中建八局西南公司 北京事业部 100097
摘要：结合北京大成饭店改建工程钢管混凝土柱的施工，简要介绍了矩形钢管混凝土柱高抛自密实混凝土的施工过程。主要包括施工前的准备工作，混凝土的性能指标，试验柱的选择和模拟试验，混凝土强度和密实度的检测。并且根据本工程高抛25米免振捣混凝土的施工，总结了如何在施工过程中控制混凝土的浇筑质量等。
关键词：钢管混凝土；自密实混凝土；高抛25米；模拟实验；质量控制，强度和密实度检测。
1概述
钢管混凝土是在钢管内浇筑混凝土的一种新型组合结构。钢管和混凝土组合在一起相得益彰 ,更好的发挥了两种材料各自的优点。由于钢管混凝土有着承载力高、延性好、抗震性能好，施工操作方便、可以缩短工期，可以提高结构的耐火性能且耐腐蚀性高于钢结构，综合经济性好等优点而广泛应用于工业厂房、高层建筑、大跨度结构和拱桥等工程领域。
其施工方法大致可分为三种: 逐段浇灌法、高位抛落自密实法、泵送顶升法。其中，高位抛落法是通过混凝土下落时产生的动能来实现其自身振实的目的。由于自密实混凝土具有很高的流动性，而且不离析、不泌水，可不经振捣或者少振捣而自动流平，并达到密实等特点，可有效地解决钢管混凝土振捣的施工难题，保证和提高施工质量。
2工程概况
北京大成饭店改建项目位于北京市将台乡丽都花园路5号，地处丽都商圈核心地段，邻近三里屯使馆区和中国国家展览中心，靠近首都机场路，地理位置优越。本工程占地面积12530㎡，总建筑面积100649㎡。地下5层，地上由一栋27层高层及4层裙房组成，建筑高度120m，为一类超高层公共建筑。主楼结构形式为矩形钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构，裙楼及地下室为钢筋混凝土框架结构。矩形钢管柱内混凝土采用高抛自密实方式浇注，混凝土强度等级为C40。
本工程钢构件采用一台臂长80米的塔吊进行吊装，塔吊型号为D1100-63。考虑塔吊的最大起吊重量限制，在深化设计时将矩形钢管柱进行分段，角柱和边柱每一节安装高度不一致，使钢管柱始终不在一个水平面上，这也造成了柱内混凝土浇注困难。本工程自密实混凝土最小抛落高度8.4米，最大抛落高度25.2米。《高抛免振捣混凝土应用技术规范》JGJT296-2013规定，当混凝土抛落高度大于12米时，将对混凝土的拌合性能产生较大影响，这些情况下应进行混凝土高抛模拟试验。
3施工前的试验研究
为保证混凝土顺利浇筑，施工前对钢管柱高抛自密实混凝土的浇筑工艺进行了试验研究，制订了一套完整的浇筑工艺方案，如确定高抛自密实混凝土的配合比、检测方式、施工流程等，为工程施工提供了理论依据和数据参考。
3.1试验柱选型
根据工程特点，选取2轴/B轴的角柱作为试验柱，截面1000×1200，內灌C40自密实混凝土，抛落高度25米，采用地泵+布料机的方式进行浇筑。
3.2混凝土性能及参数
自密实混凝土拌合物除应满足普通混凝土拌合物对凝结时间、粘聚性和保水性要求外，还应满足自密实性能的要求，自密实混凝土拌合物的自密实性能及指标要求，见表1。
3.4 施工要点
1）采用混凝土输送泵输送、布料机下料的浇筑方式，即由地泵将混凝土送至作业楼层，再通过布料机导管自由抛落至柱内。本工程箱型柱内隔断最大间距3米，中间预留300～500mm浇筑孔。
2）在混凝土浇筑过程中，利用测绳测量液面高度，待混凝土液面升至整节钢管柱高度的 1/2 处隔板以下 20～50cm 位置时暂停（以实际隔板位置为准）。停留至少5min 后，再将混凝土浇筑至距柱顶300mm处。
3）浇筑混凝土至标高并待其扩展、密实、气泡排出稳定后，检查浇筑后的混凝土面有无浮浆；若有浮浆，需将其舀出。
4）在浮浆清理完后，盖好矩形钢管柱上部盖板，以防止雨水和杂物等掉入管内。
5）抛落高度不足 4m 的区段，应用内部振捣器振密。
6）钢管内混凝土浇筑宜连续进行，必须间歇时，间歇时间不应超过混凝土的终凝时间。
7）每次浇筑混凝土前，应先浇灌一层 100～200mm厚与混凝土强度等级相同的水泥砂浆，以便做好水平施工缝的连接处理。
3.5浇筑后的试验参数检测
3.5.1混凝土标准试块强度检测
