淺談地下工程中鋼管混凝土柱施工關(guān)鍵技術(shù)

陳 軍

(重慶中設(shè)工程設(shè)計(jì)股份有限公司，400025)

淺談地下工程中鋼管混凝土柱施工關(guān)鍵技術(shù)

陳 軍

(重慶中設(shè)工程設(shè)計(jì)股份有限公司，400025)

就鋼管混凝土柱特點(diǎn)進(jìn)行分析，結(jié)合其優(yōu)點(diǎn)分析討論了鋼管混凝土施工中的關(guān)鍵技術(shù)，其中包括空鋼管制作加工以及驗(yàn)收工藝、鋼管混凝土柱柱腳錨固、鋼管混凝土柱構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)拼接和安裝、地下鋼管混凝土柱和混凝土梁的連接以及鋼管內(nèi)混凝土澆筑等。施工人員在施工過程中，除了要根據(jù)相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，同時(shí)還要結(jié)合工程實(shí)際情況，從而使鋼管混凝土柱的優(yōu)勢(shì)被發(fā)揮到極致。

地下工程；鋼管混凝土柱；關(guān)鍵技術(shù)

鋼管混凝土柱的施工主要是先將鋼管安裝，然后進(jìn)行梁、板的施工，最后對(duì)核心混凝土進(jìn)行澆筑。在對(duì)這一工程進(jìn)行施工的過程中，因?yàn)殇摴苄枰袚?dān)梁、板的自重以及施工負(fù)荷，加上對(duì)混凝土進(jìn)行澆筑的過程中，會(huì)產(chǎn)生一定的靜水壓力。因此在鋼管混凝土柱施工過程中鋼管可能產(chǎn)生一定的初始變形。在這種情況下，施工人員要多加關(guān)注。

1.鋼管混凝土柱特點(diǎn)

鋼管混凝土柱主要是將鋼管內(nèi)填入緩凝土的一種組合型結(jié)構(gòu)。鋼管混凝土可以將鋼管以及混凝土兩種施工材料的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮。同時(shí)能夠避免鋼管結(jié)構(gòu)容易變形扭曲的問題。在建筑工程中，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)早就出現(xiàn)，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在高層建筑以及地鐵等工程施工中被廣泛應(yīng)用和推廣，在建筑工程技術(shù)的發(fā)展中起到了推動(dòng)作用。

地下工程中，地鐵站是我國(guó)采用鋼管混凝土柱最早的工程項(xiàng)目。在早期地鐵施工中，采用的是深埋地下多跨結(jié)構(gòu)，并采取明挖法施工。鋼管混泥土柱具有承載力高的特點(diǎn)，因此在地下工程中被廣泛應(yīng)用，其在一定程度上可以減小截面尺寸，并能夠科學(xué)合理的利用地下空間。近幾年，我國(guó)城市中心地區(qū)建設(shè)了不少地下工程，其大多數(shù)均采用淺埋深挖的施工方式。一些具有綜合功能的地下工程所采用的則是蓋挖法，采用這樣的方式可以在很大程度上減少對(duì)地面建筑的影響，當(dāng)土方開挖到底板面標(biāo)高后，就一定要遵循從下到上的順序[1]。因此，需要設(shè)置中間支柱，鋼管混凝土柱是最好的選擇。

2.地下工程鋼管混凝土柱施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 空鋼管制作加工以及驗(yàn)收

地下工程中，鋼管混凝土柱具有截面大的特點(diǎn)，因此制作工藝上和地上建筑相比較為復(fù)雜，其具有較高的技術(shù)含量，也存在著較大的旱縫。在這以情況下，很容易發(fā)生變形。在施工制作過程中，如何保障焊縫質(zhì)量是其中的重點(diǎn)也是難點(diǎn)。為了使混凝土澆筑要求得到滿足，要在鋼管的表面設(shè)置相應(yīng)的孔洞，例如泵送孔、排氣泄壓孔或者澆筑孔等。泵送孔的設(shè)置位置和泵車停放所處的位置之間有著一定的關(guān)系，澆筑孔設(shè)置的位置和澆筑時(shí)的高度有著一定的關(guān)系。另外，應(yīng)當(dāng)將排氣孔設(shè)置在鋼管的頂端位置，這樣可以保證在排壓的同時(shí)填補(bǔ)混凝土的沉降。對(duì)焊縫進(jìn)行焊接的過程中，需要嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行探傷檢測(cè)，對(duì)于不合格的焊縫需要返工。鋼管制作完畢要涂漆防銹。

2.2 鋼管混凝土柱柱腳錨固

對(duì)于地下工程中的鋼管混凝土柱來說，其承載的荷載過大，通常情況下采取大直徑柱作為基礎(chǔ)，在這種情況下可以采用插入式柱腳構(gòu)造，在已經(jīng)埋入的樁內(nèi)鋼管外壁處設(shè)置一定的抗剪連接件，以此增加其的錨固能力。例如，某市地鐵工程中，在鋼管混凝土柱鋼管管壁處焊接200mm的變形鋼筋來充當(dāng)連接件。當(dāng)承擔(dān)的荷載較小時(shí)，可以在柱腳處埋設(shè)地腳螺栓，具體的構(gòu)造應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)來確定。

