超高鋼管混凝土一次頂升澆筑施工工法

1、超高鋼管混凝土一次頂升澆筑施工工法中冶集團(tuán)華冶資源開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司 陳春香1 前言鋼管混凝土柱柱芯混凝土頂升施工工藝是利用混凝土輸送泵的泵送壓力將自密實(shí)混凝土從鋼管柱底部灌入，直至注滿整根鋼管柱的一種混凝土免振搗施工方法。通過(guò)工程施工實(shí)踐，總結(jié)形成本工法。2002年創(chuàng)中國(guó)企業(yè)新記錄。2 特點(diǎn)2.1 本工藝能一次性將鋼管混凝土柱內(nèi)的混凝土頂升至所需高度，可減少工序環(huán)節(jié)，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，加快施工進(jìn)度。2.2 本工藝與高位拋落免振搗法相比，可有效避免鋼管柱內(nèi)混凝土不密實(shí)、離析等缺陷，確保混凝土質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。2.3采用頂升施工工藝,可減少或避免在砼澆注時(shí)水泥漿對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的污染,有利于成品保護(hù)。 3 適

2、用范圍本工法適用于混凝土強(qiáng)度等級(jí)C50以下、頂升高度50m以下、直徑800以下鋼管柱的泵送頂升。4 工藝原理在鋼管混凝土柱底部適當(dāng)位置開(kāi)孔并焊接帶單向閥的混凝土輸送管，利用混凝土泵的壓力將自密實(shí)混凝土自下而上擠壓頂升灌入鋼管內(nèi)，直至注滿整根鋼管混凝土柱(如圖4-1)。圖4-1 泵送頂升施工工藝圖5 施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1施工工藝流程頂升自密實(shí)混凝土專業(yè)工序交接澆筑結(jié)束?；炷帘眠M(jìn)行回抽，判斷單向閥是否關(guān)閉拆除混凝土輸送管及截止閥關(guān)閉截止閥，拆除截止閥后靠近混凝土泵端的輸送管混凝土養(yǎng)護(hù)，7天后割去澆筑口外露部分輸送管焊接封口鋼板否試配自密實(shí)混凝土柱底部開(kāi)孔、安裝止回閥單向閥后連接截止閥及混

3、凝土輸送管澆筑單根鋼管柱的混凝土全部運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)全部運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)混凝土坍落度及坍落擴(kuò)展度的檢測(cè)混凝土試塊制作 是是圖5.1-1 施工工藝流程圖5.2施工操作要點(diǎn) 逆止閥的安裝為防止在拆除輸送管時(shí)混凝土回流,在進(jìn)料短管與泵輸送管之間安裝1個(gè)止流裝置,其形式為閘板式(見(jiàn)圖-1)。為防止頂升時(shí)閘板縫漏氣,需用黃油涂縫。圖-1 逆止閥平面圖鋼管柱頂端排氣、溢流孔開(kāi)設(shè)和溢流管安裝。1. 鋼管混凝土柱頂端開(kāi)設(shè)排氣、溢流孔是為了保證鋼管柱在頂升混凝土?xí)r的一個(gè)關(guān)鍵裝置,該裝置在頂滿前,作為鋼管柱的排氣孔,因?yàn)殇摴苤鶅?nèi)在混凝土往上頂升時(shí),隨著混凝土的上升而空氣外排,若排氣量與混凝土的進(jìn)料量不成比例,進(jìn)料量大于空氣的

4、排出量,會(huì)造成阻力增加,故要求鋼管柱端排氣孔排氣量要大于混凝土的進(jìn)料量。2. 溢流管的安裝因?yàn)榈踯?chē)梁將柱頂大部遮蓋,且肩梁板及加勁肋伸入鋼管內(nèi),將鋼管分成四部分(柱頂1m高處)鋼管柱頂端的排氣孔不能兼作溢流孔使用,溢流孔及溢流管只能安裝在側(cè)面且每一部分必須有一個(gè)溢流管安裝位置(示意圖-1)。在距鋼管混凝土柱底部300mm500mm開(kāi)一145mm圓孔，以清除柱內(nèi)積水、雜物及焊接單向閥。5.2.3 焊接單向閥（如圖），單向閥伸進(jìn)鋼管混凝土柱內(nèi)的位置見(jiàn)圖中所示。單向閥的蓋板與水平方向的夾角宜為600700，可通過(guò)伸出鉸鏈背后的鋼板調(diào)節(jié)固定。圖-1 排氣孔、溢流管安裝示意圖進(jìn)料短管與柱肢的連接本工程自

