超高钢管混凝土一次顶升浇筑施工工法

超高钢管混凝土一次顶升浇筑施工工法

中冶集团华冶资源开发有限责任公司

陈春香

1 前言

钢管混凝土柱柱芯混凝土顶升施工工艺是利用混凝土输送泵的泵送压力将自密实混凝土从钢管柱底部灌入，直至注满整根钢管柱的一种混凝土免振捣施工方法。通过工程施工实践，总结形成本工法。

2002年创中国企业新记录。

2 特点

2.1 本工艺能一次性将钢管混凝土柱内的混凝土顶升至所需高度，可减少工序环节，降低劳动强度，加快施工进度。

2.2 本工艺与高位抛落免振捣法相比，可有效避免钢管柱内混凝土不密实、离析等缺陷，确保混凝土质量符合设计要求。

2.3采用顶升施工工艺,可减少或避免在砼浇注时水泥浆对钢结构的污染,有利于成品保护。

3 适用范围

本工法适用于混凝土强度等级C50以下、顶升高度50m以下、直径Φ800以下钢管柱的泵送顶升。

4 工艺原理

在钢管混凝土柱底部适当位置开孔并焊接带单向阀的混凝土输送管，利用混凝土泵的压力将自密实混凝土自下而上挤压顶升灌入钢管内，直至注满整根钢管混凝土柱(如图4-1)。

图5.1-1 施工工艺流程图5.2施工操作要点

5.2.1 逆止阀的安装

装置,该装置在顶满前,作为钢管柱的排气孔,因为钢管柱内在混凝土往上顶升时,随着混凝土的上升而空气外排,若排气量与混凝土的进料量不成比例,进料量大于空气的排出量,会造成阻力增加,故要求钢管柱端排气孔排气量要大于混凝土的进料量。

2. 溢流管的安装

因为吊车梁将柱顶大部遮盖,且肩梁板及加劲肋伸入钢管内,将钢管分成四部分(柱顶1m 高处)钢管柱顶端的排气孔不能兼作溢流孔使用,溢流孔及溢流管只能安装在侧面且每一部分必须有一个溢流管安装位置(示意图5.2.2-1)。

5.2.3在距钢管混凝土柱底部300mm～500mm开一Φ145mm圆孔，以清除柱内积水、杂物及焊接单向阀。

5.2.3 焊接单向阀（如图5.2.2-1），单向阀伸进钢管混凝土柱内的位置见图中所示。单向阀的盖板与水平方向的夹角宜为600～700，可通过伸出铰链背后的钢板调节固定。

为防止混凝土自由下落的高度过高,在管柱±0.000标高开一进料孔。进料口的尺寸要稍大于

录。通过对钢管混凝土顶升施工和混凝土坍落度是影响混凝土顶升浇筑最关键的一环。

2. 进料短管与钢管必须焊接牢固,焊肉饱满,不得有漏焊和花焊,防止在顶升过程中因水平管的颤动而脱焊,造成顶升失败。

3. 非特殊要求的钢管柱内混凝土不需振捣,以防堵管,进料短管管口以下部分混凝土靠自由下落填满。为保证混凝土密实,采用附着式振捣器在钢管柱外部振捣时间不少于1min。

在顶升过程中,要派专人对泵压进行计录,及顶入的实际混凝土量,并与理论计算混凝土量进行比较。

4. 顶升施工时用于润滑输送管的水泥砂浆,不得替代混凝土注入钢管内。

5. 顶升完毕后,输送泵衡压2--3min后关闭逆止阀,将水平管拆除,将利用水平管内的剩余混凝土制作一组试块,作为观察是否初凝和终凝及同条件混凝土强度的依据,以便及时将逆止阀和进料短管拆除清洗,以备后用,混凝土顶升施工完毕。