2.3 鋼管混凝土柱構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)拼接和安裝

因?yàn)樵诘叵鹿こ讨?，鋼管混凝土柱承?dān)較大的負(fù)荷，因此需要采用較大尺寸的鋼管。進(jìn)行拼接時(shí)，需要采用法蘭盤，也可以在施工現(xiàn)場(chǎng)采用高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接。有時(shí)法蘭盤屬于穿心式，也就是鋼管內(nèi)部有著一定寬度的環(huán)板，其主要是為了提升鋼管連接處的強(qiáng)度[2]。在對(duì)鋼管進(jìn)行吊裝之前，需要在柱身上標(biāo)注上、下以及中心線和標(biāo)高，當(dāng)上、下線吻合后，需要對(duì)法蘭盤上的環(huán)板距離進(jìn)行調(diào)整，從而保證鋼管垂直。采用水準(zhǔn)儀對(duì)標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)其和標(biāo)準(zhǔn)要求相適應(yīng)時(shí)，可以將法蘭盤上的螺栓擰緊。地下工程層數(shù)較少，因此鋼管拼接處不多，通常是兩層樓拼接一次，當(dāng)所有鋼管安裝完成后，進(jìn)行統(tǒng)一澆筑。

2.4 地下鋼管混凝土柱和剛健混凝土梁的連接

加強(qiáng)環(huán)梁式節(jié)點(diǎn)以及板件式節(jié)點(diǎn)等。例如某市地鐵施工中，加強(qiáng)環(huán)式采用的是鋼筋混凝土單梁節(jié)點(diǎn)，采用的環(huán)板寬度是200mm，其梁中的鋼筋分別和上、下環(huán)板進(jìn)行焊接，并且在環(huán)板中加入勁肋。

2.5 鋼管內(nèi)混凝土澆筑

為了對(duì)混凝土的收縮進(jìn)行適當(dāng)?shù)膹浹a(bǔ)，使鋼管與核心混凝土能夠共同工作，混凝土類型應(yīng)當(dāng)選用微膨脹型，并且保證坍落度在120-180mm之間。因?yàn)樘涠冗^大會(huì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象，坍落度過小則會(huì)導(dǎo)致粘滯阻力增大，并使泵送壓力受到影響。近幾年自密實(shí)混凝土技術(shù)發(fā)展起來，被很多地下工程采用。一般情況下，核心混凝土澆筑方式主要有導(dǎo)管澆筑法、手工澆筑法、泵送頂升澆筑法以及高位拋落澆筑法等。其中較為常用的是高位拋落澆筑法和泵送頂升澆筑法。

2.5.1 高位拋落澆筑法

高位拋落澆筑法主要是利用混凝土自由下落的動(dòng)力使其達(dá)到密實(shí)目的?；炷翝仓?，首先要清理管壁，以防止?jié)仓|(zhì)量受到影響。為了避免在混凝土自由下落過程中出現(xiàn)粗骨料彈跳現(xiàn)象，需要在混凝土澆筑前放入10-20cm和核心混凝土強(qiáng)度一樣的水泥砂漿。伸入管內(nèi)的出料口長(zhǎng)度要大于或等于2cm，當(dāng)混凝土拋落的高度在4m以下時(shí)，要利用振搗器對(duì)每一層進(jìn)行振搗。

2.5.2 泵送頂升法

泵送頂升法對(duì)混凝土自重以及粘滯阻力的預(yù)防主要是利用泵送壓力實(shí)現(xiàn)的，將核心混凝土自上而下注入鋼管內(nèi)。先利用水泥砂漿潤(rùn)滑管壁，然后進(jìn)行泵送混凝土的灌注，但是不能將其作為泵送的混凝土泵入鋼管內(nèi)部。為了使泵送的內(nèi)部產(chǎn)生的摩擦減小，可以通過排氣孔注入和核心混凝土配合比相同的水泥砂漿進(jìn)行潤(rùn)滑，直到泵送結(jié)束。對(duì)于相同的鋼管內(nèi)，需要進(jìn)行連續(xù)性澆筑，如果必須要停止，間斷的時(shí)間不能比終凝時(shí)間長(zhǎng)。在對(duì)混凝土進(jìn)行澆筑的過程中，應(yīng)當(dāng)有專職人員在旁仔細(xì)觀察，當(dāng)排氣孔產(chǎn)生持續(xù)性溢流，那么泵送即可結(jié)束。這時(shí)將閥門關(guān)閉，等到混凝土終凝后將短管截?cái)?，然后?duì)泵送空和排氣孔中的混凝土進(jìn)行休整，并適當(dāng)?shù)膰娛┧酀{，最后對(duì)鋼管進(jìn)行加板補(bǔ)焊[3]。在地下工程中，層數(shù)較少，對(duì)于鋼管混凝土柱核心混凝土一般使用的是連續(xù)性澆筑，可以不用設(shè)置施工縫。鋼管混凝土柱施工所需機(jī)械如下表所示：

表1 機(jī)械設(shè)備表

結(jié)束語：

鋼管混凝土柱施工技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在現(xiàn)代城市地下工程建設(shè)中，在施工過程中，施工人員要嚴(yán)格按照國(guó)定進(jìn)行下管和灌注，保證按照管柱內(nèi)的混凝土質(zhì)量。注重澆筑流程，防止因?yàn)闈仓缓细駥?dǎo)致鋼管混凝土柱出現(xiàn)質(zhì)量問題。同時(shí)，在施工過程中，要注重鋼管安裝的垂直度、柱內(nèi)混凝土以及焊接質(zhì)量，以保證在工期上和質(zhì)量上可以達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益最佳效果。

[1]王珂,李順群,尹長(zhǎng)權(quán).鋼管混凝土柱定位偏差對(duì)地下結(jié)構(gòu)位移的影響[J].廣西大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,01:165-169.

[2]高強(qiáng),高文皂.逆作法液壓插入鋼管柱技術(shù)在地鐵施工中的應(yīng)用[J].華北地震科學(xué),2015,S1:12-15.

[3]張棟樑.南京南站鋼管混凝土施工技術(shù)研究[J].鐵道工程學(xué)報(bào),2011, 03:109-114.

TU75

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1007-6344（2016）02-0181-01