【关键词】超长钢管柱；自密实；混凝土浇筑；施工技术
Abstract：the above ground structure of Zhaotong development building of Yunnan Construction Engineering Group Co., Ltd. is steel frame + steel support structure. The steel column is composed of 101 box type columns. C40 fine stone micro expansion concrete is poured in sections by high throwing method. How to effectively pour the core concrete of super long steel tube column, ensure that the concrete on site has good homogeneity, fluidity, filling and anti separation, so that no holes, no delamination and separation occur during the concrete pouring, and the internal quality is even, and the internal bubbles can be smoothly discharged to form a dense internal structure is the key point of construction research, which has achieved good results in the actual project The results can be used as reference for similar projects.This construction technology won the 2016 provincial engineering construction method of Yunnan Province.
Key words：super long steel tube column; self compacting; concrete pouring; construction technology
0 引言
随着中国内陆基础设施的大规模建设，道路桥梁、水工大坝、铁路设施等混凝土工程量迅速增加。自密实混凝土在以下几个方面可以取得较好的技术和经济效果：①钢筋密集、振捣困难的部位；②采用泵送混凝土时；③必须均匀致密地抹平混凝土时；④对于墙壁、楼板、屋面板、钢管柱等构件，可以不用振捣，而高效率地浇筑混凝土；⑤不能有效振捣或无法振捣的异形构件。本文以云南建投昭通发展大厦项目施工为例，介绍超长钢管柱自密实砼的成功经验。
1 工程概况
云南建工昭通发展大厦为一单体建筑，其中主楼：地下2层，地上15层；裙楼：地下2层。总建筑面积70122.5㎡（其中地上建筑面积49326.1 ㎡，地下建筑面积20796.4㎡）。建筑总高度62.5m，层高：负一层3.3m，负二层4.32m，首层5.1m、二层4.8m、三层5.1m，四至十五层3.6m。
结构形式：基础为长螺旋钻孔灌注桩+桩基承台+防水板；地下为框架剪力墙结构；地上为钢框架+钢支撑结构。
其中：钢柱由101根箱型柱组成，截面尺寸有口700×700×20×20、口700×700×16×16、口600×600×16×16、口600×600×14×14、口550×550×12×12、口500×500×12×12、口450×450×10×10、口400×400×10×10、口550×400×12×12、口500×400×12×12十种规格，材料为Q345B，力学性能和化学成分符合低合金高强度结构钢，标高从-1.230米—61.800米。
混凝土强度等级：柱芯砼等级如下表《柱芯砼强度等级表》。
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2 技术难点及施工方案
2.1技术难点
1）砼最大抛落高度为12.4米，如何保证现场的混凝土具有较好匀质性、流动性、填充性、抗分离性，使混凝土浇注时不产生孔洞、不分层离析、内部质量均匀，并且内部的气泡能够顺利自行排出形成密实的内部结构是主要的技术难点，采用合适的施工方法尤为重要；
2）由于混凝土在运输和现场停留等候浇筑的时候，其工作性能会降低，坍落度变小，流淌性、填充性变差，如何保证混凝土具有良好的保塑性，在施工的时候仍有良好的工作性，从而保证混凝土的施工质量是本工程的另一难点；
