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摘要:钢管混凝土结构是在钢管中填充素混凝土而形成的一种组合结构,是在劲性钢筋混凝土结构、螺旋配筋混凝土结构以及钢结构的基础上演变和发展起来的一种新型结构形式。该结构中,钢管与混凝土协同工作,优势互补,克服了二者单独受力时的缺陷,使其极限承载能力得到大幅提高,延性和塑性性能得到较大的改善,较之其他结构形式具有明显的优势,适应了建筑工程的现代化发展趋势,在实际工程中得到了广泛的应用。
关键词:钢管;顶升;浇筑
1 技术特点
1.1钢管柱安装后,进行钢管柱芯混凝土顶升浇灌施工。安装屋面结构、柱间支撑及吊车梁系统,可以与之同步进行施工。混凝土浇筑速度快,不浪费混凝土,节省时间。
1.2不需搭设高空脚手架,减少高空作业及劳动强度,操作更为简便安全。
1.3钢管是很好的受压杆件,其管壁还是合理的耐侧压模板,施工混凝土时可节省支模、拆模的人工和材料。
1.4钢管是很好的钢筋骨架和劲性承重骨架,施工中可简化施工工艺、节省脚手架、缩短工期、减少施工用地。
1.5混凝土施工无需振捣,依靠顶升挤压自然密实。
2 适用范围
适用于各类建(构)筑物高度大于 1 0 米的钢管柱芯砼的浇灌施工。
3 工艺原理
钢管混凝土顶升浇筑工艺就是在钢管柱的下部(高度便于施工为宜)管壁上开一个比输送管略大的孔洞,用输送管将混凝土输送泵的出口与之连接,利用混凝土输送泵的压力将自密实混凝土通过混凝土输送管及钢管柱下部接口的连接管顶入钢管柱内,利用钢管柱顶部设置的排气孔减少泵送压力,直至管内注满混凝土,采用设置截止闸方法,防止混凝土倒流。
4 施工工艺流程及操作要点
4.1 施工准备
4.1.1 收集有关的规范、标准及资料,其中包括: 《钢结构工程施工及验收规范》 (GB50205)、《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB 50204—2002)、《钢管混凝土结构设计与施工规程》(CECS28:90)、《混凝土强度检验评定标准》(GBT50107—2010)。
4.1.2 编制《钢管混凝土柱混凝土顶升浇筑施工方案》、《焊接作业指导书》
4.2 主要施工方法
钢管混凝土柱混凝土的顶升浇筑。在钢管混凝土柱核心混凝土的顶升浇筑施工中要重点解决好以下几个问题。
4.2.1 准备工作:现场场地应平整,以便于施工机械就位,材料运输畅通。
4.2.2钢结构柱制作期间,在其钢管柱顶部钢板中间设置排气孔,直径大于 80 毫米,周圈设置几个直径等于或小于 6 毫米的小排气孔,以保证钢管柱顶部混凝土充满密实。
4.2.3 在钢管柱高出施工工作面1.0 米左右的位置开设混凝土浇灌口,焊接连接管,连接管与钢管柱之间夹角 45 °~ 60 °,伸入钢管柱内 20~30mm,焊接牢固可靠。连接管长约 1.5 米,其钢管壁厚必须不小于砼输送管壁厚,管径与混凝土输送管相同。混凝土浇灌口连接钢管与钢管柱之间的连接焊缝高度不小于壁厚。
4.2.4 泵送混凝土截流装置。为防止在拆除输送管时混凝土回流,需在连接短管上设置一个止流装置,其形式为闸板式。为防止在混凝土泵送顶升浇筑过程中闸板缝漏气,加设一个密封圈垫在闸板缝内。
4.2.5 柱肢与混凝土输送管的连接。接管端头与砼输送管端头之间用专用高压卡具连接。
4.2.6 泵送混凝土要求,除满足设计强度要求,同时具有良好的可泵性、小水灰比、大坍落度,并要求采用微膨胀混凝土。小水灰比以便于减少混凝土收缩,强度、均匀性均优于普通同强度等级的塑性混凝土;大坍落度、良好的可泵性便于工程施工,保证施工质量。由于混凝土顶升后不振捣,为保证混凝土密实,在混凝土掺加微膨胀剂,使混凝土浇灌后微膨胀,补偿收缩,达到密实。
4.2.7 混凝土浇筑输送泵工作压力的要求实践中一般为10~16Mpa,每一根钢管柱芯混凝土浇灌最好连续泵送完成,在混凝土泵送顶升浇筑作业过程中,不可进行外部振捣,当混凝土中石子从卸压孔洞中溢出以后稳压2~3min方可停止泵送顶升浇筑。等待2~3min后再插入止回流阀的闸板,混凝土顶升浇筑施工完毕。其间不宜停顿,如果必须中断,时间尽量缩短,最多不能超过半小时,否则,由于混凝土在输送管及钢管柱内停留时间过长,有可能导致管内混凝土泵不上去,造成工程质量事故。
4.2.8 混凝土泵送顶升浇筑结束,打入止流闸板后,即可拆除混凝土输送管,转移到另一根钢管柱浇筑。待混凝土强度达70%后切除连接短管,补焊洞口管壁,磨平、补漆。补洞用的钢板宜为原开洞时切下的。