摘要：现如今，钢管混凝土结构在工程中的应用变得越来越广泛，但钢管混凝土结构自身也存在着诸多缺陷。本文针对钢管混凝土结构形成的各类缺陷原因进行了分析，并介绍了侧向钻孔压力灌浆施工方法，采用其方法能够有效的修复补救核心混凝土中钢管混凝土结构的缺陷。
关键词：钢管混凝土结构；缺陷；侧向压力灌浆
0引言
随着现代社会的日益发展，建筑工程施工对于建筑材料及结构的要求变得越来越高。钢管混凝土结构作为一种新型组合结构，满足现代施工技术工业化要求并且能够很好地适应大型工程结构（例如大跨度结构、高耸结构以及重型承载等）发展的需要，被广泛地应用于工业厂房、高层及超高层建筑、拱桥结构等。
1 钢管混凝土结构特点
钢管中包裹着混凝土，由核心混凝土和钢管共同承担外界荷载作用的结构构件称之为钢管混凝土。钢管混凝土的截面形式很多，可分为圆钢、方钢、矩形钢管混凝土等等。
混凝土具有抗压强度高的优点[1]，钢材则具有抗弯强度高、弹塑性好的优点。钢管混凝土正是依靠二者的优点结合在一起的组合形式，提高其整体承载力，即当核心混凝土压应力达到一定范围值，横向变形逐渐增大，促使钢管壁产生拉应力，控制砼的变形量，使其处于三向应力状态（如图1(c)、图1(d)所示，即混凝土单元、钢单元应力状态图），依靠内部核心混凝土的支承力，增大钢管整体的几何稳定性。如图1(a)、图1(b)所示，即轴心受压作用下，核心混凝土以及外包钢管横截面受力图（其中箭头表示径向压应力，Dc和D表示钢管及核心混凝土内、外直径，t表示钢管壁厚）。
1）蜂窝。
形成蜂窝缺陷的原因有很多，如混凝土配合比不当，砂浆与骨料在浇筑时分离[2]；混凝土坍落度过小；由于振捣不足，空气聚集在混凝土内部等。
2）孔洞。孔洞形成的原因多数是由于在浇筑混凝土过程中或因为振捣不实，导致空气无法排除。孔洞大多出现在钢管内加强环下侧，且在内加强环下侧聚积。
3）不密实。不密实是因为混凝土密度差造成的，在施工过程中混凝土振捣不够，大多数的砂浆聚集在在钢管顶部，而顶部的粗骨料较少，钢管下端粗骨料相对集中，形成上下两端骨料不均匀。
4）脱空。脱空是由于钢管壁与核心混凝土存在粘结不良引起的[3]。脱空则是钢管混凝土最为普遍存在的缺陷。其主要原因大致可分为三个方面：①硬化作用导致水泥收缩，钢管壁与混凝土之间产生脱空。②日光照射下，钢管壁温度升高，促使膨胀系数增大，钢管壁与混凝土之间产生脱空。③由于钢管壁内可能有生锈的部位，因此混凝土不易与钢管壁胶凝，或因钢管壁内可能存在有横隔板，致使与钢管壁无法粘结，钢管壁与混凝土之间产生脱空。
3钢管混凝土缺陷修复补救措施
超声波技术可用于对钢管混凝土缺陷进行检测[4]-[5]，检测包括混凝土与钢管胶结质量，或混凝土内部存在不密实或孔洞问题以及钢管壁与混凝土之间形成的脱空等。目前为修复上述钢管混凝土缺陷，拟采用从钢管混凝土缺陷部位侧面开孔，往钢管内灌注CGM高强无收缩灌浆料的办法，使钢管混凝土施工质量达到设计要求。
侧向钻孔压力灌浆施工方法及工艺如下：
1）开孔、钻孔
根据声测结论数据放线，配合榔头敲击，在缺陷区（声测建议值范围）的底端以上0.1米部位、顶端部位，分别开孔，底端开孔口径20～30MM（与灌浆管口径一致），顶端开孔10～20MM（以冲击电钻可进入为准），开孔方法待定，宜采用对钢管和混凝土无损方法，在未经设计方、总包方同意的情况下，不宜采用氧割、电焊切割方式。 规范规定裂缝宽度大于0.5MM时，钻孔间距可为2-3米，由于缺陷性质并不十分明确，且其连通性并不直观，只能采取探索性钻孔法。 