5、然地面為±0.000。基礎(chǔ)頂面標(biāo)高為-1.200m，而柱子插入基礎(chǔ)內(nèi)的深度為2.0m,為防止混凝土自由下落的高度過(guò)高,在管柱±0.000標(biāo)高開(kāi)一進(jìn)料孔。進(jìn)料口的尺寸要稍大于進(jìn)料短管直徑3mm。焊接的進(jìn)料短管為Dg125無(wú)縫鋼管,焊接時(shí)一定要保證進(jìn)料短管與鋼管柱向下呈45°,進(jìn)料短管的出口面呈水平,以減少混凝土進(jìn)入鋼管柱內(nèi)直接噴射到管內(nèi)壁,減少混凝土向上的頂升阻力。(如圖5.2.4-1)圖-1 進(jìn)料短管安裝示意圖混凝土的頂升施工1. 實(shí)施頂升前,必須要對(duì)已運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)的混凝土的坍落度進(jìn)行檢查,要求混凝土的坍落度必須保持在規(guī)定要求的范圍內(nèi)?，F(xiàn)場(chǎng)要設(shè)專人對(duì)混凝土坍落度進(jìn)行測(cè)

6、試,對(duì)檢測(cè)結(jié)果予以記錄。通過(guò)對(duì)鋼管混凝土頂升施工和混凝土坍落度是影響混凝土頂升澆筑最關(guān)鍵的一環(huán)。2. 進(jìn)料短管與鋼管必須焊接牢固,焊肉飽滿,不得有漏焊和花焊,防止在頂升過(guò)程中因水平管的顫動(dòng)而脫焊,造成頂升失敗。3. 非特殊要求的鋼管柱內(nèi)混凝土不需振搗,以防堵管,進(jìn)料短管管口以下部分混凝土靠自由下落填滿。為保證混凝土密實(shí),采用附著式振搗器在鋼管柱外部振搗時(shí)間不少于1min。在頂升過(guò)程中,要派專人對(duì)泵壓進(jìn)行計(jì)錄,及頂入的實(shí)際混凝土量,并與理論計(jì)算混凝土量進(jìn)行比較。4. 頂升施工時(shí)用于潤(rùn)滑輸送管的水泥砂漿,不得替代混凝土注入鋼管內(nèi)。5. 頂升完畢后,輸送泵衡壓2-3min后關(guān)閉逆止閥,將水平管拆除,

7、將利用水平管內(nèi)的剩余混凝土制作一組試塊,作為觀察是否初凝和終凝及同條件混凝土強(qiáng)度的依據(jù),以便及時(shí)將逆止閥和進(jìn)料短管拆除清洗,以備后用,混凝土頂升施工完畢。6. 頂升完后,要及時(shí)清理被從排氣孔流出的水泥漿污染的鋼結(jié)構(gòu)。本工程在頂升過(guò)程中對(duì)泵送的有關(guān)數(shù)據(jù)作了詳細(xì)記錄(如表一),根據(jù)3根柱肢的壓力記錄得：泵送頂升壓力與累計(jì)混凝土量(累計(jì)頂升高度)變化曲線(如圖5.2.5-1)。表-1 泵送頂升壓力與累計(jì)混凝土量(累計(jì)頂升高度)變化曲線柱子編號(hào)水平輸送管的壓力(MPa)累計(jì)混凝土量所對(duì)應(yīng)的壓力(MPa)混凝土平均坍落度(mm)5m310m315m320m325m3柱11.52.83.84.75.76.