6. 顶升完后,要及时清理被从排气孔流出的水泥浆污染的钢结构。

本工程在顶升过程中对泵送的有关数据作了详细记录(如表一),根据3根柱肢的压力记录得：泵送顶升压力与累计混凝土量(累计顶升高度)变化曲线(如图5.2.5-1)。

表5.2.5-1 泵送顶升压力与累计混凝土量(累计顶升高度)变化曲线

6、材料与设备

6.1制作逆止阀的钢材均为10mm厚及20mm厚的Q345钢板。

6.2泵送混凝土的配合比设计，应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）、《混凝土泵送施工技术规程》（JGJ/T10-95）、《自密实高性能混凝土技术规程》（DBJ13-55-2004）和《预拌混凝土生产施工技术规程》（DBJ13-42-2002）的规定，并应根据混凝土原材料、运输距离、混凝土泵送性能与输送管径、泵送距离及气温等进行试配。配合比实例见表6.2-1。

表6.2-1 自密实混凝土（C40）配合比（kg/m3）

注：坍落度为180 mm±20mm 。

6.3 所需机具设备有：混凝土搅拌运输车、混凝土输送泵（HBT50,理论最大输出压力为12.5Mpa）、输送管、单向阀、截止阀、铁锹、试件制作器具、电焊机、对讲机等。

7 质量控制

7.1自密实混凝土应严格按《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）、《自

密实高性能混凝土技术规程》（DBJ13-55-2004）、《钢管混凝土结构技术规程》（DBJ13-51-2003）的规定进行试配及施工。混凝土原材料应符合其质量要求及严格控制原材料的计量，严格控制好混凝土的坍落度和坍落扩展度。

7.2自密实混凝土开盘鉴定的指标，除应满足工程建设地方标准有关要求外，尚应满足自密实混凝土的工作要求，同时宜对自密实混凝土的表观密度进行测试，使自密实混凝土的表观密度在正常范围内。

7.3混凝土搅拌车在装料及运输过程中，应保持运输车滚筒按3～6r/min低速转动，保持混凝土拌合物的均匀性，不产生分层、离析现象，严禁在运输和等待卸料过程中加水。

7.4浇筑前，要计算好单根柱混凝土量，待所需混凝土运送到施工现场后方可进行顶升，防止混凝土在运输过程中耽搁造成顶升中断。

7.5混凝土浇筑完毕后，应及时覆盖养护，浇水养护的时间，不得少于7天，浇水次数应能保持柱顶混凝土始终处于湿润状态。

7.6加工制作截止阀使用的钢材、焊接材料和紧固件等应具有质量证明书，并符合《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）的规定。

7.7截止阀应严格按照施工图要求加工制作，开启、关闭灵活。焊接质量应符合《建筑钢结构焊接技术规程》(JGJ81-2002)。

8 安全措施

采用本工法施工时，除应执行有关安全施工及环保措施规定外，尚应遵守注意下列事项：

8.1施工作业人员必须了解和掌握本工艺的技术操作要领，特殊工种（如输送泵操作人员、电焊工等）应持证上岗。

8.2施工场地必须平整、坚实,以防泵车发生倾斜或沉陷。

8.3顶升前要检查水平输送管接头的可靠性,在顶升开始时,水平钢管上要覆盖草袋,以防在泵送压力过大发生爆管而伤人,且在泵送时,现场人员要远离泵管。

8.4在混凝土浇筑过程中，截止阀旁严禁站人。

9 环保措施

9.1要制定混凝土输送泵、混凝土运输车的噪声控制措施，现场道路要平整畅通，保证混凝土输送泵、混凝土运输车平稳运行。

9.2混凝土运输车出场前应清理下料斗，防止混凝土滴洒，经洗车台洗车后方可离场。

9.3混凝土输送泵的冷却水及清洗运输车的污水应经集水坑和沉淀池后，方可排入市政污水管线或回收用于洒水降尘。

9.4混凝土施工时废物及时清理，保证工完料尽场地清，保证现场的整洁、干净。