摘要：超高层建筑在国内起步相对较晚，对超高层从业者来说可借鉴的经验相对较少。近些年国内超高层建筑如雨后春笋大量出现，对超高层施工技术的提高起到了重大的推动作用，但其施工技术的复杂性、场地的限制性、从业人员的特殊性，在一定程度上制约我国超高层建筑的发展，而作为关键技术的钢结构钢管混凝土超高泵送技术显得尤其重要。本文通过超高层钢管混凝土施工，分析了超高泵送混凝土施工的相关控制要点。
关键词：超高层建筑；钢管混凝土；超高泵送
前言：国内超高层建筑结构大多采用钢筋混凝土核心筒+外框钢结构的形式，为减少超高层建筑的用钢量，提高超高层施工的作业效率，外框柱又大多采用钢管柱+内部混凝土的形式，这就对超高层钢管内混凝土超高泵送提出了更高的要求。
1 超高层建筑钢管混凝土顶升施工概述
济南在建某超高层项目，结构设计为钢筋混凝土核心筒+外框圆管柱+水平楼承板的结构形式，钢管内混凝土为C60高标号混凝土，浇筑总高度超过180米，对现场施工组织提出了很高的要求。在工期要求紧，施工场区狭小受限的情况下，针对本项目自身特点，放弃了传统的高抛法浇筑施工方法，经过多次论证及自主创新，最终确定使用底部顶升发进行混凝土施工。
2 超高层建筑钢管混凝土顶升关键技术
2.1 45°弯管制作
本项目钢管柱底部45°弯管在钢结构加工厂内预留洞口，现场制作安装，主要采用直径125mm、厚度9mm的（R=500mm）90°混凝土输送弯管进行平均切割制作而成，具体的加工方法及尺寸如图：
45°弯管加工制作示意图
2.2 截止阀制作
采用20厚的Q235钢板及Φ18的螺栓加工制作，具体加工方法和尺寸如下图所示；其中，焊接板规格尺寸为300mm×300mm×20mm（厚），材质为Q235钢板。截止阀固定在顶升接口与转换接头中间，钢板预留与泵管直径相同的圆孔。顶升完成后，将止回阀敲至另一侧，使圆孔偏离原来位置，将钢管内混凝土与泵管隔离（在混凝土达到强度后拆除）。
截止阀规格尺寸图
2.3混凝土弯管与钢管柱焊接
将直径125mm的90°弯管切成两单向阀，将单向阀伸入顶升口内部，沿顶升口四周将弯管与钢管柱壁焊接固定牢固，焊接单向阀的泵管出钢管外皮距离不小于400mm，便于与截止阀的连接操作。
2.3 钢管柱及构件开孔
a）在主塔楼F1层第一节钢管柱底部向上500mm处、其他预留开孔楼层结构楼面标高向上400mm位置处，分别开设Φ140mm圆孔（开孔标高为圆孔中心标高），用于焊接单向阀，兼作溢流观察孔。圆孔开孔方向应朝向有楼层板的位置便于混凝土泵管的安装及操作，且弯管外露部分必须保证水平。
b）在钢柱上开设排气孔，排气孔直径为15mm，直径1700mm、1800mm、1900mm的钢管柱每层至少设置四个排气孔，各孔分别位于结构楼面上100和梁底下100处，且呈反对称排布。
c）设置专用观察孔直径10mm，每层设置两个（置于朝向核心筒方向一侧，便于观察），位于楼层层高1/3和2/3处，顶升孔、观察孔兼作排气孔。
d）柱内纵横向隔板上需要开设一些直径或边长大于150mm的过浆孔；其次柱身内横隔板上还需要开设一定量的排气孔使混凝土在进入空腔时，里面的空气能够通过排气孔顺利排出。
2.4 楼层水平泵管布置
在已浇筑好混凝土的楼面上布置混凝土泵管，在泵管与楼面之间放置橡胶轮胎减小泵管对结构楼板的冲击震动。在钢管柱每次顶升混凝土前，根据钢管柱的平面位置，对区段内水平泵管进行提前规划，以减小弯头对泵管内的混凝土阻力系数；同时制作一定数量的短泵管，满足快速接拆的需要。平面泵管安装时楼面混凝土强度需达到100%强度，以避免因混凝土浇筑过程中泵管震动做成已完成楼面结构的破坏。
3 重难点分析及控制措施