8、8185柱21.42.63.64.65.86.9180柱31.552.753.95.05.97.11706、材料與設(shè)備6.1制作逆止閥的鋼材均為10mm厚及20mm厚的Q345鋼板。6.2泵送混凝土的配合比設(shè)計(jì)，應(yīng)符合混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（GB50204-2002）、混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程（JGJ/T10-95）、自密實(shí)高性能混凝土技術(shù)規(guī)程（DBJ13-55-2004）和預(yù)拌混凝土生產(chǎn)施工技術(shù)規(guī)程（DBJ13-42-2002）的規(guī)定，并應(yīng)根據(jù)混凝土原材料、運(yùn)輸距離、混凝土泵送性能與輸送管徑、泵送距離及氣溫等進(jìn)行試配。配合比實(shí)例見(jiàn)表6.2-1。表6.2-1 自密實(shí)混凝土（C40）配合比

9、（kg/m3）注：坍落度為180 mm±20mm 。6.3 所需機(jī)具設(shè)備有：混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)、混凝土輸送泵（HBT50,理論最大輸出壓力為12.5Mpa）、輸送管、單向閥、截止閥、鐵鍬、試件制作器具、電焊機(jī)、對(duì)講機(jī)等。7 質(zhì)量控制7.1自密實(shí)混凝土應(yīng)嚴(yán)格按混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（GB50204-2002）、自密實(shí)高性能混凝土技術(shù)規(guī)程（DBJ13-55-2004）、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（DBJ13-51-2003）的規(guī)定進(jìn)行試配及施工?；炷猎牧蠎?yīng)符合其質(zhì)量要求及嚴(yán)格控制原材料的計(jì)量，嚴(yán)格控制好混凝土的坍落度和坍落擴(kuò)展度。7.2自密實(shí)混凝土開(kāi)盤(pán)鑒定的指標(biāo)，除應(yīng)滿足工程建設(shè)地

10、方標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)要求外，尚應(yīng)滿足自密實(shí)混凝土的工作要求，同時(shí)宜對(duì)自密實(shí)混凝土的表觀密度進(jìn)行測(cè)試，使自密實(shí)混凝土的表觀密度在正常范圍內(nèi)。7.3混凝土攪拌車(chē)在裝料及運(yùn)輸過(guò)程中，應(yīng)保持運(yùn)輸車(chē)滾筒按36r/min低速轉(zhuǎn)動(dòng)，保持混凝土拌合物的均勻性，不產(chǎn)生分層、離析現(xiàn)象，嚴(yán)禁在運(yùn)輸和等待卸料過(guò)程中加水。7.4澆筑前，要計(jì)算好單根柱混凝土量，待所需混凝土運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)后方可進(jìn)行頂升，防止混凝土在運(yùn)輸過(guò)程中耽擱造成頂升中斷。7.5混凝土澆筑完畢后，應(yīng)及時(shí)覆蓋養(yǎng)護(hù)，澆水養(yǎng)護(hù)的時(shí)間，不得少于7天，澆水次數(shù)應(yīng)能保持柱頂混凝土始終處于濕潤(rùn)狀態(tài)。7.6加工制作截止閥使用的鋼材、焊接材料和緊固件等應(yīng)具有質(zhì)量證明書(shū)，并符合鋼結(jié)

11、構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（GB50205-2001）的規(guī)定。7.7截止閥應(yīng)嚴(yán)格按照施工圖要求加工制作，開(kāi)啟、關(guān)閉靈活。焊接質(zhì)量應(yīng)符合建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程(JGJ81-2002)。8 安全措施 采用本工法施工時(shí)，除應(yīng)執(zhí)行有關(guān)安全施工及環(huán)保措施規(guī)定外，尚應(yīng)遵守注意下列事項(xiàng)：8.1施工作業(yè)人員必須了解和掌握本工藝的技術(shù)操作要領(lǐng)，特殊工種（如輸送泵操作人員、電焊工等）應(yīng)持證上崗。8.2施工場(chǎng)地必須平整、堅(jiān)實(shí),以防泵車(chē)發(fā)生傾斜或沉陷。8.3頂升前要檢查水平輸送管接頭的可靠性,在頂升開(kāi)始時(shí),水平鋼管上要覆蓋草袋,以防在泵送壓力過(guò)大發(fā)生爆管而傷人,且在泵送時(shí),現(xiàn)場(chǎng)人員要遠(yuǎn)離泵管。8.4在混凝土澆筑過(guò)程中，截

