鋼管柱自密實(shí)混凝土施工技術(shù)在工程中的應(yīng)用

石懷文

河南省第一建筑工程集團(tuán)有限責(zé)任公司（450014）

鋼管柱自密實(shí)混凝土施工技術(shù)在工程中的應(yīng)用

石懷文

河南省第一建筑工程集團(tuán)有限責(zé)任公司（450014）

介紹了鋼管柱自密實(shí)混凝土施工技術(shù)在某綜合樓工程中的應(yīng)用情況，分析了工藝流程、施工操作要點(diǎn)、質(zhì)量控制措施、安全和環(huán)保措施，對(duì)效益應(yīng)用情況進(jìn)行了分析，可以為同類工程提供參考和借鑒。

鋼管柱；自密實(shí)混凝土；工藝流程；操作要點(diǎn)；質(zhì)量控制；安全控制；環(huán)保措施；效益分析

某綜合樓工程為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑面積為42 000余m2。工程為大開間,框架結(jié)構(gòu)采用部分鋼管混凝土柱。鋼管混凝土柱截面700 mm×700 mm，單柱高7 m,采用自密實(shí)混凝土施工技術(shù)進(jìn)行施工。

1 方法特點(diǎn)

自密實(shí)混凝土鋼管柱安裝校正好后直接灌注自密實(shí)混凝土,鋼管柱內(nèi)不需要安裝綁扎鋼筋，節(jié)省了支設(shè)模板工序。鋼管柱與混凝土緊密結(jié)合，對(duì)柱內(nèi)混凝土形成強(qiáng)有力的包裹,共同承受豎向荷載，其中鋼管柱承力60%，柱內(nèi)混凝土承力40%。通過嚴(yán)密的配合比試驗(yàn)試配,自密實(shí)混凝土具有高坍落度、很好的流動(dòng)性、不離析、不泌水等特點(diǎn)，而且混凝土硬化后具有良好的力學(xué)性能和耐久性。

2 工藝流程

鋼管柱地腳螺栓安裝→首層鋼管柱安裝→調(diào)直校正→首層梁板鋼筋安裝→模板安裝→鋼管柱地腳灌漿→澆筑自密實(shí)混凝土→澆筑樓板混凝土→養(yǎng)護(hù)→循環(huán)施工以上各樓層

3 施工操作要點(diǎn)

3.1 矩形截面鋼管柱施工操作要點(diǎn)

3.1.1 矩形截面鋼管柱加工

1）劃線號(hào)料

劃線時(shí)，翼緣板及腹板焊縫不能設(shè)置在同一截面上，應(yīng)相互錯(cuò)開200 mm以上，并與加勁板錯(cuò)開200 mm以上。號(hào)料時(shí),長(zhǎng)度方向必須留焊接收縮量，鋼板邊緣必須去掉,毛邊料必須去凈毛邊,剪切邊去邊不少于10 mm。

2）切割

所有主材采用數(shù)控切割，零件等采用半自動(dòng)切割及剪板機(jī)剪切，并采取防彎曲措施。切割前，應(yīng)將鋼材表面切割區(qū)域內(nèi)的鐵銹、油污等清除干凈，氣割后應(yīng)清除熔渣和飛濺物。

3）接料

接料焊縫必須采用埋弧自動(dòng)焊，焊縫兩端需加入引入板和引出板，引入板和引出板規(guī)格為50 mm×1 000 mm，材質(zhì)、板厚和坡口形式應(yīng)與焊件相同，焊接完畢用氣割切掉并修整平直，不得用錘擊落。

4）焊接

箱形柱隔板采用CO2氣體保護(hù)焊，CO2氣體純度大于99.5%。其余焊縫采用自動(dòng)埋弧焊。箱形柱在進(jìn)行四條主焊縫自動(dòng)埋弧焊前，接縫兩端裝引弧板和熄弧板。

3.1.2 矩形截面鋼管柱安裝

1）吊點(diǎn)的設(shè)置

柱的截面為箱形，構(gòu)件的剛度較大，根據(jù)工程的具體情況采用兩點(diǎn)吊裝。

2）起吊方法

①基礎(chǔ)驗(yàn)收合格后，即開始鋼柱的吊裝。②起吊時(shí)鋼柱必須垂直，盡量做到回轉(zhuǎn)扶直，根部不拖。起吊回轉(zhuǎn)過程中應(yīng)注意避免同其他已吊裝好的構(gòu)件相碰撞，吊索應(yīng)有一定的有效高度。③第一節(jié)鋼柱是安裝在柱基上的，鋼柱安裝前應(yīng)將登高爬梯和掛籃設(shè)在鋼柱預(yù)定位置并綁扎牢固，起吊就位后臨時(shí)固定地腳螺栓，校正垂直度。鋼柱兩側(cè)裝有臨時(shí)固定用的連接板，上節(jié)鋼柱對(duì)準(zhǔn)下節(jié)鋼柱柱頂中心線后，即用螺栓固定連接板做臨時(shí)固定。④鋼柱對(duì)準(zhǔn)軸線，必須等地腳螺栓固定后才能松開吊索。