混凝土进场后按照混凝土试件留置要求制作5个编号的不同龄期的抗压强度试件，标养和同条件600℃·d各5组，其强度报告数据如表5所示。
3.5.3 超声波检测
目前，对于钢管混凝土密实度的检测国内暂无直观、确切的检测方法，《钢管混凝土结构设计与施工规程》指出，可以采用敲击钢管的方法来初步判断混凝土的浇筑质量。如敲击法未能确定其质量的，则可以采用超声波或者钻心取样的方法进行检测。本试验柱采用超声波法对柱内混凝土强度和缺陷进行检测，在柱中布置30个超声检测点，测距900mm。现场检测数据表明，混凝土无质量缺陷，强度推定值满足设计要求。高抛混凝土的浇筑达到了预期的效果。
4施工质量控制措施
4.1混凝土供应质量控制
1）高抛自密实钢管柱混凝土浇筑需适应季节温差等变化，混凝土配合比也需要结合现场工况做进一步的调整。
2）考虑到混凝土和钢管壁之间的空隙，应在混凝土中添加膨胀剂，比例控制在 5%～10%范围内。
3）混凝土含气量要小，必须采用Ⅰ级粉煤灰，并适当增加搅拌时间。
4）必须对每一批次的混凝土进行全面检测（如坍落扩展度、T500、V 型仪、L 型漏斗等检测），确认合格后才能发料，并且保证使用同一批次的原材料。
5）由于混凝土粘性强，容易堵管，因此，混凝土供应必须保持连续，其在泵管中的停滞时间不得超过15min。
4.2现场施工质量控制
1）现场钢管柱的焊接质量及变形控制符合设计要求。焊接后，焊缝要 100%采用超声波检测。
2）在进行钢管柱吊装时，要防止异物或水进入下节。吊装后，钢管的覆盖保护必须到位。
3）在浇筑混凝土前，应清理钢管柱内的杂物和积水，并灌入 10～20cm 厚同强度等级的水泥砂浆，以湿润混凝土结合面，并且防止骨料产生弹跳离析。
4）混凝土浇筑采用导向管，防止混凝土下落过程中溅到隔板上以及混凝土离析。
5）钢管混凝土应均匀对称浇筑。
6）每节钢管柱分层浇筑，在中部隔板处稍作停留，让气泡能够充分溢出。
7）自密实混凝土宜避开高温时段浇筑，当水分蒸发速率过快时，应在施工作业面采取挡风、遮阳措施。
8）混凝土浇筑完毕后，在初凝前将浮浆舀出，并在混凝土终凝后，将混凝土表面剔毛至外露石子，用钢板将管口封住，防止异物掉入。
9）在混凝土浇筑过程中，必须设专人对混凝土的质量进行监控，及时做好坍落扩展度、T500 性能检测，不符合要求的禁止使用。每台班混凝土取样不少于 2 组。除按规定留取立方体试块外，宜多留一组长方体试块，用以补充测定混凝土的弹性模量。
10）除最后一节钢管柱外，应确保浮浆清除及施工缝凿毛后的混凝土面距钢管柱焊接节点的距离不小于500mm。
11）钢管内混凝土的浇筑质量，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。
5结束语
该工程于 2017 年 5 月 25 日浇筑完11层钢管混凝土柱，采用高位抛落法浇筑，目前抛落高度最大为25米。根据实验室的自密实混凝土试块报告及现场钻芯和超声波抽样检测报告，混凝土强度及各项性能指标满足设计要求。混凝土浇筑过程中采取了有效的施工质量控制措施，确保了自密实混凝土钢管柱的施工质量，为进一步研究高抛法在钢管混凝土施工中的应用提供了参考。
参考文献：
[1]JGJ/T296-2013.高抛免振捣混凝土应用技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社2013
[2]CECS159:2004.矩形钢管混凝土结构技术规程[S].北京：中国工程建设标准化协会标准，2004.
[3]GB/T50344-2004.建筑结构检测技术标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2004.
[4]JGJ/T283-2012.自密实混凝土应用技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.
论文作者:李瑞海,吉柳彧,李强
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/16
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