采用长柱吊装和无振捣成型的钢管混凝土框架施工------技术交底

采用长柱吊装和无振捣成型的钢管混凝土框架施工------技术交底

钢管混凝土是将混凝土填入钢管内使两者共同工作的一种复合结构材料，它是从螺旋配筋柱发展起来的，兼有钢结构和钢筋混凝土结构的特征和优点，因此钢管混凝土受压构件的承载力大于空钢管与混凝土芯柱承载力之和（约为1.42倍），钢管混凝土具有强度高，刚度大，自重轻，制作简单，吊装方便，施工周期短等显著优点。

青海铝厂生阳极工段工程中，对负载大，振动大的多层多跨工业厂房采用钢管混凝土框架结构。现介绍施工中采用的长柱吊装和抛落无振捣施工工艺。

第1章 工程概况

青海铝厂生阳极工段为由钢管混凝土柱和工字形钢梁组成的高42m的9层多跨框架结构，杯形基础，现浇混凝土楼面，建筑面积近9000m2。

该工程楼层高，垂直荷载大，振动设备多，故在梁柱节点采用穿心钢板和受拉处设加强环，受压处加支托的作法。

第2章 钢管混凝土框架施工工艺

第1节 钢管柱制作

先用1.6m宽、l2mm厚钢板卷焊成外径650mm的短管，按圆周长8等分划中线作为短钢管接长拼装标志。在专门胎具上拼装后吊至高台座上焊接穿心钢板，所有横向和竖向焊缝均双面剖口焊透，并用X射线透视或拍片，按压力容器标准进行检验，抽样拍片近400张，均达到Ⅰ、Ⅱ级焊缝标准。

管柱出厂时，应逐根对几何尺寸及有关偏差进行检查，重点检查牛腿标高及大小，检查合格后用油漆在柱顶及柱底标出四个方向的中心，以方便吊装。

第一段柱长22.63m，水平运输有困难，为此，设计制作了2部台座可旋转的两轮拖车，用汽车牵引，运输管柱十分方便。运输时应两点支承，并按吊装平面就位，放置时要求垫平以减少管柱的翘曲变形。

第2节 长柱吊装

在多层装配式框架结构施工中，混凝土柱的制作和吊装一般是1层1节，也有2~3层1节的，主要取决于起重机的能力，同时避免柱子过长时吊装出现裂缝。而钢管柱重量轻，刚度大，只要起吊能力可能，加大柱的吊装长度，减少柱的接头，对提高安装效率是十分有利的。在研究了长柱吊装的可能性后，根据现场起吊能力，把42m高的框架柱分为3段吊装。第一节长度为22.63m，重约7t，钢管柱的运输采用汽车牵引可旋转两轮拖车进行，并按吊装平面就位。钢管柱吊装采用单点起吊，用履带式吊车一次立起。由于柱较高，柱就位后用缆风绳临时固定，同时用2台经纬仪校正固定。第一节柱子全部立好后，先吊装顶层主梁，以保证各管柱的稳定性和框架几何尺寸的准确性。然后自下而上逐层安装各层钢梁构成空间框架，最后再施工混凝土楼板。

长柱吊装打破了以往框架分层施工的老框框，把钢管柱高空拼接转到了地面进行，既加快了进度，又保证了质量。第一节柱高度范围内设计有5层梁板，便于组织立体交叉作业，加快了主体结构的施工进度。

第二节管柱的吊装是在施工完五层的主、次梁以后，利用顶层主、次梁铺平台板施工管芯混凝土后进行的，此时下部柱梁全部构件安装完毕，形成独立体系，已具有足够的空间刚度和可靠性。上段柱的安装依靠塔吊对中校正，在完成第一道焊缝后方可脱钩，然后补焊至设计要求。

第3节 混凝土抛落无振捣成型工艺

长柱吊装的主要问题是如何施工管芯混凝土。国内目前钢管柱管芯混凝土的施工方法主要是振捣法。管径较小时采用附着式振捣器；管径较大且管内元穿心钢板时采用平板振动器改制的锅底形振捣器。生阳极工段钢管柱直径为650mm，与梁接头处的柱内设有十字穿心钢板，因此上述两种方法都不适用。

施工中采用大坍落度混凝土高位抛落无振捣成型施工管芯混凝土工艺，并解决了管柱内有十字穿心钢板时采用混凝土抛落无振捣工艺这一技术难题。

高位抛落元振捣工艺的关键是选好配合比和坍落度，以保证管芯混凝土的密实性、均匀性，以及在施工中不分层、不离析，并满足设计强度要求。抛落法是依靠混凝土成团落下的巨大冲击动能使混凝土密实的，所以要求有一定的抛落量，并保证混凝土一次成团落下。通过反复试验，多次调整确定了最佳配合比。每立方米混凝土用水泥400kg，水160kg，砂700kg，石子1100kg，FDN2.8kg。混凝土的水灰比为0.4，砂率为39%，坍落度为15~l8cm。

下段柱管芯混凝土浇灌口标高为2l.38m，在已安装好的主、次梁上搁置跳板，作为浇灌混凝土的操作平台，在柱上口处安装混凝土受料斗。机动小翻斗车把混凝土从搅拌站运至塔吊附近，倒进料斗，再由塔吊将料斗提升至受料斗，打开料斗门，将混凝土一次抛下去，受料斗起导向作用，使混凝土集中抛落。在实际施工中料斗容量为0.7m3（两机动翻斗车）。混凝土落下时管柱柱身抖动，附近地面引起振动，说明成团抛落的混凝土产生了较大的动能。超声检测表明混凝土的质量和强度较好，说明在巨大动能冲击下混凝土较密实。从理论上讲，抛落量越大越好，冲击动能越大，混凝土密实性越好。

下段柱距上口6m以内不抛落混凝土，留待上柱吊完后最后抛落，每段柱要求连续浇灌不留施工缝。第一节柱均一次浇灌，在其上部两节柱施工完毕和顶层钢梁吊装完后，再进行第二次混凝土抛落，上部6m用插入式振捣器振捣密实。

采用抛落无振捣成型工艺，42m高柱分2次浇灌混凝土，免去了传统的振捣成型工艺，使混凝土管芯浇灌工序极度简化，提高工效15倍以上。

第3章 对管芯混凝土质量的检测

钢管混凝土柱采用抛落无振捣工艺浇灌的管芯混凝土，其质量检测很重要。生阳极工段中由中国有色金属总公司兰州建研所对管芯混凝土用超声波探伤仪进行14d和28d龄期的检测。

超声检测结果表明，14d、28d钢管柱声速值均大于4.114km/s，超声纵波没有绕射现象，波形没有畸变，说明管内混凝土密度均匀，28d强度满足设计要求。

第4章 结语

钢管混凝土柱框架结构是一种很好的结构形式，管柱强度高，刚度大，自重轻，吊装方便，施工周期短，深受施工单位欢迎，是一种很有发展前途的结构体系。

采用长柱吊装法，为立体交叉作业提供了工作面，加快了主体结构的施工进度，是缩短工期的决定性因素，但吊装方法有待改进，以提高吊装效率。

在有穿心钢板的构造形式下成功地采用了抛落无振捣成型工艺，使浇灌管芯混凝土程序大大简化，工效大幅度提高，把国内混凝土施工工艺又推进了一步。今后应在配合比上进一步探索，以降低水泥用量。

用超声波探伤仪对管芯混凝土密实度进行检测，取得了大量数据，工业性试验后建立了R~V测强基准表达式，运用统计方法处理数据来判断混凝土的密实度，并用公式推算混凝土抗压强度，比较科学，操作方法简单。