3）鋼柱校正

①柱基標(biāo)高的調(diào)整

放上鋼柱后，利用柱底板下的螺母或標(biāo)高調(diào)整塊控制鋼柱的標(biāo)高，精度可達(dá)±1 mm。柱底板下預(yù)留的空隙，可以用高強(qiáng)度、微膨脹、無收縮砂漿填實(shí)。

②第一節(jié)柱底軸線的調(diào)整

鋼管柱安裝時(shí)雙向控制柱體軸線，以防鋼柱偏位或扭曲。

③第一節(jié)柱身垂直度校正

采用纜風(fēng)繩校正的方法,用兩臺(tái)經(jīng)緯儀找垂直。在校正的過程中，不斷微調(diào)柱底板下的螺母，直至校正完畢，將柱底板上面的兩個(gè)螺母擰上，纜風(fēng)繩松開不受力，柱身呈自由狀態(tài)，再用經(jīng)緯儀復(fù)核，如有微小的偏差，再重復(fù)上述過程，直至無誤，將上螺母擰緊。

④柱頂標(biāo)高調(diào)整和其他節(jié)框架鋼柱標(biāo)高控制

柱頂標(biāo)高的調(diào)整和其他節(jié)框架鋼柱標(biāo)高控制采用相對(duì)標(biāo)高安裝。鋼柱吊裝就位后，用螺栓固定連接上下鋼柱的連接耳板，但不能擰得太緊，通過起重機(jī)起吊，撬棍可微調(diào)柱間間隙。量取上下柱頂預(yù)先標(biāo)定的標(biāo)高值，符合要求后打入鋼楔、點(diǎn)焊，限制鋼柱下落?？紤]到焊縫及壓縮變形，標(biāo)高偏差調(diào)整至4 mm以內(nèi)。

⑤第二節(jié)柱軸線調(diào)整

為使上下柱不出現(xiàn)錯(cuò)口，盡量做到上下柱的中心線重合。如有偏差，鋼柱中心線的偏差調(diào)整每次3 mm以內(nèi)。如偏差過大，則分2～3次調(diào)整。

⑥第二節(jié)鋼柱垂直度校正

柱的垂直度校正:采用兩臺(tái)經(jīng)緯儀對(duì)鋼柱的安裝進(jìn)行觀測(cè)。采用無纜風(fēng)繩校正。在鋼柱偏斜方向的一側(cè)打入鋼鍥或頂升千斤頂。

⑦柱－柱節(jié)點(diǎn)的焊接

箱形柱中對(duì)稱的兩個(gè)柱面板要求由兩名焊工同時(shí)對(duì)稱施焊。鋼柱焊接要對(duì)面同時(shí)施焊,以防止鋼柱在焊接過程中因溫度應(yīng)力產(chǎn)生變形扭曲。

3.2 自密實(shí)混凝土施工操作要點(diǎn)

1）在第一節(jié)柱安裝完畢后,即可進(jìn)行柱底灌漿。澆筑時(shí)管內(nèi)不得有雜物和積水，先澆筑一層100～200 mm厚與混凝土強(qiáng)度等級(jí)相同的水泥砂漿，以防止自由下落的混凝土粗骨料產(chǎn)生彈跳。

2）泵管出料口需伸入鋼管內(nèi)，利用混凝土下落產(chǎn)生的動(dòng)能來達(dá)到混凝土的自密實(shí)。

3）當(dāng)拋落的高度不足4 m時(shí)，用插入式振搗棒密插短振，逐層振搗。振搗棒垂直插入混凝土內(nèi)，要快插慢拔,振搗棒應(yīng)插入下一層混凝土中5～10 cm。振搗棒插點(diǎn)按梅花形均勻布置，逐點(diǎn)移動(dòng)，按順序進(jìn)行，不得漏振，每點(diǎn)振搗時(shí)間不少于60 s。管外配合人工木槌敲擊,根據(jù)聲音判斷混凝土是否密實(shí)。每層振搗至混凝土表面平齊、不再明顯下降、不再出現(xiàn)氣泡、表面泛出灰漿為止。

