超高層外包鋼管柱薄殼混凝土施工技術

徐李傳

摘要：隨著城市化進程的不斷加快，超高層建筑建設數量在不斷增加，而其鋼管柱建設質量則是影響超高層建筑質量及穩定性的重要因素。本文依據某工程實例，分析了超高層外包鋼管柱薄殼混凝土施工難點及相應措施。

關鍵詞：超高層;外包鋼管柱;鋼管混凝土;施工技術

一、 工程概述

某超高層建筑高度達到了318米，地下共有6層，地上共建有71層，采用的是鋼管混凝土柱+鋼筋混凝土環梁+框架核心筒結構。整棟建筑外框柱設計為鋼管混凝土，鋼管柱內澆筑C60混凝土，鋼管柱外包混凝土厚度可分為15厘米與5厘米兩種，鋼管中C60混凝土和人防部位設計外包15厘米厚混凝土與主體結構同時施工，而外包5厘米厚度的混凝土需在主體結構建設完畢且驗收合格之后才可澆筑。本文主要分析5厘米厚外包混凝土施工技術。

二、施工難點及解決措施

（一）外包高流態混凝土配制

本工程中外包混凝土采用的是C20混凝土，且厚度為5厘米，中間配置有鋼板網，混凝土截面尺寸為25毫米，一次澆筑高度可達到3.3米，混凝土配合比設計質量則是影響混凝土泵送澆筑質量的重要因素，在多次實驗之后，采用以下方案：

1、選用高流態混凝土配制方案，水泥中使用的是復合硅酸鹽水泥、直徑為5到10毫米的碎石、細砂，選用聚羧酸KNF-3B作為高效減水劑。實驗發現，將水灰比控制在0.52，坍落度控制在23到24厘米，擴展度控制在54到57厘米，則可保證混凝土符合澆筑施工要求;

（2）由于本項目外包混凝土方量較小，泵送位置較多，因此需選擇現場攪拌混凝土方式。

（二）優化外包混凝土模板

在此項目中，外包混凝土柱總共有77層，單層最高高度可達到15.6米，截面尺寸將變化十多次，怎樣在保證薄殼混凝土澆筑質量的同時，保證其美觀性，則是施工人員選擇外包混凝土模板時需重視的問題。研究發現，鋼模板較為堅固，加工較為簡單，然而由于鋼模板質量較大，并不利于高空運輸，且施工成本較高，因此在選用外包混凝土模板時并不選用鋼模板。

為有效解決這些問題可選用用定型加工木模板：首先，針對圓柱，可選用4片模板組裝在一起，并利用5厘米寬3毫米厚的厚柔性鋼帶將模板固定好。需注意的是：施工過程中需在梁下留有10厘米條帶狀澆筑口，在拆除模板之后需由施工人員在澆筑口位置涂抹細石混凝土;其次，針對層高在3.8米與4.2米以下的區域，需采用一次配模澆筑施工方式;著呢對層高在4.5米及以上的區域，則需分段配模澆筑。

（三）外包超薄混凝土超高泵送技術

由于鋼管柱外包混凝土厚度較薄，進料口與鋼管柱間距不大，若使用輸送泵直接向模板中灌注混凝土，可能出現混凝土外溢或泵管堵塞的問題。若由施工人員人工控制混凝土輸送管道出料速度，需耗費大量人力、物力，增加企業成本。由于本項目結構高度達到317.6米，地上建筑為71層，外包混凝土泵送質量則是影響其建設質量的重要因素。因此，需采用以下方案：

1、在施工過程中，選用HBT40.8.45ES電動拖式混凝土泵、8厘米混凝土輸送泵管、特制出料口進行施工，其額定泵壓為8兆帕，其泵送高度可達到120米;

2、在出料口需采用U形泵管構件將混凝土分流，如此可有效減少出料口位置混凝土輸出量;模板頂部入模位置，需設置入料口，從而把混凝土出料口、木制圓柱模連接在一起;

3、在選擇泵送方案時，可選擇低區、中區、高區階段泵送方案。低區泵站可建設在地下2層中，其主要作用是向地下室、地面建筑25層以下泵送混凝土;中區泵站建設在25層處，高區泵站建設在53層處，需注意的是：中區與高區泵站需使用施工電梯運輸施工材料;

4、為清潔混凝土泵，選用氣洗與水洗結合的清潔方式。氣洗方式主要選用W-2.8/5活塞式空氣壓縮機，利用海綿球清潔輸送管中的混凝土;水洗方式則需使用混凝土泵機進行清潔工作。

（四）控制薄殼混凝土裂縫

由于本項目中圓柱殼體與鋼管柱結合較為緊密，同時受到氣溫、濕度等影響，殼體內部將形成多種應力，致使外包混凝土出現裂縫，進而影響鋼結構穩定性。因此為保證鋼結構穩定性，需采取以下措施：第一，將鋼結構表面基層清潔干凈;第二，合理控制混凝土配制比;第三，合理振搗薄殼混凝土;第四，混凝土澆筑完畢后需加強養護工作，以免混凝土出現裂縫。

三、施工工藝及關鍵點

（一）施工前準備工作

技術人員需加強對施工人員的培訓，保證施工人員掌握正確施工流程及質量控制標準，嚴格控制原材料質量，加強對泵送設備的維護;

（二）建設操作架

在每個鋼柱周圍均需建設雙排操作架（需保證其跨距為1.2米，排距為0.6米，步距為1.5米）。在架體周圍需建設豎向剪刀撐，操作層需鋪設木質腳手板，操作層底部需掛設安全網，防護欄也需掛設安全網;

（三）鋼管柱表面處理

施工人員需使用鋼絲刷將鋼管柱表面銹跡、混凝土流漿清潔干凈，如此才可保證施工質量;

（四）鋼板網安裝

施工人員需在鋼板網上依據相關規定與角鋼形成梅花形設置水泥墊塊，使用扎絲把鋼板網、水泥墊塊固定在一起;

（五）底節圓柱模定位

施工人員需在樓板上設置8個定位點，需保證定位點與鋼管柱表面垂直距離與防火層厚度相同。在任意一個定位點需鉆孔插入鋼筋頭（需保證鋼筋頭伸出板面3厘米），施工人員可利用鋼筋頭確定防火保護層厚度;

（六）混凝土澆搗

C20混凝土在攪拌完畢之后由圓柱模四周進行灌注，需將每層澆筑高度控制在30到50厘米。使用附著式振搗器振搗混凝土，在其無明顯氣泡之后才可停止，通過敲擊鋼管判斷混凝土振搗質量。

四、結語：

鋼管柱外包薄殼混凝土屬于新型鋼結構防火防腐技術，其耐久性明顯優于防火涂料。因而為保證鋼管柱外包薄殼混凝土建設質量，需嚴格控制混凝土配合比、泵送速度及振搗質量。

參考文獻：

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