开孔后，如底端孔未揭露缺陷，可以手持冲击电钻（口径20MM以内）方式水平向混凝土中钻孔，如仍未贯通缺陷，应选取同一水平、另一角度重新开孔，宜考虑提高位置重新开孔。如顶端孔开孔后未揭露缺陷，可以手持冲击电钻（口径20MM以内）方式取斜向下角度向混凝土中钻孔，如仍未贯通缺陷，宜考虑降低位置重新开孔。 如顶端孔、底端孔均已贯通缺陷部位，应向孔内吹气检查两孔的互通性，如连通性不佳可用空压机吹渣清理通道，如基本不具连通性应在两孔之间重新开孔、钻孔，必要时应配合声测手段进一步探查缺陷位置。
2）焊接灌浆管、排气管
底端孔口焊接灌浆钢管，口径20-25，外接转芯阀门和压力灌浆专用钢丝缠绕管；顶端孔口焊接排气钢管，口径10-15，外接转芯阀门和透明PVC增强水管。
3）制备浆料
CGM高强无收缩灌浆料具有流动性好（在水灰比很低的情况下可获得很大流动性）、无收缩（微膨胀性能）、界面粘接强度高、早强、高强（1—3 天抗压强度可达 30-50MPa 以上）、耐久性强等优势。 CGM高强无收缩灌浆料能够有效解决了各种外加剂兼容性不良、水泥与减水剂适应性差等问题。现场按产品说明书（合格证）上推荐的水料比确定加水量，拌和用水一般采用饮用水（或其他类型水，符合《混凝土用水标准》JGJ63-2006），水温在5～40℃范围内，机械搅拌时间一般为1～2min之内。
4）清洗、灌浆
在安装灌浆系统之前，将底端、顶端阀门全开，用压缩空气将缺陷部位、灌浆通道吹干净。 采用UB5.0压浆机（通过回浆阀调压）或XPB-90高压注浆泵（通过调速装置调压）灌注CGM高强无收缩灌浆料。安装好灌浆系统，将管路连接至缺陷部位底端阀门，先用带压清水冲洗压浆通道，至顶端排气管排出清水为止，再将搅拌罐中加水配置好的灌浆料压入（压力一般0.1MPA左右），当从顶端排气管陆续排出气水、清水、清浆、浓浆，直至排出的浆体流动度和搅拌罐中的流动度一致时，关闭顶端的排气管阀门，然后加大灌浆压力至0.5-0.7兆帕，保持3-5min后，吸浆率要保证小于
0.1L/MIN，方可关闭底端的灌浆阀门，该部位灌浆结束。
5）养护
待灌浆料终凝（一般30min左右）后，在顶端、底端孔口绑扎水袋，可做一定程度浸水养护。待1-3天抗压强度即可达到30-50MPa以上。
4结论与展望
研究钢管混凝土的结构特点，同时也对钢管混凝土结构形成的各类缺陷原因进行了分析，并采用侧向钻孔压力灌浆施工方法能够有效的修复补救钢管混凝土结构的缺陷。通过上述内容介绍可知，分析钢管混凝土结构与技术缺陷有利于对钢管结构设计更加科学化、合理化，也有利于对钢管混凝土质量的提升与改进。
参考文献：
[1] 朱华. 钢管混凝土综述 [J].混凝土,2009,238(3):89-90.
[2]吴方志.混凝土浇筑质量对钢管混凝土性能的影响[ J] .福建建设科技, 2002(2):35-38.
[3] 鲁学伟，徐蓉，王桂玲.钢管混凝土内部常见缺陷及检测方法综述[J]. 施工技术. 2011,40(S0):46-48.
[4] 廖智.超声波探测混凝土内部缺陷的原理及应用[J].科学技术与工程，2011,11（13）:3114-3117.
[5]《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013
论文作者:王晓飞
论文发表刊物:《基层建设》2017年4期
论文发表时间:2017/5/24
标签：钢管论文; 混凝土论文; 缺陷论文; 钻孔论文; 开孔论文; 混凝土结构论文; 底端论文; 《基层建设》2017年4期论文;