钢管混凝土施工技术

浅谈钢管混凝土施工技术

中图分类号：tu74 文献标识码：a 文章编号：

当前，随着钢结构矩形钢柱在高层建筑中广泛应用，在矩形钢柱内填充混凝土的施工相继被更多地采用，其主要原因是，采用钢管混凝土代替钢筋混凝土和结构钢材，可大幅度地节省钢材、木材、水泥等结构自重，理论分析和实践表明，钢管混凝土与钢结构相比，在保持自重相近和承载能力相同的条件下，可节省钢材约50﹪，焊接工作量可大大减少；与普通钢筋混凝土结构相比，在保持钢材用量相近和承载能力相同的条件下，构件的横截面面积可减小约一半，从而建筑空间得以加大，有效使用面积也相应增加，混凝土和水泥用量以及构件自重相应减少50﹪。

所谓钢管混凝土，就是指在钢管内填充混凝土而形成的组合材料。钢管混凝土结构能够更有效地发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点，同时克服了钢管结构容易发生局部屈曲的缺点。钢管可分为圆形、矩形、方形，相应地钢管混凝土结构按照截面形式的不同可以分为矩形钢管混凝土结构、圆钢管混凝土结构和多边形钢管混凝土结构等，其中矩形钢管混凝土结构和圆钢管混凝土结构应用较广。钢管可采用直缝焊接管、螺旋形缝焊接管、无缝钢管，焊接必须采用对接焊缝，并应达到与母材等强的要求；混凝土应采用高标号混凝土。

关于钢管混凝土施工工艺，一般涉及到以下问题：

1.钢管混凝土浇筑方法：可采用泵送顶升浇筑、立式手工浇筑、

高位抛落无振捣法等。

1）泵送顶升浇筑法：在钢管接近地面的适当位置安装一个带闸门的进料支管，直接与泵车的输送管相连，由泵车将混凝土连续不断自下而上灌入钢管，无需振捣。

2）立式手工浇筑法：混凝土自钢管上口灌入，当管径大于350mm 时，用插入式内部振捣器振捣密实，每次振捣时间不少于30s，混凝土一次浇筑高度不超过2m.当管径小于350mm时，可采用附着在钢管外壁的外部振捣器进行振捣，外部振捣器的位置应随混凝土浇灌的进展而加以调整，外部振捣器的工作范围，以钢管横向振幅不小于0.3mm为有效，振幅可用百分表实测，振捣时间不小于1min，混凝土一次浇灌的高度应不大于振捣器的有效工作范围和2-3m柱长。

3）高位抛落无振捣法：该种方法是以混凝土下落是产生的动能达到振实混凝土的目的。它适用于管径大于350mm、高度不小于4m 的情况。对于抛落高度不足4m的区段，应用内部振捣器振密，一次抛落量宜在0.7m3.

2.所采用的混凝土配合比、坍落度应符合要求，为满足坍落度要求，应掺加适量减水剂；为减少混凝土收缩，可掺入适量的混凝土微膨胀剂。

3.钢管内混凝土的浇筑宜连续进行，必须间歇时，间歇时间不应超过混凝土的终凝时间，需要留水平施工缝时，应将柱端管口封盖，以防止杂物、雨水等落入钢管内。

4.每次浇灌混凝土前，应先浇灌一层10-20mm厚的与混凝土强度等级相同的水泥砂浆，作为接触砂浆，以做好水平施工缝的连接处理。

5.钢管内混凝土的浇灌质量，可采用敲击法进行初步检查，如有异常，则应用超声波进行检测。对于混凝土浇筑不密实的部位，可采用局部钻孔压浆法进行补强，然后将钻孔补焊封固。

