钢管混凝土顶升浇筑施工工法.docx

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1999〜2000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)二、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。

4) 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5) 混凝土施工无需振捣，依靠顶升挤压自然密实2．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1．施工技术准备1) 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》2) 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》(GB 50204—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)。

2．施工工艺流程(见图 1)图 1 施工工艺流程图3．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1) 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2) 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图2(3) 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4．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70％后切除连接短管，补焊洞口管壁，磨平、补漆补洞用的钢板宜为原开洞时切下的闸板式止流装置如图3、图4 所示土至港H升姦前站？Trti.控和舷“血a.磋阳略出闻蓮的椁輕.扛扎止湖横」E 可折注砂土®送乐松列另一植郴耸性瞬-斤枷HW*土舷亡训■用切誌乞图4止回流闸门装置5．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IPF100B 1台；混凝土运输车斯 太尔STYTER XZJ5070GJB2(JCD)3台；①150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：1．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2．水泥掺合料、外加剂均应有合格证。

3．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4. 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5. 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6. 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，上部为杯形独立基础，柱子为四肢钢管组成的阶形格 构柱，共计28根，柱子钢管为巾400mmx10mm，钢管内浇筑C45 混凝土钢管柱高36.5m，重达42t钢管混凝土于1999年6月24 日成功地进行了钢管混凝土柱混凝土泵送顶升浇筑法浇筑的模拟试 验，于 1999 年 10 月 20 日至 11 月 20 日采用泵送顶升浇筑法施工， 大大提高了施工工效，为我国钢管柱混凝土的施工与检测提供宝贵的 实践经验，创造了很好的经济效益和社会效益。