鋼混柱頂升泵送混凝土新技術(shù)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(shí)、省料，操作簡(jiǎn)便易行。泵送頂升混凝土的施工是將自密實(shí)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(nèi)混凝土的順利澆筑。

關(guān)鍵詞：泵送；鋼混柱；頂升

一、前言

鋼混柱是一種高強(qiáng)約束柱，具有承載力高、截面小等突出優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于高層、超高層建筑結(jié)構(gòu)中。鋼混柱常規(guī)的施工方法為：柱身鋼管支撐調(diào)直完成后，采用混凝土泵將高強(qiáng)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(shí)一般需搭設(shè)施工平臺(tái)，長(zhǎng)時(shí)間占用大型吊車或塔吊，并且，由于是高空作業(yè)，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(fèi)用較高，經(jīng)濟(jì)性差。

二 、工藝原理

在鋼管下端的適當(dāng)位置安裝一個(gè)帶閘門的進(jìn)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(nèi)，直至注滿整根鋼管混凝土柱。鋼管柱頂部設(shè)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(shè)置有截止閘，防止混凝土倒流發(fā)生。

三、施工工藝及操作要點(diǎn)

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(guān)閉截水閥、焊接封管→混凝土終凝后割除短管→補(bǔ)焊鋼管→檢測(cè)驗(yàn)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(shè)計(jì)強(qiáng)度和耐久性的要求外，尚應(yīng)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(qiáng)度、均勻性和凝聚性均優(yōu)于普通同強(qiáng)度等級(jí) 的塑性混凝土。在混凝土中同時(shí)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(yàn)結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行 控制，一般10s時(shí)的相對(duì)壓力泌水率S10不宜超過40% （S10=V10/V140）。

S10——10s時(shí)的相對(duì)壓力泌水率；

V10一一混凝土加壓至10s時(shí)的泌水量；

V140——混凝土加壓至140s時(shí)的泌水量。

粗骨料選用最大粒徑與輸送管徑比對(duì)碎石不宜大于1：3，對(duì)卵石不宜大于1：2.5， 細(xì)骨料宜采用中砂細(xì)度模數(shù)為2.0，同時(shí)摻合適量I級(jí)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(shí)間，同時(shí)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(bǔ)償收縮達(dá)到密實(shí)。

（2）對(duì)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(nèi)呈“泉涌狀”上升，混凝土輸送泵工作壓力與泵產(chǎn)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(guān)。施工前要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際水平泵送距離及泵送管路的設(shè)置計(jì)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(dá)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(gè)進(jìn)料口，進(jìn)料口的尺寸應(yīng)比 進(jìn)料短管大3mm，焊接的進(jìn)料短管采用混凝土泵管制作，焊接時(shí)須保證進(jìn)料短管與鋼管柱向上呈45°，進(jìn)料短管的出口面呈水平狀態(tài)，目的是防止混凝土進(jìn)入鋼管柱后直接 噴射到管內(nèi)壁，減小混凝土向上的頂升阻力。進(jìn)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(shí)進(jìn)料口處劇烈振動(dòng)，防止將進(jìn)料口與鋼管柱之間的焊縫撕裂，在進(jìn)料短管周圍均勻地加焊加強(qiáng)勁板。

（4）截止閥的制作、安裝

為防止在拆除輸送管時(shí)混凝土回流，需在連接短管上設(shè)置一個(gè)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(shè)一個(gè)密封圈墊在閘板縫內(nèi)?；炷帘盟晚斏凉补嘟Y(jié)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(zhuǎn)移到另1根鋼管柱澆筑。待混凝土強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后切除連接短管，補(bǔ)焊洞口管壁，磨平、補(bǔ)漆。補(bǔ)洞用的鋼板宜為原開洞時(shí)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(shè)溢流卸壓孔或排氣卸壓孔。溢流卸壓孔的面積應(yīng)不小于混凝土輸送管的截面面積，并將洞口適當(dāng)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(yīng)先澆灌一層10？20cm厚的、與混凝土強(qiáng)度等 級(jí)相同的水泥砂漿，以免自由下落的混凝土粗骨料產(chǎn)生彈跳現(xiàn)象。澆筑過程中，每一根鋼管柱混凝土澆灌最好連續(xù)泵送完成，其間不宜停頓。如必須中斷，時(shí)間應(yīng)盡量縮短， 最多不能超過半小時(shí)。這樣要求的原因是：如果混凝土在輸送管及鋼管柱內(nèi)停留時(shí)間過長(zhǎng)，有可能導(dǎo)致管內(nèi)混凝土泵不上去，造成工程質(zhì)量事故?；炷另斏嘧⒅龄摴苤?部從排氣孔溢出后，輸送泵停止工作，待混凝土沉實(shí)約5？6min后，再泵送頂升一次， 當(dāng)排氣孔溢出混凝土后，頂升灌注混凝土作業(yè)即結(jié)束。

四、結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)自密實(shí)澆筑的混凝土施工的人工費(fèi)用、混凝土料斗制作費(fèi)、鋼管柱頂部澆筑作業(yè)平臺(tái)、塔吊等綜合措施費(fèi)，與泵送頂升自密實(shí)澆筑方法混凝土人工費(fèi)、鋼管柱根 部澆筑口開孔及澆筑完補(bǔ)焊費(fèi)用、截止閥制作、頂升法條佳劑量等及泵送費(fèi)用增加成本等，經(jīng)綜合測(cè)算比較，每層節(jié)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(zhì)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(zhì)量保證，提高了結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸確定的精確度，工期省，環(huán)境影響小，產(chǎn)生了很好的綜合效益。應(yīng)用本工法，施工快捷，質(zhì)量可控，節(jié)約環(huán)保，安全可靠，工期省，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益顯著。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：晟唐偉業(yè)建設(shè)集團(tuán)有限公司）