3）混凝土与钢管分别属于不同类型的材料，其温度变形（热胀冷缩变形）系数不一致，并且普通混凝土在水化和硬化过程中会产生收缩，容易导致混凝土与钢管壁之间产生空隙。
2.2施工方案
1）应用STRCUTCAD软件进行钢结构深化设计，深化设计包含钢结构制作、节段划分等内容。通过对结构的深化设计，并经原设计单位复核，实现了混凝土浇筑顺序的改变，即先浇筑水平构件，再浇筑竖向构件。水平构件的浇筑，为竖向构件的施工提供了安全可靠的施工操作平台。
2）高抛自密实混凝土分层进行浇筑，柱与柱之间间歇施工，利用间歇时间进行混凝土排气；
3）因矩形钢管混凝土柱内设有3～4个加强隔板，隔板上应设置混凝土浇筑孔，其孔径不应小于200mm，且四角应设透气孔，孔径宜为20～25mm。详见图1《矩形钢管混凝土柱内设置加强隔板示意图》。
4）在施工前进行2～3根工艺柱施工，工艺柱的施工确定了自密实混凝土的最优配合比。工艺柱经检测满足规范设计要求，之后进行大面积施工。施工前，竖向钢管柱根据柱段的划分，在柱端进行侧壁开孔（距离水平构件顶面600mm处）作为进料口，采用地泵进行自密实混凝土的分层浇筑，每层浇筑高度3000mm，在混凝土初凝之前（工艺间隔时间）进行第二层自密实混凝土浇筑，以此方法循环浇筑。利用工艺间隔时间，进行其他钢管柱的自密实混凝土浇筑，形成高效流水施工。详见图2《工艺试验柱》。
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图1 矩形钢管混凝土柱内设置加强隔板示意图 图2 工艺试验柱
3 施工技术方案
3.1施工工艺流程
施工工艺流程详见图3《超长钢管柱自密实混凝土施工工艺流程图》。
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图3 超长钢管柱自密实混凝土施工工艺流程图
3.2施工准备
超长钢管柱自密实混凝土施工前，竖向、横向钢结构吊装完成，横向构件楼板混凝土浇筑完成。
1）竖向、横向钢结构吊装包括竖向超长钢管柱、横向钢梁的吊装。
钢管柱柱段长度约18.0m，每个柱段包含4～5层横向楼板。吊装时柱与柱接头相互对准，上段柱吊装到位松钩后，采用全站仪免棱镜模式进行钢管柱垂直初校，保证钢柱轴线位置的定位准确。详见图4《钢管柱起吊示意图》。
当一个吊装单元的钢管柱、钢梁吊装完成后，对这一吊装单元钢管柱进行整体测量检查，对于局部尺寸偏差，用千斤顶或倒链顶紧合拢或松开，对于整体偏差，用钢丝缆风绳调校，校正后，把高强螺栓拧紧。
在钢管柱自密实混凝土浇筑前，柱段与柱段的连接应焊接、封闭完成。焊接基本要求有：①等速施焊；②焊接顺序为：第一遍离柱角50mm～100mm；第二遍离第一遍起弧50mm～100mm；拐角放慢焊条移动速度，焊成方角；③柱接头焊缝要连续不中断焊完，如一个接头的焊接时间超过7小时或更长的时间，要安排两班或多班作业。详见图5《钢管柱接头焊接顺序示意图》。
2）横向构件楼板混凝土浇筑
待竖、横向钢结构吊装完成后，进行横向楼板的混凝土浇筑。横向楼板的浇筑，为竖向钢管柱的施工提供了安全可靠的操作平台。详见图6《竖向、横向构件位置关系示意图》。
进行横向构件楼板混凝土浇筑时，先进行下段柱横向楼板的浇筑，包含4～5层楼板，自下而上逐层浇筑，至下段柱最后一层楼板为止。最后一层楼板即为钢管柱自密实混凝土施工操作平台。
上段柱安装1～2层横向楼板，但不浇筑混凝土，可作为防护措施，同时进行上部钢结构吊装，有效避免上下交叉作业带来的安全隐患，有利于工期推进。
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图4 钢管柱起吊示意图 图5 钢管柱接头焊接顺序示意图 图6 竖向、横向构件位置关系示意图
3）混凝土输送泵管的布置
根据施工平面情况，布置1～2根主泵管，主泵管平行于建筑物长边方向，居于所在跨跨中，主管间距尽量相等，一次接长至建筑物长边末端，在浇筑过程中不需另接，只需拆除。在主泵管末端两侧，垂直于主泵管方向，分别布设分泵管，分泵管接长至钢管柱进料口附近，最后一段可旋转。分泵管可平行布置2～3根，在主泵管拆除过程中，分泵管循环移动至主管末端，并进行连接。
3.3钢管柱自密实混凝土施工要求
1）钢管柱柱端侧壁开孔（进料口）
当下段柱最后一层横向楼板混凝土浇筑完成后，即可进行下段柱自密实混凝土施工。施工前，在下段柱柱端侧壁进行进料口的开设。进料口不宜过高，离楼板高度为600mm左右，直径为200mm。详见图7《钢管柱柱端开孔示意图》及图8《钢管柱柱端开孔效果图》。
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图7 钢管柱柱端开孔示意图 图8 钢管柱柱端开孔效果图
2）自密实混凝土的进场验收