12、止閥旁嚴(yán)禁站人。9 環(huán)保措施9.1要制定混凝土輸送泵、混凝土運(yùn)輸車(chē)的噪聲控制措施，現(xiàn)場(chǎng)道路要平整暢通，保證混凝土輸送泵、混凝土運(yùn)輸車(chē)平穩(wěn)運(yùn)行。9.2混凝土運(yùn)輸車(chē)出場(chǎng)前應(yīng)清理下料斗，防止混凝土滴灑，經(jīng)洗車(chē)臺(tái)洗車(chē)后方可離場(chǎng)。9.3混凝土輸送泵的冷卻水及清洗運(yùn)輸車(chē)的污水應(yīng)經(jīng)集水坑和沉淀池后，方可排入市政污水管線或回收用于灑水降塵。9.4混凝土施工時(shí)廢物及時(shí)清理，保證工完料盡場(chǎng)地清，保證現(xiàn)場(chǎng)的整潔、干凈。10 效益分析工業(yè)廠房采用鋼管混凝土柱,與鋼結(jié)構(gòu)柱相比,可降低鋼材使用量的2527%,因鋼管柱在制作時(shí)只需按尺寸截取,不需要象實(shí)腹鋼柱那樣進(jìn)行焊接,柱子制作費(fèi)用可降低25%。此項(xiàng)施工綜合技術(shù)簡(jiǎn)化了施工

13、工藝,節(jié)約人工費(fèi),減少周轉(zhuǎn)材料的投入,節(jié)約材料,減少施工用地,能確保工程質(zhì)量,同時(shí)可縮短施工工期。在該工程中鋼管混凝土柱土建綜合費(fèi)用為13783122.3元,安裝綜合費(fèi)用為1072960元。其中鋼管柱用鋼材為1297.74噸,按平均2800元/噸計(jì)算鋼材費(fèi)用為3633672元；制作費(fèi)用為2087394元。根據(jù)上面提到的節(jié)約鋼材用量和制作降低費(fèi)用得：節(jié)約鋼材費(fèi)用為：3633672÷3=1211224元；鋼柱制作節(jié)約費(fèi)用為：2087394÷3=695798元；共計(jì)節(jié)約投資：1211224+695798=1907022元。采用泵送頂升施工技術(shù)使工期提前20天,節(jié)約了大量的人工和機(jī)

14、械：節(jié)約人工工資：30元/天/人×40人×20天=24000元；節(jié)約機(jī)械租賃費(fèi)：1430元/天×20天=28600元；在施工中節(jié)約了支模費(fèi)用：4671.6元/10m3×750m3=350370.18元；施工節(jié)約費(fèi)用為：=402970.18元。11 工程實(shí)例11.1邯鋼酸洗鍍鋅工程主廠房2002年承建邯鋼酸洗鍍鋅工程，廠房全部采用鋼結(jié)構(gòu),三跨均設(shè)通長(zhǎng)鋼天窗，圍護(hù)采用彩色壓型板，鋼結(jié)構(gòu)總重8000t。經(jīng)過(guò)嚴(yán)密組織，公司僅用3個(gè)月就完成了施工任務(wù)，比合同工期提前6個(gè)月，工程質(zhì)量?jī)?yōu)良。本工程為邯鋼酸洗鍍鋅工程主廠房，于2001年6月開(kāi)工，2002年12竣工。設(shè)計(jì)

