大跨度不規(guī)則型鋼桁架體系斜柱液壓頂升施工技術(shù)

龔云飛

摘 要：近年來(lái)，隨著大環(huán)境下建筑業(yè)的不斷發(fā)展，為滿足場(chǎng)館類等特殊造型建筑物施工的需求，鋼結(jié)構(gòu)憑借自身的優(yōu)越性在建筑行業(yè)被廣泛推廣。鋼結(jié)構(gòu)作為建筑結(jié)構(gòu)的新要素，其質(zhì)量的可靠性和技術(shù)的專業(yè)性成為建筑工程安全和質(zhì)量的重要保障。鋼混結(jié)構(gòu)在發(fā)揮型鋼混凝土結(jié)構(gòu)良好的穩(wěn)定性、防火性、抗側(cè)性和抗震性能的同時(shí)，且擁有巨型結(jié)構(gòu)，使用功能的靈活性和主、次結(jié)構(gòu)傳力明確、利于抗震等優(yōu)點(diǎn)被廣泛使用。而大跨度不規(guī)則型鋼桁架體系下斜柱壓漿施工技術(shù)，既是鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)安裝焊接的難點(diǎn)，也是土建專業(yè)混凝土施工的難點(diǎn)。筆者結(jié)合自己參與的實(shí)際工程，旨在探討大跨度不規(guī)則型鋼桁架體系斜柱液壓泵頂升法施工技術(shù)及施工中的注意事項(xiàng)，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：規(guī)則型鋼桁架體系;斜柱;液壓頂升法

中圖分類號(hào)：TU745.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1064（2021）04-003-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.04.002

1 工程概況

某美術(shù)館新館項(xiàng)目建筑總面積約9.73萬(wàn)m2，其中計(jì)容建筑面積43 384.46m2，不計(jì)容面積53 891.44m2（含地上架空層面積8 651.34m2，美術(shù)館地下室22 021.5m2，結(jié)建地下室面積23 218.6m2）。建筑呈現(xiàn)不規(guī)則的回字形平面，回字形平面中部為中央大廳，主屋面標(biāo)高為31.8m，中央大廳部分屋面標(biāo)高為43.35m。該工程地下兩層為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，地上四層為鋼筋混凝土筒體-鋼桁架結(jié)構(gòu)，其中央大廳鋼結(jié)構(gòu)位于該項(xiàng)目軸線9～14軸/H～M軸，為鋼框架結(jié)構(gòu)體系，投影長(zhǎng)度42.2m，寬度29.6m，最大高度39.3m，最大跨度25.2m，共6層。某美術(shù)館新館效果圖、某美術(shù)館新館鋼結(jié)構(gòu)三維圖如圖1所示。

如圖1所示，出地下室頂板后鋼柱共分為6段，12～14軸鋼柱為圓管鋼斜柱，斜柱與地面夾角76°～89°。其余鋼柱為直箱形柱和直圓管柱;鋼梁共6層，標(biāo)高12.55m～39.3m。中央大廳主結(jié)構(gòu)在2、3、4層分別與外圈桁架3、4、5層連接。中央大廳鋼結(jié)構(gòu)軸測(cè)圖、中央大廳鋼結(jié)構(gòu)立面圖如圖2所示。

2 施工重難點(diǎn)分析

3 斜柱液壓泵頂升法施工

通過(guò)表1及重難點(diǎn)分析，該部位斜柱灌心可采用地泵輸送混凝土施工，但需要做大量臨時(shí)加固措施，處理加固措施與鋼構(gòu)件碰撞等復(fù)雜問(wèn)題。由于該工程工期緊、任務(wù)重，且考慮施工成本等問(wèn)題，選擇液壓泵頂升法進(jìn)行斜柱灌芯。保持與鋼構(gòu)專業(yè)溝通，當(dāng)鋼構(gòu)專業(yè)準(zhǔn)備安裝3GKL11-4和3GKL16-2之前，配合鋼構(gòu)專業(yè)在斜柱最大彎矩與鋼梁交接3GKL16-2鋼梁下部設(shè)置200t臨時(shí)塔架支撐，以便形成穩(wěn)定框架，同時(shí)防止斜柱灌芯時(shí)自重增加構(gòu)件下?lián)稀?/p>

3.1 準(zhǔn)備工作

為防止混凝土頂升到頂面時(shí)溢出大面積污染構(gòu)件，且保證灌芯混凝土收縮后與注定截面蓋板下標(biāo)高在同一高度，封閉柱頂處預(yù)留泵車膠管位置，在其周圍等距開(kāi)設(shè)4個(gè)φ100mm的孔，外焊φ125mm鋼管（長(zhǎng)120cm），用δ=12mm鋼板作加勁板，鋼管垂直截面向上，作排氣出漿孔減小混凝土在圓管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的空氣阻力[1-5]。

