混凝土顶升浇筑施工综合技术为例计算）。十^一、工程应用实例中国建筑第三工程局第二建筑安装工程公司施工的武昌造船厂装焊厂房工程建筑面积8968m2，属钢结构排架工业厂房。基础下部采用钻孔灌注桩，上部为杯形独立基