15、年產(chǎn)熱軋酸洗鍍鋅板卷50萬(wàn)噸，主廠房由酸洗原料跨、縱橫剪切成品跨、鍍鋅跨三跨組成,為單層排架全鋼結(jié)構(gòu)，跨度分別為30m、33m、30m,跨長(zhǎng)330m。主體結(jié)構(gòu)柱，下柱為鋼管砼雙肢柱，上柱為實(shí)腹式工字鋼柱，吊車(chē)梁為實(shí)腹工字鋼，鍍鋅塔為820×14螺旋管鋼管砼柱。設(shè)計(jì)±0.000相當(dāng)于絕對(duì)高程65.800m，基礎(chǔ)為雙杯口獨(dú)立基礎(chǔ)，柱為鋼管混凝土柱，其中50m高820的鋼管柱6根，柱肢內(nèi)相應(yīng)砼量為25m3，鋼管柱為雙肢格構(gòu)柱，鋼管內(nèi)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C40。于2001年12月27日成功地完成了對(duì)50m高鋼管混凝土柱的混凝土頂升。該工程被評(píng)為冶金行業(yè)優(yōu)質(zhì)工程，其中50m高的鋼管砼柱頂

16、升澆筑砼施工技術(shù)創(chuàng)中國(guó)企業(yè)新紀(jì)錄。11.2邯鋼中板型一車(chē)間改造工程邯鋼3500mm中板易地大修改造工程A標(biāo)段工程為主廠房120軸部分，軸線長(zhǎng)234m，各跨跨度均為30m，為單層排架大型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房，柱為鋼管混凝土柱。設(shè)備基礎(chǔ)包括主軋機(jī)、主軋區(qū)、主電機(jī)及液壓站、高壓水除鱗、控冷區(qū)、矯直機(jī)、定尺剪、堆垛區(qū)、剪切區(qū)3#電磁站等相對(duì)獨(dú)立的九部分。主電室地下一層，為箱型結(jié)構(gòu)；地上4層，為框架結(jié)構(gòu)。3500mm中板工程為單層排架結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)±0.00相當(dāng)于絕對(duì)標(biāo)高67.4m，基礎(chǔ)為雙杯口獨(dú)立基礎(chǔ)。柱為鋼管混凝土柱，柱高共有196根，高從12.7m14.46m，內(nèi)徑有600和650兩種。鋼管柱為雙

17、肢格構(gòu)柱，鋼管內(nèi)混凝土為微膨脹C40混凝土。該工程于2005年5月28日開(kāi)工，2006年6月2日竣工。在圖紙不到位、場(chǎng)地窄小、多單位交叉立體施工等不利條件下，克服了地下水位高、基坑深、螺栓埋件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變等困難，施工中應(yīng)用了深基坑降水與護(hù)壁技術(shù)、螺栓和螺栓筒直埋與波紋管技術(shù)、鋼管混凝土頂升快速施工技術(shù)、大體積防水砼施工技術(shù)等多種新技術(shù)、新工藝，僅用六個(gè)多月時(shí)間完成了原有基礎(chǔ)拆除、基礎(chǔ)開(kāi)挖、廠房柱基、鋼管混凝土頂升、設(shè)備基礎(chǔ)等施工任務(wù)。完成施工產(chǎn)值4000多萬(wàn)元，因質(zhì)量好、速度快、能打硬仗而受到甲方好評(píng)。11.3邯鋼冷軋薄板技術(shù)改造工程邯鋼冷軋薄板技術(shù)改造工程,年產(chǎn)冷軋板卷136萬(wàn)噸，其中熱鍍鋅卷板36萬(wàn)噸、彩涂卷12萬(wàn)噸。主要設(shè)備由西馬克德馬克引進(jìn)，為酸洗冷軋聯(lián)合機(jī)組、平整機(jī)組、連續(xù)鍍鋅機(jī)組和彩涂機(jī)組等，代表了國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。主要生產(chǎn)車(chē)間12個(gè)，建筑面積約17萬(wàn)m2。我公司承建的36萬(wàn)噸冷軋熱鍍鋅土建和設(shè)備安裝工程，于2005年9月正式投產(chǎn)，工程質(zhì)量?jī)?yōu)良被評(píng)為冶金行業(yè)優(yōu)質(zhì)工程。本工程為連續(xù)熱鍍鋅車(chē)間主廠房工程。連續(xù)熱鍍鋅車(chē)間長(zhǎng)384m，軸寬30m；退火平整車(chē)間長(zhǎng)384m