鋼混柱頂升泵送混凝土新技術研究

彭秀川

摘要：鋼管混凝土柱頂升灌注混凝土的施工過程，省工、省時、省料，操作簡便易行。泵送頂升混凝土的施工是將自密實混凝土從鋼管混凝土柱的根部緩慢向上頂升，并通過截 止閥、卸壓孔等特殊裝置來完成鋼管內混凝土的順利澆筑。

關鍵詞：泵送；鋼混柱；頂升

一、前言

鋼混柱是一種高強約束柱，具有承載力高、截面小等突出優點，被廣泛應用于高層、超高層建筑結構中。鋼混柱常規的施工方法為：柱身鋼管支撐調直完成后，采用混凝土泵將高強混凝土由柱身鋼管的頂部灌入，直至柱體混凝土灌滿。施工時一般需搭設施工平臺，長時間占用大型吊車或塔吊，并且，由于是高空作業，施工人員極其不安全，且每次澆筑的混凝土量并不大，單位混凝土費用較高，經濟性差。

二 、工藝原理

在鋼管下端的適當位置安裝一個帶閘門的進料支管，直接與泵車的輸送管相連，利用混凝土泵的壓力將混凝土自下而上擠壓頂升灌入柱子鋼管內，直至注滿整根鋼管混凝土柱。鋼管柱頂部設置有排氣孔，以減少泵送壓力。在鋼管柱下部接口連接管上，采用設置有截止閘，防止混凝土倒流發生。

三、施工工藝及操作要點

1、工藝流程

鋼柱開孔焊接短管→安裝截止閥→連接混凝土泵管→混凝土泵送頂升→混凝土溢出停止頂升→關閉截水閥、焊接封管→混凝土終凝后割除短管→補焊鋼管→檢測驗收→資料收集整理

2、混凝土的頂升澆筑

（1）混凝土配合比的選擇

除必須滿足混凝土設計強度和耐久性的要求外，尚應使混凝土滿足可泵性要求，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。在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，可采用壓力泌水試驗結合施工經驗進行 控制，一般10s時的相對壓力泌水率S10不宜超過40% （S10=V10/V140）。

S10——10s時的相對壓力泌水率；

V10一一混凝土加壓至10s時的泌水量；

V140——混凝土加壓至140s時的泌水量。

粗骨料選用最大粒徑與輸送管徑比對碎石不宜大于1：3，對卵石不宜大于1：2.5， 細骨料宜采用中砂細度模數為2.0，同時摻合適量I級粉煤灰，混凝土水灰比宜為0.4？0.6，外加劑可選用高效緩凝減水劑增加混凝土的初凝時間，同時摻入10%的SY-CMA纖維抗裂膨脹劑使混凝土澆灌后微膨脹，以補償收縮達到密實。

（2）對混凝土輸送泵工作壓力的要求

頂升過程中，混凝土在鋼管內呈“泉涌狀”上升，混凝土輸送泵工作壓力與泵產品性能、狀況、泵送高度、泵送水平距離和混凝土坍落度及和易性有關。施工前要根據現場實際水平泵送距離及泵送管路的設置計算壓力損失（見壓力損失換算表2.1），為減少泵送壓力損失，輸送泵與鋼柱間距離不宜過大，以確保輸送泵的有效工作壓力達到 19MPa。

（3）鋼管柱與混凝土輸送管的連接

在距離鋼管混凝土柱底部約800mm處用火焰切割開一個進料口，進料口的尺寸應比 進料短管大3mm，焊接的進料短管采用混凝土泵管制作，焊接時須保證進料短管與鋼管柱向上呈45°，進料短管的出口面呈水平狀態，目的是防止混凝土進入鋼管柱后直接 噴射到管內壁，減小混凝土向上的頂升阻力。進料短管與鋼管柱之間采用焊接，焊縫高度不小于壁厚。為防止施工時進料口處劇烈振動，防止將進料口與鋼管柱之間的焊縫撕裂，在進料短管周圍均勻地加焊加強勁板。

（4）截止閥的制作、安裝

為防止在拆除輸送管時混凝土回流，需在連接短管上設置一個止流裝置，其形式可以是閘板式的，或者是插楔式的。為防止在混凝土泵送頂升澆灌過程中閘板縫漏氣，需用黃油涂縫，或者加設一個密封圈墊在閘板縫內。混凝土泵送頂升澆灌結束后，控制泵壓2？3min，然后略松閘板的螺栓，打入止流閘板，即可拆除混凝土輸送管，轉移到另1根鋼管柱澆筑。待混凝土強度達設計強度的75%后切除連接短管，補焊洞口管壁，磨平、補漆。補洞用的鋼板宜為原開洞時切下的。

（5）卸壓孔

采用泵送頂升澆灌工藝，鋼管柱頂端必須設溢流卸壓孔或排氣卸壓孔。溢流卸壓孔的面積應不小于混凝土輸送管的截面面積，并將洞口適當接高，以方便填充混凝土停止 泵送頂升澆灌后的回落空隙。

（6）頂升澆筑施工

每次澆筑混凝土前（包括施工縫）應先澆灌一層10？20cm厚的、與混凝土強度等 級相同的水泥砂漿，以免自由下落的混凝土粗骨料產生彈跳現象。澆筑過程中，每一根鋼管柱混凝土澆灌最好連續泵送完成，其間不宜停頓。如必須中斷，時間應盡量縮短， 最多不能超過半小時。這樣要求的原因是：如果混凝土在輸送管及鋼管柱內停留時間過長，有可能導致管內混凝土泵不上去，造成工程質量事故。混凝土頂升灌注至鋼管柱頂 部從排氣孔溢出后，輸送泵停止工作，待混凝土沉實約5？6min后，再泵送頂升一次， 當排氣孔溢出混凝土后，頂升灌注混凝土作業即結束。

四、結語

傳統自密實澆筑的混凝土施工的人工費用、混凝土料斗制作費、鋼管柱頂部澆筑作業平臺、塔吊等綜合措施費，與泵送頂升自密實澆筑方法混凝土人工費、鋼管柱根 部澆筑口開孔及澆筑完補焊費用、截止閥制作、頂升法條佳劑量等及泵送費用增加成本等，經綜合測算比較，每層節分別約成本約45%、48%。鋼管柱混凝土單次澆筑量較大，在保證混凝土澆筑質量的前提下施工效率高，使用過程中安全可靠，工序施工合理，效率高，質量保證，提高了結構構件尺寸確定的精確度，工期省，環境影響小，產生了很好的綜合效益。應用本工法，施工快捷，質量可控，節約環保，安全可靠，工期省，經濟效益、社會效益顯著。

參考文獻：

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[2] 謝琪斌；宋志斌；石軍. 鋼管拱無收縮頂升泵送混凝土的研究與應用[J]. 混凝土. 2013-08-27.

（作者單位：晟唐偉業建設集團有限公司）