矩形钢管柱混凝土灌芯施工工艺研究

矩形钢管柱混凝土灌芯施工工艺研究

摘要：菏泽万福新城金融中心项目本工程钢管柱主要分布在主楼地下室一层及地上16层，地上部分分为ABC三个区段，地下一层柱结构为钢管混凝土柱外包钢筋混凝土，地上柱结构为钢管混凝土柱，钢管桩材质采用Q355C高强度钢材，钢管柱内灌自密实混凝土。

关键词：矩形钢管柱、自密实混凝土、灌芯、高抛免振捣

1.工艺特点

高抛免振捣自密实混凝土是采用合理的配合比，使自密实混凝土拌合物具有很高的流动性，在高空抛落中不离析、不泌水，不经振捣或少振捣而利用浇筑过程中在高处下抛时产生的动能达到自密实的要求。对于钢管自密实结构浇筑，钢管直径大于350mm，混凝土最大倾落高度宜4～9m，倾落高度大于9m时，应采用串筒、溜槽、溜管等辅助装置进行浇筑。本工程钢管内采用自密实混凝土，钢管混凝土柱均为直段状，安装高度超过结构层一层，根据钢管柱分节层高情况来看，每一节段的浇筑高度有超过9m的也有未超过9m的，故在施工过程中浇筑高度小于9m的钢管柱直接利用漏斗的方式高抛浇筑，浇筑高度大于9m的钢管柱选择采用漏斗+导管的方式浇筑。

2.施工工艺流程及操作要点

2.1 施工部署

本工程钢管柱芯混凝土浇筑采用自密实混凝土，利用自密实混凝土自身从高处下抛时产生的动能达到自密实的要求。根据钢结构图纸深化，本工程自密实混凝土根据流水段划分从地下室一层开始，每两层浇筑一次。钢管柱芯混凝土浇筑采取混凝土泵车、塔吊料斗和浇筑漏斗以及导管相配合的方式进行浇筑，另外由于本工程钢管柱内部加劲内隔板较复杂，为保障自密实混凝土的密实度，需采用人工辅助振捣的方式进行钢管柱芯混凝土的浇筑施工。根据《高抛免振捣混凝土应用技术规程》的要求为保障柱芯自密实混凝土的密实质量及混凝土自身性能的保障，控制自密实混凝土的浇筑高度在4-9m之间，对浇筑高度超过9m的钢管柱，为防止自密实混凝土的产生离析，需采用导管进行辅助浇筑，根据对导管厂家进行实际调查，导管规格如下表所示：

注：导管标准节长3m，非标准节1m、2m、1.5m。

由于受钢管柱内隔板最小孔径的限制（A180），导管卡箍外径不得大于

180mm，所以对于本工程的浇筑高度大于9m的钢管柱浇筑，采用外径为133mm 的导管可以满足导管穿过钢管柱内隔板的施工要求。

2.2 施工方法

2.2.1 施工工艺

布设漏斗+导管→钢管柱底砂浆浇筑→高抛自密实混凝土浇筑→混凝土养护（1）布设漏斗+导管

对于浇筑高度小于9m钢管柱柱芯混凝土浇筑利用钢筋桁架楼承板作为操作平台，待钢管柱验收合格完成后，进行混凝土漏斗和导管的布设。混凝土漏斗采用特制漏斗，混凝土漏斗为倒圆锥形，上口直径为500mm，下口直径为190mm （与混凝土导管相匹配），漏斗的出料口下接长度为1.5m导管，要求导管需穿过钢柱上顶封头板，防止混凝土浇筑中洒落在封头板处，保证自密实混凝土完全

浇筑在钢柱内。在布设混凝土漏斗和导管前首先在钢管柱顶放置特制卡具，根据

钢管柱不同截面来调节卡具，待卡具调节完成后，将1.5m导管插入钢柱内1.3m，导管与钢柱的浇筑孔垂直，以便下料通畅，导管放置完成后用卡具锁紧，进行漏

斗的布设。漏斗四周焊接固定支座，将漏斗固定在卡具上，防止混凝土浇筑过程

中产生振动，造成混凝土的洒落。对于浇筑高度超过9m的钢管混凝土柱，为防

止浇筑高度过高，导致自密实混凝土产生离析，需要采用导管进行辅助浇筑，导

管直径为152mm，导管长度的选择根据钢管柱分节情况来定，对于本工程中浇筑高度12.33m、12.23m、11.93m、11.18m、11.086m的钢管柱，选择长度为

3m+1.5m的导管，导管与漏斗、导管与导管的连接用卡箍固定牢靠，避免卡箍松动，造成导管脱落。使用导管的情况如下图所示：

（2）钢管柱底砂浆浇筑

混凝土漏斗布设完成后，用水将其湿润，在钢管柱底浇筑一层100-200mm厚

与混凝土强度等级相同的水泥砂浆，以防止自由下落的自密实混凝土的粗骨料弹

跳产生离析。

（3）高抛自密实混凝土浇筑

a、待钢管柱底浇筑完水泥砂浆后，进行自密实混凝土的浇筑。对于基坑周边

钢管柱在汽车泵泵送范围内的可采用汽车泵直接浇筑。汽车泵不能覆盖的钢管柱

采用塔吊+料斗的浇筑方式。混凝土的浇筑速度原则上控制在1m/min。钢管柱自

密实混凝土的浇灌工作，宜连续进行，若间歇时，时间不应超过自密实混凝土的

初凝时间。在混凝土浇筑达到预定标高时（封头板以下500mm）时，即停止浇筑，移走混凝土漏斗及辅助工具，进行人工辅助振捣。混凝土浇筑前要首先观察钢柱

内的实际情况，记录下钢柱内加劲板及内隔板的位置高度，对此部位进行振捣，

振捣采用垂直振捣法，做到“快插慢拔”，每次振捣时间控制在15-30s，防止振捣

时间过长导致自密实混凝土产生离析。振捣完毕后，用塑料布将浇筑口封住，防

止异物和雨水的落入。

混凝土浇筑示意图

b、浇筑顺序的确定

由于本工程中钢管柱规格较多，此浇筑次序以安装导管浇筑高度11.93m的钢管柱进行说明。浇筑高度11.93m的钢管柱选择漏斗+导管的浇筑方式，导管选择

1根长度为1.5m和1根长度为3m的导管配合进行浇筑，浇筑过程中混凝土落差

始终控制在4-9m之内，利用混凝土下落动能来达到密实的效果。整体浇筑顺序

如下所示：

（1）安装导管

将1根1.5m的导管和1根3m的导管安装完成后沿钢管柱的浇筑口垂直放入，保证混凝土下料通畅，导管连接用卡具紧密连接，距离钢管柱底部的导管选择3

m长的导管，整体安装完成后，导管底部距离混凝土浇筑面为7.63m。

（2）浇筑混凝土

第一次浇筑混凝土的高度为3m，待混凝土完3m高后，用塔吊将漏斗吊起，

随即拆除3m导管，进行第二次混凝土的浇筑，此时漏斗与混凝土浇筑面为

7.63m的高度，继续浇筑混凝土至混凝土面距离钢管柱顶500mm时停止浇筑。

浇筑过程中以混凝土量控制浇筑高度，满足《高抛免振捣混凝土应用技术规范》

的要求。整体浇筑顺序如下图所示：