超高層特殊部位的混凝土施工技術(shù)研究

朱春燕

（甘聒第六建筑工程聢份有限公司，甘聒）

超高層特殊部位的混凝土施工技術(shù)研究

朱春燕

（甘聒第六建筑工程聢份有限公司，甘聒）

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)大中型城市的城市建設(shè)步伐越來(lái)越快。城市中的標(biāo)志性高層建筑不斷聳立,而超高層建筑的施工技術(shù)正是關(guān)鍵之一。

本文首先對(duì)超高層工程的特點(diǎn)，施工難點(diǎn)及其安全、經(jīng)濟(jì)、合理的工程施工方案進(jìn)行分析。然后對(duì)工程施工中關(guān)鍵點(diǎn)的控制進(jìn)行了重點(diǎn)研究與分析，主要研究與分析了超高層泵送混凝土問(wèn)題、核心筒變形控制等關(guān)鍵性問(wèn)題。

超高層；混凝土；施工；泵送

一、超高混凝土泵送施工技術(shù)

超高層泵送技術(shù)具有以下要點(diǎn)：

1、合理布管

布管應(yīng)根據(jù)砼的澆注方案設(shè)置，并少用彎管和軟管，盡可能縮短管線長(zhǎng)度。本工程豎向輸管道布置在管道井處，在墻面上用膨脹螺栓安裝一系列支座，每根管道均由兩個(gè)支座固定。為了減少管道內(nèi)砼的反壓力，在泵的出口要求布置100m長(zhǎng)的一段水平管及若干彎管。

2、合理適用的砼配合比

配合比設(shè)計(jì)的原則是既要滿足強(qiáng)度、耐久性的要求，又要經(jīng)濟(jì)合理，具有良好的可泵性，因此除通常需要考慮的因素外，對(duì)于超高層的混凝土泵送，還必須處理好如水泥用量、粗骨料、坍落度和粉煤灰及外加劑等幾個(gè)方面的因素。

3、保證砼的連續(xù)供給

針對(duì)砼粘性好、凝結(jié)快的特性，為保證砼的均質(zhì)性，攪拌車在向泵機(jī)喂料前先反向高速轉(zhuǎn)動(dòng)20～30s，泵送過(guò)程應(yīng)迅速連續(xù)地進(jìn)行并不停地?cái)嚢?，避免因砼在泵送過(guò)程中滯留過(guò)長(zhǎng)的時(shí)間而造成凝結(jié)堵管的現(xiàn)象。

4、正確掌握泵送方法

壓送前應(yīng)用水充分潤(rùn)濕泵的料斗、泵室、輸送管道等與砼接觸的部分，檢查管路無(wú)異常后方可采用水泥砂漿潤(rùn)滑壓送。開(kāi)始泵送時(shí)泵機(jī)應(yīng)首先處于低速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，注意觀察泵的壓力和各部分工作情況，待順利泵送后方可提高到正常壓送速度。當(dāng)砼泵送困難、泵的壓力突然升高時(shí)會(huì)導(dǎo)致管路產(chǎn)生振動(dòng)，可用槌敲擊管路，找出堵塞的管段，采用正反泵點(diǎn)動(dòng)處理或拆卸清理等方法解決，經(jīng)檢查確認(rèn)無(wú)堵塞后繼續(xù)泵送，以免損壞泵機(jī)。

二、特殊部位的混凝土施工技術(shù)

1、核心筒混凝土施工技術(shù)

核心筒筒壁混凝土澆灌按?長(zhǎng)條流水作業(yè)，分段澆筑，均勻布料，嚴(yán)格分層，均勻上升?的原則進(jìn)行，并有計(jì)劃、勻稱地變換澆灌的起止點(diǎn)和方向，每段澆注時(shí)要從兩邊對(duì)稱澆筑施工，防止結(jié)構(gòu)的傾斜和扭轉(zhuǎn)。、筒體混凝土應(yīng)在同一模板高度內(nèi)連續(xù)澆灌，如必須間歇，其間歇時(shí)間應(yīng)盡量縮短，并應(yīng)在前一層混凝土初凝前將次層混凝土澆筑完畢，不得留置施工縫；因故不能連續(xù)施工而產(chǎn)生的施工縫，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求處理。對(duì)混凝土應(yīng)進(jìn)行仔細(xì)振搗，確保壓實(shí)致密，面層光滑。

