鋼管柱混凝土頂升澆筑

郭建力

（北京首鋼建設集團有限公司，北京 100043）

1 鋼管柱混凝土頂升澆筑施工現狀

我國目前大型工業廠房結構隨著施工技術和施工方法的科學發展，大型工業廠房鋼管柱混凝土頂升澆筑施工方法，充分發揮了鋼管和混凝土的材料特性及優點，施工簡便，施工周期短。鋼管柱混凝土頂升澆筑施工就是在鋼管中填充微膨脹混凝土，它具有承載力高、抗震性能好、節約鋼材和施工周期短。

鋼管混凝土頂升澆筑時，由汽車泵將混凝土連續不斷地自下而上呈泉涌狀上升頂入鋼管內，利用汽車泵的壓力將混凝土自下而上擠壓頂升灌入鋼管內，頂升澆筑整根鋼管混凝土柱。無需振搗，密實度好，鋼管混凝土頂升施工不受混凝土養護時間的影響，施工質量優于傳統鋼筋混凝土框架柱的澆筑質量。

2 鋼管柱混凝土頂升澆筑施工背景

大型鋼廠熱軋板材項目主廠房，主廠房南北為A-G跨，1-14線，主廠房柱采用雙肢格構式鋼管混凝土柱，柱肩梁以上柱采用焊接H型鋼組合柱，共42根，下柱采用雙肢格構式鋼柱，鋼柱的規格及壁厚為Ф610mm×14mm雙面螺旋焊接鋼管柱，鋼管內頂升澆筑C40微膨脹混凝土，鋼管混凝土柱柱高13.74m，每米砼量為0.27m3，雙肢鋼柱混凝土澆筑量為7.42m3，總混凝土量為311.64m3。

3 鋼管柱混凝土頂升澆筑施工方法

本工程鋼管柱混凝土頂升澆筑采用商品混凝土，混凝土配合比要根據設計要求，實驗室出具的混凝土配合比確定，為滿足鋼管混凝土頂升澆筑的順利進行，混凝土采用流動性好的混凝土，粗骨料粒徑0.5～3cm，坍落度150～180mm，按照實驗室混凝土配合比摻加一定量的減水劑，以減少混凝土的收縮量。

混凝土進料連接導管應與鋼管柱有一個向上傾斜的角度，角度為45°，進料導管方向向下?；炷另斏凉仓皬倪M料導管口插入軟管吸進約2kg飲用水，頂升混凝土時濕潤鋼管內壁，混凝土頂升開始后，由汽車泵車將混凝土連續不斷的自下而上呈泉涌狀上升頂入鋼管內，泵車壓力將混凝土從鋼管柱底部頂入，頂升澆筑滿整根鋼管柱混凝土免振搗的施工方法。鋼管柱混凝土頂升以溢出鋼管頂部的出氣孔導管為準。關閉防混凝土回流裝置，同時插入4根Ф16mm鋼筋，完成鋼柱混凝土頂升澆筑施工。

混凝土鋼管頂升澆筑完后用敲擊鋼管的方法進行初檢，如有異常則用超聲波檢測，對不密實的部位，采用鉆孔壓漿方法進行補強，然后將鉆孔補焊封牢。

3.1 鋼管柱混凝土頂升澆筑施工流程

導管加工→鋼管柱開孔→焊接導管→安裝防回流裝置→鋼管柱頂開孔、焊接排氣導管→汽車泵車就位→對接導管→檢測塌落度→泵送混凝土→混凝土到頂控壓→關閉防回流裝置→拆解連接導管→混凝土終凝后拆除導管→鋼管柱澆筑開孔處補焊打磨平整。

鋼柱頂部設置的溢流導管起到了排氣、導向溢流、回流補償等幾個方面的作用，本工程鋼管柱在制作時已留設了排氣孔，直徑48mm，溢流鋼管采用φ48*3的鋼管制作，鋼柱頂部焊接排氣導管長度600mm，向上呈45°，以保證有足夠體積的混凝土回流補償，同時在溢流管管端接一根軟管，防止溢流出的混凝土四處噴射，污染已安裝的鋼結構構件。

導管與鋼柱壁夾角為45°，進料導管方向向下，便于混凝土頂升順利進行。導管加工完成后在導管上面用電鉆打孔，每個導管開孔不少于4個孔徑不小于ф18mm。

鋼管柱開孔與焊接，在鋼管柱標高控制在標高+600mm處的部位開設混凝土澆筑口，澆筑口為橢圓形，寬度按汽車泵管直徑大小而定，一般為125mm。鋼管柱開孔必須進行放樣、畫線，在鋼管柱開孔的部位焊接一根150mm長Φ12mm的鋼筋做把手，然后用氣焊開孔。全部切開后，收起切割掉的開口鋼板，編號入庫備用。最后將連接導管與鋼管柱焊接，導管與地面成45°夾角，焊縫高度不得小于導管壁厚，必須滿焊，焊縫質量符合要求（混凝土澆筑進料導管安裝示意圖見圖1）。

圖 1

3.2 鋼管柱混凝土頂升澆筑施工

鋼管混凝土頂升澆筑施工前必須檢查柱頂的開孔排氣情況，并檢查鋼管頂部排氣孔位置的排氣管是否安裝正確，φ48mm鋼管排氣孔鋼管是否與內徑Φ50mm塑料管相連，以防止頂升混凝土施工時混凝土污染鋼管柱及頂鋼板，保證有足夠體積的混凝土回流補償充滿密實。

實施頂升澆筑前，必須要對已運至現場的混凝土的坍落度進行現場實測檢查，要求混凝土的實測坍落度與實驗室配合比坍落度相符一致。現場要設專職人員對混凝土坍落度進行測試，對檢測結果的記錄完整真實。

混凝土頂升過程中，在鋼管柱頂排氣孔處觀察混凝土的澆筑情況，發現混凝土漿連續從排氣控溢出時，立即穩住泵車壓力，保持壓力在2～4min后，檢查鋼柱頂的排氣孔，混凝土有無沉降現象。若無沉降，保持泵送壓力不降的情況下，關閉混凝土回流裝置，插入4根Ф16mm鋼筋，完成混凝土頂升澆筑過程。

混凝土澆筑48h后混凝土強度達到5MPa后進行混凝土澆筑連接導管和柱頂排氣導管的拆除處理。用氣焊將混凝土澆筑連接導管和柱頂的排氣導管切除，將焊渣打磨平整。清理多余的混凝土，然后用切割下來的鋼板將鋼管柱上的孔口補焊，采用坡口焊縫。焊口表面用砂輪打磨平整，刷上防銹漆和面漆。

4 結語

綜上所述，本工程中的鋼管混凝土柱子設計成雙肢格構式鋼柱，與框架鋼筋混凝土柱和普通鋼柱相比，鋼管混凝土組合柱施工節約鋼材，施工簡便，柱鋼管混凝土頂升施工澆筑施工方法、施工優點適合我國的國情和節約減排的要求。鋼管柱混凝土頂升施工方法，能夠適應現代大型工業建筑工程結構發展的需要，符合現代工業建筑工程和施工技術的工業化要求，因而廣泛地應用于大型工業廠房結構中，是大型工業建筑結構中的施工發展方向。