超高層外包鋼管柱薄殼混凝土施工技術(shù)

徐李傳

摘要：隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，超高層建筑建設(shè)數(shù)量在不斷增加，而其鋼管柱建設(shè)質(zhì)量則是影響超高層建筑質(zhì)量及穩(wěn)定性的重要因素。本文依據(jù)某工程實(shí)例，分析了超高層外包鋼管柱薄殼混凝土施工難點(diǎn)及相應(yīng)措施。

關(guān)鍵詞：超高層;外包鋼管柱;鋼管混凝土;施工技術(shù)

一、 工程概述

某超高層建筑高度達(dá)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(huán)梁+框架核心筒結(jié)構(gòu)。整棟建筑外框柱設(shè)計(jì)為鋼管混凝土，鋼管柱內(nèi)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(shè)計(jì)外包15厘米厚混凝土與主體結(jié)構(gòu)同時(shí)施工，而外包5厘米厚度的混凝土需在主體結(jié)構(gòu)建設(shè)完畢且驗(yàn)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(shù)。

二、施工難點(diǎn)及解決措施

（一）外包高流態(tài)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(wǎng)，混凝土截面尺寸為25毫米，一次澆筑高度可達(dá)到3.3米，混凝土配合比設(shè)計(jì)質(zhì)量則是影響混凝土泵送澆筑質(zhì)量的重要因素，在多次實(shí)驗(yàn)之后，采用以下方案：

1、選用高流態(tài)混凝土配制方案，水泥中使用的是復(fù)合硅酸鹽水泥、直徑為5到10毫米的碎石、細(xì)砂，選用聚羧酸KNF-3B作為高效減水劑。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將水灰比控制在0.52，坍落度控制在23到24厘米，擴(kuò)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(xiàng)目外包混凝土方量較小，泵送位置較多，因此需選擇現(xiàn)場(chǎng)攪拌混凝土方式。

（二）優(yōu)化外包混凝土模板

在此項(xiàng)目中，外包混凝土柱總共有77層，單層最高高度可達(dá)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(zhì)量的同時(shí)，保證其美觀性，則是施工人員選擇外包混凝土模板時(shí)需重視的問題。研究發(fā)現(xiàn)，鋼模板較為堅(jiān)固，加工較為簡單，然而由于鋼模板質(zhì)量較大，并不利于高空運(yùn)輸，且施工成本較高，因此在選用外包混凝土模板時(shí)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(duì)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(xì)石混凝土;其次，針對(duì)層高在3.8米與4.2米以下的區(qū)域，需采用一次配模澆筑施工方式;著呢對(duì)層高在4.5米及以上的區(qū)域，則需分段配模澆筑。

（三）外包超薄混凝土超高泵送技術(shù)

由于鋼管柱外包混凝土厚度較薄，進(jìn)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(xiàn)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(fèi)大量人力、物力，增加企業(yè)成本。由于本項(xiàng)目結(jié)構(gòu)高度達(dá)到317.6米，地上建筑為71層，外包混凝土泵送質(zhì)量則是影響其建設(shè)質(zhì)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(dòng)拖式混凝土泵、8厘米混凝土輸送泵管、特制出料口進(jìn)行施工，其額定泵壓為8兆帕，其泵送高度可達(dá)到120米;

2、在出料口需采用U形泵管構(gòu)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(shè)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(shí)，可選擇低區(qū)、中區(qū)、高區(qū)階段泵送方案。低區(qū)泵站可建設(shè)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(qū)泵站建設(shè)在25層處，高區(qū)泵站建設(shè)在53層處，需注意的是：中區(qū)與高區(qū)泵站需使用施工電梯運(yùn)輸施工材料;

4、為清潔混凝土泵，選用氣洗與水洗結(jié)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(jī)，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(jī)進(jìn)行清潔工作。

（四）控制薄殼混凝土裂縫

由于本項(xiàng)目中圓柱殼體與鋼管柱結(jié)合較為緊密，同時(shí)受到氣溫、濕度等影響，殼體內(nèi)部將形成多種應(yīng)力，致使外包混凝土出現(xiàn)裂縫，進(jìn)而影響鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。因此為保證鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，需采取以下措施：第一，將鋼結(jié)構(gòu)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(qiáng)養(yǎng)護(hù)工作，以免混凝土出現(xiàn)裂縫。

三、施工工藝及關(guān)鍵點(diǎn)

（一）施工前準(zhǔn)備工作

技術(shù)人員需加強(qiáng)對(duì)施工人員的培訓(xùn)，保證施工人員掌握正確施工流程及質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量，加強(qiáng)對(duì)泵送設(shè)備的維護(hù);

（二）建設(shè)操作架

在每個(gè)鋼柱周圍均需建設(shè)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(shè)豎向剪刀撐，操作層需鋪設(shè)木質(zhì)腳手板，操作層底部需掛設(shè)安全網(wǎng)，防護(hù)欄也需掛設(shè)安全網(wǎng);

（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(zhì)量;

（四）鋼板網(wǎng)安裝

施工人員需在鋼板網(wǎng)上依據(jù)相關(guān)規(guī)定與角鋼形成梅花形設(shè)置水泥墊塊，使用扎絲把鋼板網(wǎng)、水泥墊塊固定在一起;

（五）底節(jié)圓柱模定位

施工人員需在樓板上設(shè)置8個(gè)定位點(diǎn)，需保證定位點(diǎn)與鋼管柱表面垂直距離與防火層厚度相同。在任意一個(gè)定位點(diǎn)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(hù)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(jìn)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(zhì)量。

四、結(jié)語：

鋼管柱外包薄殼混凝土屬于新型鋼結(jié)構(gòu)防火防腐技術(shù)，其耐久性明顯優(yōu)于防火涂料。因而為保證鋼管柱外包薄殼混凝土建設(shè)質(zhì)量，需嚴(yán)格控制混凝土配合比、泵送速度及振搗質(zhì)量。

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