當(dāng)中施工最為關(guān)鍵的問(wèn)題是：混凝土配合比設(shè)計(jì)，盡量減少熱效應(yīng)；校直控制；以及模板系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)爬升時(shí)的內(nèi)外筒墻厚變化。由于內(nèi)筒的體形由塔底至塔頂沒(méi)有太大變化，所以輸管道可做直通布置，采用泵送方法進(jìn)行混凝土澆灌。

2、鋼管混凝土施工技術(shù)

（1）原材料要求及配合比設(shè)計(jì)針對(duì)實(shí)際施工條件的限制，此處采用自密實(shí)混凝土新技術(shù)。需要注意的是，自密實(shí)混凝土配合比的設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)滿足泵送、免振的施工要求。

（2）施工工藝流程

①鋼管柱施工工藝

搭設(shè)操作鋼管操作平臺(tái)（經(jīng)安全部門檢查驗(yàn)收）?鋼管中的混凝土表面進(jìn)行鑿毛處理并清掃干凈?吊裝鋼管柱就位對(duì)中?臨時(shí)固定?調(diào)整平面位置及設(shè)計(jì)傾斜角度?鋼管柱對(duì)接焊牢?超聲波探傷檢查?資料報(bào)驗(yàn)?澆筑螺旋斜圓柱鋼管高強(qiáng)混凝土。

②混凝土的澆筑

鋼管混凝土柱的澆筑需在斜撐、環(huán)梁、樓層梁或臨時(shí)支撐等構(gòu)件完成后方可進(jìn)行。為了保證鋼管內(nèi)壁與核心混凝土粘接，澆筑混凝土前必須檢查鋼管內(nèi)是否有雜物和油污。

混凝土下落時(shí)，管內(nèi)空氣能夠排出。鋼管柱吊裝與焊接完畢后，需對(duì)鋼管內(nèi)部進(jìn)行清理，并搭設(shè)混凝土澆注操作平臺(tái)。

由于外筒每根鋼柱與內(nèi)筒的距離沿高度不斷變化，甚至在同一標(biāo)高層亦不相同，所以如果單靠一般泵送系統(tǒng)在外筒的24根柱內(nèi)澆灌混凝土是不可行的，這會(huì)使輸送管道布置困難及裝拆費(fèi)時(shí)。

（3）自密實(shí)混凝土的養(yǎng)護(hù)及質(zhì)量檢查

①混凝土終凝后，可進(jìn)行注水養(yǎng)護(hù)，水的深度宜為 200mm。對(duì)于鋼管外面，應(yīng)當(dāng)采用覆蓋濕潤(rùn)麻袋的降溫措施。

②采用敲擊法全數(shù)檢查鋼管內(nèi)的混凝土澆注質(zhì)量。對(duì)懷疑處，采用超聲波進(jìn)行檢測(cè)，檢查的構(gòu)件數(shù)量不宜小于25%，且不少于3根。

③對(duì)于不密實(shí)的空鼓部位，可采用鉆孔壓漿法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，然后將鉆孔鑲補(bǔ)焊接封密牢固。

三、超高層混凝土核心筒整體變形實(shí)施控制技術(shù)

1、結(jié)構(gòu)自重和施工活荷載作用階段下的變形控制

（1）結(jié)構(gòu)外筒的變形比混凝土核心筒的變形小的多。整個(gè)結(jié)構(gòu)在自重和施工活荷載的作用下，內(nèi)外筒之間由于變形的協(xié)調(diào)，發(fā)生內(nèi)力重分布，以適應(yīng)結(jié)構(gòu)的承載能力。

（2）在計(jì)算和分析中，考慮建筑物自重、溫度變化、混凝土彈性模量、收縮、徐變隨時(shí)間的變化而對(duì)軸向變形產(chǎn)生影響。

（3）建筑物自重的影響。結(jié)構(gòu)自重是造成豎向構(gòu)件軸向變形的主要因素。為補(bǔ)償結(jié)構(gòu)自重引起豎向變形，在混凝土結(jié)構(gòu)中配置相應(yīng)的鋼筋，提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度。

（4）核心筒施工的時(shí)間因素對(duì)工程施工有一定的影響，核心筒的施工時(shí)間越長(zhǎng)，建筑物在自重作用下的軸向變形越小，但是總的軸向變形會(huì)加大。