3.1 钢管柱内顶升混凝土时，内部气体不易排出
根据项目钢结构设计图纸及深化图纸要求，钢管柱内部有内环板，在混凝土顶升过程中内环板底容易积存空气，不易排出，将会导致该部位混泥土无法密实。
为避免环板底部混凝土不密实情况的发生，经过钢结构单位、设计单位及各方的研究分析，最终建议适当增加钢管柱内环板上排气孔的数量和孔径，排气孔位置靠近钢管内壁设置，以确保混凝土浇筑时内环板下空气能够顺利排出。本项目直径1900的内环板等分设置8个排气孔，孔径50mm，孔中心距钢柱内壁75mm。
3.2 钢管柱混凝土顶端积水、浮浆不易排出
下部钢管柱混凝土在顶升时，上部钢管柱已经安装，考虑无法实时肉眼观察积水及浮浆情况，经过多次的方案论证，混凝土浇筑完成面距钢柱上口不小于500mm，深化设计时在该部位钢管壁上开泄水孔。混凝土顶升浇筑时当有混凝土浆液从泄水孔中溢出，表明混凝土已浇筑到位，停止混凝土浇筑。顶部浮浆及积水从泄水孔中排出。
3.3 钢管柱混凝土顶升标高控制
钢管内混凝土浇筑是在一个相对密闭的空间内实时，为确保施工质量，必须严格控制顶升标高，避免超量超高浇筑，影响下一道工序的安装与校核工作。主要采取以下相关措施：
1）通过钢管柱上的溢流孔进行及时观察，混凝土顶升高度。
2）在钢管柱进场后，采用钢卷尺对钢管柱的节点上下位置进行量取，并做好醒目颜色的标记，便于在实际浇筑过程中的判断。
3）通过工程量的计算审核，根据混凝土小票的浇筑方量进行判断。
4 钢管混凝土浇筑
4.1 混凝土顶升前的准备
1）混凝土浇筑部位楼层各构件全部准备完毕，经检查符合设计要求，并办完隐、预检手续。
2）钢管柱内无边角料、垃圾、积水等杂填物。
3）检查混凝土泵机工作状态是否正常运行。
4.2 混凝土顶升施工
1）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（从混凝土拌合至开始顶升的时间应控制在混凝土初凝前），以保证钢管柱混凝土顶升作业的连续性。
2）采用顶升工艺对于混凝土性能要求高，要求混凝土流动性高，泵送塌落度损失小，混凝土从搅拌机卸出到浇筑完毕的延续时间不能超过一小时。
3）当混凝土拌合物运至顶升地点时，派专门人员应进行下列工作：
a.观察搅拌运输车内混凝土拌合物质量状态；
b.检测混凝土拌合物的塌落度和扩展度。
4）在泵送顶升过程中，应保证混凝土泵的连续工作，料斗内应有足够的混凝土，泵送间歇时间不宜超过 15min。
5）拆除封板
a.混凝土顶升至柱顶或标高后，应及时停泵，浇筑完毕 30min 后，观察柱顶混凝土有无回落下沉，若有下沉，则用人工补浇柱顶混凝土。
b.在拆除混凝土输送管前，应先关闭截止阀。并应注意拆管顺序，必须先拆除截止阀后靠近混凝土泵端的输送管，待混凝土终凝后再拆除截止阀。
c.混凝土养护7天后，将柱底单向阀外露部分割去，并焊接封口钢板。
结语
钢结构作为“十项”新技术之一，在现代超高层建筑中得到广泛的推广应用，由此超高混凝土泵送技术随之产生。超高泵送的目的就是如何把混凝土从地面保质保量的送到想要的楼层，顶管技术的研究应用正好解决了该项难题。
参考文献
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[3]赵国军.浅议顶管施工技术在混凝土施工中的应用[J].黑龙江科技信息.2014.02：18-21.
论文作者:朱迪坤
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/28
标签：混凝土论文; 钢管论文; 泵管论文; 气孔论文; 截止阀论文; 标高论文; 楼面论文; 《建筑学研究前沿》2017年第18期论文;