鋼管柱混凝土逆向灌注施工工法的介紹和應用

羅 建

（宜賓市建設工程質量安全監督站，四川 宜賓 644000）

0 前言

鋼管柱混凝土逆向灌注施工工法是用混凝土輸送泵將混凝土從鋼管柱底部灌入，直至注滿整根鋼管柱的一種混凝土逆向灌注施工方法。與傳統的自鋼管柱上口澆筑混凝土的方法相比，采用本工法，有效地提高了混凝土澆筑質量，節約了施工工期，減少了施工成本。本工法的關鍵技術已申報實用新型專利1 項：《用于逆向澆筑混凝土的開關閥》（申請號：201721094260.5）。

本文以創孵（總部）基地一期PPP 項目-總部城工程為例，介紹了鋼管柱混凝土逆向灌注施工工法施工技術特點及工藝原理，給出了該工法的工藝流程及質量控制措施，對比了該工法與傳統工藝的經濟效益。

1 工程簡介

本項目為創孵（總部）基地一期PPP 項目-總部城工程，位于宜賓市臨港區，總建筑面積約8.3 萬平方米，由數據中心（A 區）、研發展示中心（B 區）、科創大廈A 座（C 區）組成。其中，研發展示中心（B 區）暨宜賓市會展中心采用大跨鋼結構形式，豎向承重構件采用92 根鋼管混凝土柱，本文介紹的鋼管柱混凝土逆向灌注施工工法主要使用在了這一部分豎向構件。

2 工藝原理

在鋼管柱下部設置灌注口，利用混凝土輸送泵的壓力將混凝土自下而上逆向灌入鋼管柱內，直至灌滿整根鋼管混凝土柱，在泵管上設置電動液壓開關閥，便于混凝土澆筑起止的控制，在鋼管柱柱身設置透氣孔及溢漿孔。

3 工藝流程及控制要點

3.1 施工工藝流程

圖4.1 施工工藝流程圖

3.2 構造節點詳圖

圖4.2-1 鋼管柱混凝土逆向灌注泵管支設系統圖

圖4.2-2 電動液壓開關閥大樣圖

3.3 操作要點

3.3.1 鋼柱開孔、焊接短管及穩定支架：

鋼管柱與混凝土出料管的連接，出料管分為向上出料口段及水平段，（預制45°出料管并設置在鋼管柱內），水平段出料管通過電動液壓開關閥與進料管連接，進料泵管的下面設置穩定支架的結構，減小了整個裝置因進料引起的震動。

3.3.2 泵送頂升水或水泥砂漿潤滑管壁

工藝一：先頂升水，用水先代替混凝土進行打壓頂升，至水到柱頂溢出后頂升打壓，柱底部開小孔將水排凈后再焊補上。然后再進行混凝土頂升。

排水時現場需預設排水設施，以免現場將變成水塘。

工藝二：根據鋼管柱內徑及高度確定約1/10 鋼管柱總體積的水泥砂漿方量（為確保砼強度，后續的混凝土級配做適當調整，以確保鋼管柱內混凝土強度等級等同于設計要求），水泥砂漿在前面先行頂升，后續的混凝土緊跟其后。

上述兩點的作用都是為潤滑鋼管內壁，較大程度的減小混凝土與鋼管柱及內襯加勁連接管件的摩擦阻力。

3.3.3 進料泵送頂升：混凝土配合比設計是以滿足可泵性要求，使水灰比小、坍落度大，減少混凝土收縮，強度、均勻性和凝聚性均優于普通同強度等級的塑性混凝土的方式對比試驗進行的。在塑性混凝土中同時摻加減水劑和膨脹劑，可使混凝土拌和物泌水率減小，含氣量增加，和易性改善，從而滿足泵送要求。

施工過程中的關鍵點：頂升混凝土時候混凝土車輛必須全部到位或者不能有間斷，泵車打壓過程中千萬不能中斷，必須連續頂升混凝土至最頂端方可停止。

3.3.4 混凝土溢出后停止頂升：當混凝土溢出后及時停止泵車。

關閉開關閥：混凝土泵送頂升澆筑結束后，控制泵壓2-3min，然后略松閘板的螺栓，打入止流閘板，拆除混凝土輸送管，將鋼管柱殘留的混凝土清洗干凈，待核心混凝土強度達70%后，拆除開關閥。切除連接短管，補焊洞口管壁，磨平、補漆，混凝土養護28 天后，按照規范要求，焊接封頂板。

3.3.5 檢查驗收：請有資質的專業隊伍對鋼柱進行應力波脈沖反射波法和直達波法檢測。 在混凝土泵送頂升同時，需要檢查混凝土的坍落度。

4 效益分析

鋼管混凝土柱混凝土頂升施工綜合技術的經濟效益，除按混凝土的澆筑工程量進行成本分析外，還應對整個工程的經濟效益起決定作用的施工速度、工程質量及社會效益作綜合分析。

1）按總共92 根鋼管柱計算，每根柱66×3.14×（0.45/2）2=10.49 立方混凝土計；采用傳統逐段澆搗法和采用頂升施工法，費用分析如下： a.傳統逐段澆搗法費用：

混凝土振搗費用30 元/m3，計：92×10×30＝27600 元。

每根柱都需開至少4 個振搗孔，開孔及封堵費用計50 元/個：92×4×50＝18400元。

搭設腳手架需要鋼管134960t、扣件30960 個，需要租賃費用22561.6 元。 b.頂升施工法費用：

頂升法施工增加閥門的費用，截止閥每個80 元，單向閥每個25 元，單向閥共164 個，截止閥2 個，閥門費用為：92×25＋2×80＝2460 元。

頂升法施工采用自密實混凝土，其添加外加劑和礦渣粉每立方混凝土成本增加15 元：92×10×15＝13800 元。

開孔、焊接單向閥及焊接封口鋼板等的費用計60 元/個：

92×60＝5520 元。 c.總共節省費用為：

27600＋18400 ＋22561.6－2460－13800－5520＝46781.6 元。

則節約成本（27600＋18400＋22561.6－2460－13800－5520）/（27600＋18400＋22561.6）*100%=68.2%。

2）采用頂升施工法，相比逐段澆搗法，工期縮短約20 天。