4）除最后一節(jié)鋼管柱外,每段鋼管柱的混凝土，只澆筑到離鋼管頂端500 mm處，以防焊接高溫影響混凝土的質(zhì)量。

5）除最后一節(jié)鋼管柱外，每節(jié)鋼管柱澆筑完，應(yīng)清除掉上面的浮漿,待混凝土初凝后灌水養(yǎng)護(hù)，用塑料布將管口封住，并防止異物掉入。安裝上一節(jié)鋼柱前應(yīng)將管內(nèi)的積水、浮漿、松動(dòng)的石子及雜物清除干凈。

6）當(dāng)最后一節(jié)澆筑完畢后，應(yīng)噴涂混凝土養(yǎng)護(hù)液，用塑料布將管口封住，待管內(nèi)混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后,用與混凝土強(qiáng)度相等的水泥砂漿抹平，蓋上端板并焊好。

4 材料與設(shè)備

4.1 主要材料

鋼管、混凝土、電焊條、氧氣乙炔、石棉布、防粘膠帶。

4.2 主要設(shè)備

手工電弧焊機(jī)、CO2氣體保護(hù)焊、100 m鋼卷尺、氣割設(shè)備、鋼纜風(fēng)繩、卡扣、活動(dòng)扳手。

5 質(zhì)量控制措施

1）鋼管柱加工質(zhì)量要求:鋼管柱焊縫外觀不能出現(xiàn)夾渣、咬肉、未熔合、焊瘤、咬邊、燒穿、弧坑等缺陷。切割斷面無裂紋，不能有超過規(guī)定的缺口。鉆孔無飛邊、毛刺，成型良好。結(jié)構(gòu)外觀成型良好，無變形扭曲，表面無疤痕油污等。

2）矩形截面鋼管柱安裝質(zhì)量要求:施工中嚴(yán)格控制鋼管柱定位軸線，測(cè)量偏差小于1 mm，地腳螺栓位移小于2 mm,上柱和下柱扭轉(zhuǎn)小于3 mm，單節(jié)柱的垂直度小于h/1 000,同一層柱的柱頂標(biāo)高小于5 mm。

3）混凝土密實(shí)性質(zhì)量要求:混凝土澆筑完成后，采用超聲波對(duì)混凝土與鋼管柱間縫隙進(jìn)行檢驗(yàn)，縫隙小于2 mm。

6 安全控制措施

1）鋼管柱吊裝作業(yè)要?jiǎng)澏ㄎｋU(xiǎn)區(qū)域，掛設(shè)安全標(biāo)志，加強(qiáng)安全警戒。吊裝鋼管柱時(shí),吊鉤要確保穩(wěn)固,無虛掛情況。吊裝時(shí)，吊臂下嚴(yán)禁站人。

2）當(dāng)風(fēng)速達(dá)到6級(jí)以上時(shí),吊裝作業(yè)必須停止。

3）鋼柱安裝時(shí),高空作業(yè)人員必須系掛安全帶。

4）澆筑混凝土?xí)r,必須戴絕緣手套，穿絕緣鞋，以防電線、機(jī)械漏電。

5）混凝土澆筑人員要待泵管穩(wěn)定后再進(jìn)行澆筑，以防泵管傷人。

7 環(huán)?？刂拼胧?/h2>

1）混凝土運(yùn)輸車輛應(yīng)保證車況良好，避免在運(yùn)輸過程中發(fā)出很大的噪聲、排放尾氣等。在車輛上料過程中,撒在車身上的各種骨料必須清理干凈，以免撒落在運(yùn)輸?shù)缆飞稀?/p>

2）確?；炷帘盟驮O(shè)備的良好工作狀態(tài)。泵送時(shí)間停頓過長(zhǎng)，泵管易堵塞，從而需要沖洗泵管和敲打泵管，造成浪費(fèi)水資源和產(chǎn)生噪聲。采用自密實(shí)混凝土,避免了振搗棒振搗時(shí)產(chǎn)生的噪聲污染。對(duì)泵送設(shè)備經(jīng)常進(jìn)行維修，避免漏油及排放廢氣過多而污染土地及大氣。

8 效益分析

采用自密實(shí)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)可縮短工期。同普通鋼筋混凝土柱結(jié)構(gòu)相比，鋼管混凝土柱結(jié)構(gòu)省去了混凝土柱子支模拆模的施工工序；減少了混凝土振搗時(shí)間，產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益；節(jié)省了大量模板、木方等周轉(zhuǎn)材料，避免了支設(shè)模板時(shí)產(chǎn)生的噪聲；澆筑自密實(shí)混凝土不需振搗，不會(huì)產(chǎn)生澆筑混凝土?xí)r振搗棒的噪聲,環(huán)保方面取得明顯效果。