韩鹏宇
中国水利水电第九工程局有限公司，贵州 贵阳 550081
摘要：社会经济的快速发展满足了建筑行业丰富的设计活力需求，更赋予了超高层建筑更完善科学的结构形式，其中以钢管混凝土结构为首的新型组合结构因为具备重量与材料强度性能的优势，在近几年超高层建筑中得到了广泛的推广与应用，但其中混凝土的浇筑质量却成为困扰施工队伍与设计师所面临最直接的难题。故而，本文将针对超高层钢管混凝土的浇筑施工方法进行探究，从材料配比、浇筑技术、凝固搭接和质量校对的方向进行探究，从而确保超高层建筑的箱型钢管柱混凝土浇筑施工有所发展头绪。
关键词：超高层建筑；钢管混凝土浇筑；应用；
前言
现如今，超高层建筑的结构类型多样，框架一核心筒结构尤为常见，而钢管混凝土柱的应用也越来越广泛。对于超高层建筑来说，浇筑钢管柱对混凝土的要求较高，需具有良好流动陛、可泵性、可填充性且强度要高。
一、钢管混凝土柱的结构设计特点
钢管混凝土柱同时具备了钢管和混凝土两种材料的性质，钢管混凝土在轴向压力作用下，钢管的轴向和径向受压而环向受拉，混凝土则三向皆受压，钢管和混凝土皆处于三向应力状态。三向受压的混凝土抗压强度大大提高，同时塑性增大，其物理性能上发生了质的变化，由原来的脆性材料转变为塑性材料。钢管混凝土结构柱的主要优点为：钢管混凝土柱截面比钢筋混凝土柱可减少60％，扩大了建筑物的使用空间。超高层钢管混凝土柱结构抗压和抗剪承载力高。柱子截面减小，自重减小，有利于结构抗震。钢管壁薄便于选材、制造与现场焊接，是施工最为快捷的建筑结构。钢管混凝土柱内的混凝土可大量吸收热能，其耐火性优于钢柱。
二、各种超高层钢管混凝土柱浇筑方式特点分析
1.混凝土吊斗浇筑方式主要特点分析
首先从适用性来说，一般来说该施工作业方法适用于设计最大直径一般在2m以内的钢管柱或者劲性柱，直径大于2m的钢管柱与巨柱考虑到一次浇筑混凝土量过大，不建议使用该浇筑方式。从便捷性来说，采用吊斗浇筑钢管柱对于工人来说操作方式非常简便，施工过程中也无需布设、拆装与清洗管道，且完全杜绝了堵管与爆管的可能性，大大降低了工人的劳动强度。从安全性来说，大型吊斗由于其锥底面积较大，钢构操作平台较狭窄，工人放料与上下安全防护风险很大。从施工速度来说，由于其施工主要依赖大型塔吊，而施工至越高的部位，塔吊吊装的效率越低。
2.布料机浇筑方式的主要特点分析
首先从适用性来说，该施工作业方式在外框具备钢梁与钢柱的项目均普遍适用，但考虑到布料机本身的臂长，钢管柱吊装分段不宜过高，建议控制在3层以内。从安全性来说，采用布料机浇筑钢管柱由于泵管铺设围绕核心筒，架设于结构钢梁之上，存在较大的安全隐患。但相对于吊斗施工，由于工人上部仅考虑振捣作业，安全风险降低。从施工速度来说，以硚口金三角项目为例说明，由于采用高压拖泵设备浇筑，综合考虑现场各项因素影响的前提下，基本浇筑时间可控制在8h以内。施工质量方面而言，与吊斗浇筑存在相同的问题，混凝土高空抛落存在离析的质量风险，钢管柱内气泡也无法释放，砼难以振捣密实。
3.顶升式浇筑方式的主要特点分析
首先从适用性来说，该施工作业方式具备普遍适用性，尤其针对内部设计有劲性构件、隔板或者密集钢筋的钢管柱，但由于涉及钢管表面及腔体内劲性隔板由于需开设灌浆孔与透气孔，前期应与钢结构及设计单位进行沟通，避免现场临时开孔，施工过程中还需对开设孔洞位置进行加强。从安全性来说，采用顶升法施工时人员可全部在下部已施工铺设好楼承板的楼板上施工，不存在高空坠落风险，施工安全隐患大大降低。施工质量方面而言，顶升式施工由于原理是利用泵压将混凝土顶升，不仅能够保证在腔体内劲性构件或钢筋较密集的情况下混凝土密实，还可以通过在钢管柱上开设的透气孔将腔体内空气挤出，施工质量优势明显。
4.打针式浇筑方式的主要特点分析