（5）由于軸向變形壓縮的影響，核心筒結(jié)構(gòu)的底部層高偏低，到達(dá)上面結(jié)構(gòu)施工時(shí)，結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層的層頂標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高不一樣。應(yīng)該依據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，計(jì)算出軸向變形，在底部結(jié)構(gòu)施工時(shí)，預(yù)先留出富裕層間高度來(lái)，最終達(dá)到建筑物的總標(biāo)高高度。

2、溫度效應(yīng)引起的位移變形控制措施

影響高層結(jié)構(gòu)溫度效應(yīng)的因素很多。結(jié)構(gòu)體系、溫差、建筑物高度、梁的剛度、柱的剛度都是影響因素。對(duì)此，關(guān)于溫度效應(yīng)的控制措施如下：

（1）對(duì)結(jié)構(gòu)采取有效的保溫隔熱措施。在溫度變化劇烈的地方采用一些保溫隔熱材料，減小溫度變化引起的溫度應(yīng)力。轉(zhuǎn)換層也應(yīng)注意保溫、隔熱，避免該層過(guò)分通風(fēng)，與其上下層間產(chǎn)生較大的溫差引起溫度應(yīng)力。

（2）采取構(gòu)造措施，適應(yīng)結(jié)構(gòu)溫度變形和內(nèi)力的措施。如混凝土攪拌過(guò)程中，添加少量化學(xué)添加劑，補(bǔ)償混凝土收縮，堵塞毛細(xì)孔。但只靠克服缺陷仍不能完全解決后期溫度變化引起的內(nèi)力，還需采用以下措施：①設(shè)置剛性加強(qiáng)層可在一定程度上調(diào)整豎向構(gòu)件間的不均勻變形；②盡量合理安排施工工期，縮短工期，可減小施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)的溫度變形和內(nèi)力；

3、收縮與徐變引起的位移變形控制措施

對(duì)于超高結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到混凝土徐變收縮引起的豎向變形差，控制結(jié)構(gòu)豎向變形應(yīng)當(dāng)從設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)三個(gè)方面結(jié)合起來(lái)。應(yīng)盡早確定混凝土的配合比及施工方案，方便對(duì)按實(shí)際配合比調(diào)配的混凝土進(jìn)行試驗(yàn)，并不斷修正混凝土徐變和收縮變形的估算結(jié)果；同時(shí)在施工過(guò)程中，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)混凝土收縮和徐變的預(yù)測(cè)值不斷進(jìn)行修正，再處理再設(shè)計(jì)。

在綜合考慮結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，建議從下面幾個(gè)方面考慮：

①提高側(cè)向剛度，減少水平位移。

②在結(jié)構(gòu)合適的位置設(shè)置柔性節(jié)點(diǎn)以適應(yīng)結(jié)構(gòu)的豎向變形差。

③在測(cè)量定位標(biāo)高時(shí)，提前考慮收縮與徐變，依據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行調(diào)整標(biāo)高。以補(bǔ)償內(nèi)外筒的豎向變形差異。

④分別調(diào)整內(nèi)外筒豎向構(gòu)件的配筋率、面積體積比、應(yīng)力強(qiáng)度比，使各個(gè)豎向構(gòu)件的徐變、收縮特性基本一致，從而減小豎向變形差。

四、結(jié)論

超高層建筑的普及使得該方面的建筑技術(shù)重要性日趨顯著。本文分析了超高層混凝土泵送施工技術(shù)，以及對(duì)特殊部位的混凝土施工技術(shù)進(jìn)行了淺析。

高層建筑既是一種社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、文化發(fā)展的產(chǎn)物，又是一種解決當(dāng)代社會(huì)發(fā)展、造福人類、實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一種有效方式，同時(shí)它也是一種涉及經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、技術(shù)、藝術(shù)及多學(xué)科領(lǐng)域綜合成果的一種獨(dú)特建筑現(xiàn)象。本文對(duì)超高層建筑技術(shù)做出的研究，希望能夠?qū)Υ朔矫娴陌l(fā)展有所幫助。

[1] 馬保國(guó)，新型泵送混凝土技術(shù)及施工，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.71～293

[2] 包世華，張銅生，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算·上冊(cè)，北京：清華大學(xué)出版社，2005.1～78

TU556

A

1674-3954（2011）02-0059-02