自密实混凝土采用商品混凝土。运输至施工现场时，应对自密实混凝土的等级、数量、浇筑部位等进行核对。同时还需对自密实混凝土的工作性能进行检测。检测内容包括：坍落度，扩展度，抗离析性能、填充能力、含气量、可泵性（压力泌水试验）等。
3）钢管柱自密实混凝土浇筑
（1）浇筑顺序
根据分层浇筑的时间间隔，采取流水作业进行浇筑。从建筑短向轴线开始，沿长方向从一端至另一端顺次浇筑。详见图9《钢管柱自密实砼浇筑顺序图》。
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图9 钢管柱自密实砼浇筑顺序图
（2）自密实混凝土浇筑
①竖向分层浇筑
由于钢管柱柱段长度达到18.0m，因此浇筑时应采取分层浇筑。每层浇筑高度约3.0m左右，浇筑过程中应及时利用标尺杆测量钢管柱内自密实混凝土高度。达到浇筑高度后应停止浇筑，进行工艺性时间间隔，目的是为了自密实混凝土能够利用自身性能，充分排除混凝土内空气，达到混凝土的自密实。
间隔时间的长短可根据自密实混凝土的工作性能、气温、初凝时间等因素决定，最短不得少于30分钟，最长不得超过混凝土初凝时间。
在间隔时间内，安排施工人员用检测锤辅助敲击及振动钢管柱身外壁，以使混凝土内部空气能更充分的排出，使自密实混凝土浇筑质量得到提高，同时缩短间隔时间。
工艺性时间间隔后，进行上一层自密实混凝土浇筑，以此循环浇筑，直至施工完成。
除最后一段钢管柱外，每段钢管柱内的最后一层混凝土顶面，应低于进料口下边缘至少500mm，以防后续封堵进料口时，焊接高温影响混凝土的质量。详见图10《钢管柱自密实混凝土竖向分层浇筑示意图》、图11《钢管柱内自密实混凝土实景图》、图12《最后一段钢管柱自密实混凝土浇筑效果图》、图13《自密实混凝土浇筑效果图》。
除最后一节钢管柱外，每节混凝土浇筑完后，清除掉顶面浮浆，待混凝土初凝后灌水养护，用塑料布将管口封住，并防止异物掉入。
施工完毕后应清理钢管柱内最上部隔板上堆积的混凝土，以免堵塞内部排气孔和浇注孔，方便下次施工。
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图12 最后一段钢管柱自密实混凝土浇筑效果图 图13 自密实混凝土浇筑效果图
②水平向流水施工
平面内应从泵管最末端开始浇筑。在分层浇筑的工艺性间隔时间内，可进行分泵管覆盖范围内的其他钢管柱施工，同时循环浇筑4～5根钢管柱，形成流水施工。详见图14《钢管柱自密实混凝土水平向流水施工示意图》。
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图14 钢管柱自密实混凝土水平向流水施工示意图
4）养护
为防止钢管柱与混凝土的收缩值不同产生缝隙，钢管柱自密实混凝土浇筑完成后要及时进行养护，保证钢管柱与混凝土的温差在一定范围。里层使用草席或麻袋包裹，外层使用黑塑料包裹。通过养护，使混凝土不受温度、湿度变化的影响，防止有害的冷缩和干缩；另一方面使水泥水化作用顺利进行，达到设计的强度和抗裂的能力。
4 检测
钢管内部混凝土浇筑质量，可以用敲击法进行初步检查，然后按《超声波检测混凝土缺陷技术规范》CECS21:2000对所施工钢管混凝土进行抽样检测。详见图15《钢管柱自密实混凝土超声波检测》。
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图15 钢管柱自密实混凝土超声波检测
5 结语
超长钢柱自密实混凝土施工时，必须采取合理的施工技术方案，并做好施工质量控制和检验工作，确保混凝土具有较好匀质性、流动性、填充性、抗分离性。本项目采用以上关键技术进行混凝土浇筑，经检查，钢管柱内混凝土全部密实，符合设计规范要求，实施效果良好。此施工技术获2016年度云南省省级工程建设工法，本项目工程质量目标：鲁班奖。
参考文献：
（1）钢结构工程施工质量验收规范：GB50205-2001（S）.北京：中国建筑工业出版社.2002
（2）混凝土质量控制标准：GB50164-2011（S）.北京：中国建筑工业出版社.2012
（3）混凝土外加剂应用技术规范：GB50119-2013（S）.北京：中国建筑工业出版社.2014
（4）钢管混凝土工程施工质量验收规范：GB50628-2010（S）.北京：中国建筑工业出版社.2011
（5）高抛免振捣混凝土应用技术规程：JGJ/T296-2013（S）.北京：中国建筑工业出版社.2013
（6）自密实混凝土应用技术规程：JGJ/T283-2012（S）.北京：中国建筑工业出版社.2012
论文作者:1布 军,2白玄晔,3戴明
论文发表刊物:《城镇建设》2020年1月第2期
论文发表时间:2020/4/14
标签：混凝土论文; 密实论文; 钢管论文; 管柱论文; 泵管论文; 楼板论文; 示意图论文; 《城镇建设》2020年1月第2期论文;