下面结合某工程实际，浅谈对钢管混凝土施工工艺的理解和认识：在河北石家庄的某工程，建筑面积超过400000平方米，本工程采用钢框架-钢筋混凝土筒体（抗震墙）混合结构，柱为矩形钢管（少数为圆钢管）混凝土柱，采用的钢管有圆钢管（规格ф700×20mm、ф600×16mm）、方钢管（规格ф700×700×24mm、ф600×600×20mm、ф500×500×20mm、ф400×400×14mm、ф400×400×16mm）、矩形钢管（规格ф600×500×20mm、ф600×500×16mm），芯柱混凝强度等级为c50微膨胀混凝土，矩形钢管及圆钢管内的混凝土浇筑采用立式手工浇捣法施工，为确保钢管内混凝土的密实度，在水平隔板已按设计要求开设排气孔的前提下，首先从钢管内高性能混凝土本身的质量控制入手，特别要求混凝土搅拌时，细骨料——砂的含泥量小于1.5﹪，宜采用细石5-15mm连续粒径以减少水平隔板下因粗粒石的存在可能导致的不密实的概率，并确定适当的膨胀剂掺量，以准确控制14天的限制膨胀率值。

钢管混凝土浇筑时，要求必须分段灌注、分段振密，混凝土一次浇筑高度不超过2m，采用加长型（17m）振捣棒分段多次振捣，并

要求必须先插入振捣棒，以确保从源头上切实提高钢管内混凝土的密实度。考虑到ф500、ф600、ф700圆钢管内设抗剪栓钉的制作难度较大，经设计同意可不内设抗剪栓钉，要求在圆钢管框架柱-框架梁上下各600mm的节点范围内，应采用无损超声波探伤检测法进行管内混凝土密实度的检测，（超声波法是目前检测钢管混凝土密实程度和均匀性的首先检测方法，超声波检测可以根据合理布设的检测点对钢管混凝土的密实程度和均匀性进行全面而细致的检测，它可以检测出钢管混凝土是否存在缺陷，找出缺陷位置，圈出缺陷。）对于柱内混凝土不密实的部位，应采用局部钻孔压浆法进行补强，然后将钻孔补焊封固。

对于高标号混凝土水化热影响，因钢管本身即是耐侧压的模板，由于钢管壁强度保证不会出现涨模的情况，密闭箱内混凝土水分不易外溢，因而不会因水化热影响使混凝土凝固过程中产生裂纹，从保证钢管混凝土的浇筑质量的控制方面，应按《钢管混凝土结构设计与施工规程》中所提的“其浇灌质量必须依靠严密的施工组织，明确的岗位责任制和操作人员的责任心”严格进行控制，鉴于此，特别要求施工单位派专人负责钢管混凝土的浇筑，浇灌前必须进行钢结构的隐蔽验收，按施工工序先后，在完成钢柱、钢梁焊缝焊接产经超声波探伤合格后，方可进行钢管混凝土的浇筑，浇筑钢管混凝土前，施工负责人应向施工人员做好施工交底。

由于大部分是高层建筑，钢框架采用多节柱，钢管混凝土分段浇灌，虽然水平施工缝的处理采取同标号砂浆（同标号混凝土去除石

子）接浆措施，但因原混凝土表面无法进行处理（钢管内无处理条件），而影响水平施工缝的混凝土强度，可以说是一个缺憾。

钢管本身就是耐侧压的模板；钢管本身就是钢筋，它兼有纵向钢筋（受拉和受压）和横向箍筋的作用；钢管本身又是劲性承重骨架；节省建筑材料；缩短工期；避免不必要地提高楼板的混凝土强度等级；在露天塔架结构中，圆形杆件的暴露面积最小，阻风面积也最小；耐火性能比钢结构好；耐冲击的能力比钢结构和钢筋混凝土结构都强；阻尼比介于钢结构和钢筋混凝土之间，在高层建筑中具有比钢结构优越的动力性能，增加居住人员的舒适感。随着施工技术的不断发展，随着施工经验的不断积累，钢管混凝土的施工工艺和方法会日臻完善，钢管混凝土将会被更多地应用到工程中去。