首先从适用性来说，该施工作业方式与顶升法类似，区别在于由于其施工部位为铺设楼承板上方，因此跨越未浇筑的楼层数相对过大，因此施工中需对其严格进行控制，建议应与设计单位提前沟通，避免钢管柱自由端过高发生偏移。从安全性来说，采用顶升法施工时人员可全部在下部已施工铺设好楼承板的楼板上施工，不存在高空坠落风险，施工安全隐患大大降低。从施工速度来说，基本与顶升法相近，施工速度较快。
三、施工工艺及过程控制的优化
1.原材料的选用和混凝土配比
传统的超高层建筑混凝强度因为施工技术困难导致难以满足建筑需要，故而在原材料的选择和混凝土配比方面应该采取更加科学化的分析，以达到强度高、粘性大和耐腐蚀的综合条件。并且需要根据工程的实际情况进行材料输送方面的考虑，通过反复试验和数据的获取来确定是否符合超高层建筑的使用条件，以避免建筑事故和结构体系问题的出现。
2.钢管柱内混凝土浇筑
钢管混凝土浇筑前，要求施工人员认真熟悉施工图纸及相关施工方案等资料，进行技术安全交底，把握浇筑过程中的关键点，机械、材料准备充分与人员全面到位。在浇筑过程中，前后台间要保持良好沟通，合理调配混凝士运输车辆、浇筑人员，并控制好浇筑速度，混凝土浇筑及间歇时间总和不得超过混凝土的初凝时间，防止混凝土等待时间过长，影响混凝士质量。同一根钢管柱内混凝士应连续浇筑，分层浇筑时不得出现冷接缝，在下层混凝土初凝之前，上层混凝土务必完成浇筑。
3.钢管内钢筋施工
由于在钢管内施工，钢管又被立板、拉筋、横隔板分割，导致钢管内空间小、深度深、空气流动性不好，施工环境差。为了提供良好的施工环境，在施工人员进入钢管安装钢筋前，应先安装通风空调设备，对施工钢管内通风，调节钢管内气温。若钢管柱内纵向钢筋，根据钢管的焊接情况应三层安装一次，由下到上，由里侧向中间进行安装，边安装边加固。安装中采用人工接力传递为主，电动绞车吊运为辅。因设计中未设置箍筋和其他水钢筋，为保证钢管内纵向钢筋在后续施工中不偏位，采取每2m间距设一道水平固定钢筋并与立板焊接成整体的措施。
4.加强对混凝土密实度的检测
钢管混凝土质量问题主要有蜂窝离析、孔洞、脱黏等，钢管混凝士施工是隐蔽工程，对管内混凝士质量无法进行直观检测，所以采取有效的方法对钢管混凝土结构进行质量检测是很有必要的。目前市场上应用较为广泛的钢管混凝土内部检测方法一般有人工敲击法、超声波检测法、钻芯取样法等，另外随着无损检测技术的发展，也出现了冲击反射法、音频检测法等新型检测方法。
四、钢管混凝土外保温施工的建议
超高层住宅在我国近几年的需求中具备着节能要求，并在钢管混凝土结构浇筑完成后需要外保温避免结构应力出现，所以节能体系的构建中需要注意超高层建筑的特性，确保不会出现传统施工技艺中常见的弊端，导致保温层坠落出现意外事故。需采用钢筋龙骨外挂的形式构建保温节能体系，并应该加强成品保温板的材料强度与防火性能，避免因为外挂保温材料的破损或燃烧，引起超高层事故的发生与蔓延。其次，应注意外挂龙骨的相关保护，避免因为腐蚀和物理损伤导致龙骨整体性出现问题，同时在龙骨较长的悬臂一侧，需预设木质垫块，避免钢龙骨与建筑外壁或保温结构出现磕碰，从而导致钢龙骨防锈蚀涂漆磨损或外保温体系结构出现局部凹痕，经受雨水浸透后严重影响保温体系的构建和整体自身强度。最后，建筑层高等关键部位，应将传统保温板替换成耐烧性能A级的防火岩棉等不燃烧材料，一方面能够确保防火分区的准确隔离，更能够保证节能保温体系的完全架构，同时应做好防水涂膜等措施手段，避免岩棉进水导致整体保温体系受到破坏。
结束语
随着科技日新月异的发展，让人类对于建筑的想象也插上了一双翅膀，超高超新、造型新颖独特的建筑层出不穷，它的诞生与发展凝聚着世人的才华，记载着城市的腾飞，因此对于超高层钢管柱混凝土的浇筑方法的研究，无疑是必要且必须的。
参考文献：
[1]李孝贤．超高层钢管柱自密实混凝土顶升关键技术研究与应用，钢结构(中英文)，2019
[2]刘瑞牛．钢管混凝土柱顶升过程中钢管受力研究，施工技术，2019