在距圓管混凝土柱底部300mm～500mm（標(biāo)高為+1.450～+1.650）處開(kāi)一個(gè)Φ145mm圓孔，清除柱底積水、雜物，與樓板面保持水平安裝長(zhǎng)約1 000mm，且已在625mm處焊接600mm×600mm加勁板的連接管，伸入圓管柱600mm，將加勁板與圓管柱焊接牢固并進(jìn)行探傷。連接板另一端端部設(shè)置止流閥子夾板，與已焊接液壓泵輸送管連接管的U型槽式母夾板采用高強(qiáng)螺栓鏈接，連接管直徑必須小于液壓泵輸送管直徑，此連接管端頭與液壓泵輸送管端頭之間用專用高壓卡具連接。開(kāi)孔位置主視圖如圖3所示，泵管連接形式示意圖如圖4所示。

開(kāi)洞（澆注孔）尺寸需與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備核對(duì)，割下部分留做補(bǔ)洞使用。

澆筑前，計(jì)算好單根柱混凝土量，待所需混凝土運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)后方可進(jìn)行頂升（從混凝土拌合至開(kāi)始頂升的時(shí)間應(yīng)控制在混凝土初凝前），防止所需混凝土在運(yùn)輸過(guò)程中耽擱造成頂升中斷，并及時(shí)做好混凝土坍落度及坍落擴(kuò)展度的檢測(cè)。

3.2 液壓頂升混凝土

混凝土按實(shí)驗(yàn)室提供的配合比拌合，粗骨量及細(xì)集料需經(jīng)過(guò)100mm篩網(wǎng)，以防止大顆粒進(jìn)入液壓泵管造成堵管。在液壓泵輸送管與截止閥連接管連接前，泵送砂漿用以潤(rùn)滑輸送管道，并把該部分砂漿清除干凈后再進(jìn)行圓管柱柱芯混凝土的頂升澆筑。此時(shí)，混凝土罐車仍要低速攪拌，并確保足夠的量以保證每根管道的頂升能連續(xù)完成。混凝土自液壓泵壓入管道的間隔時(shí)間不得超過(guò)45min。對(duì)于因延遲使用所致的流動(dòng)度降低的混凝土，不得通過(guò)加水來(lái)增加其流動(dòng)度[5-6]。

灌芯時(shí)每一工作班應(yīng)留取不少于3組的40mm×40mm×160mm的棱體試塊，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天，其抗壓強(qiáng)度不低于50MPa[7-8]。

灌芯時(shí)緩慢勻速進(jìn)行。灌芯過(guò)程必須保證所有排氣孔孔道內(nèi)通暢。

灌芯使用HBTS60混凝土液壓泵，額定頂升壓力為12.5MPa，灌芯至通氣孔頂部冒出濃漿為止，并且達(dá)到排氣孔排出與規(guī)定稠度相同的水泥漿。為保證管道中充滿灰漿，關(guān)閉止流閥前，應(yīng)保持不小于12.5MPa的一個(gè)穩(wěn)定期，穩(wěn)壓期不少于2min。然后對(duì)鋼管柱每1m設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，采用鐵錘敲擊圓管柱側(cè)面，耳朵貼近變音的方法進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)中若每個(gè)敲擊部位聲音基本一致，再用電鉆在圓環(huán)住封板下表面?zhèn)茹@孔，如發(fā)現(xiàn)封板與混凝土之間沒(méi)有空隙，則證明此液壓頂升混凝土適量，灌芯成功。

混凝土養(yǎng)護(hù)28天后，沿柱底加勁板表面切除外露管道，并進(jìn)行鑿毛，鑿毛深度等于加勁板厚度，并焊接使用事前原位割下的鋼板作為鋼板補(bǔ)足孔口。

4 結(jié)語(yǔ)

從此次工程實(shí)踐可以總結(jié)如下：通過(guò)采取以上液壓泵頂升法澆筑混凝土，該方法澆筑過(guò)程中易于觀察和發(fā)現(xiàn)混凝土質(zhì)量缺陷;在斜柱鋼管側(cè)壁和環(huán)板上設(shè)置排氣孔可有效排除在澆筑過(guò)程中混凝土的氣泡，提高混凝土表觀質(zhì)量和強(qiáng)度;采取無(wú)收縮自密實(shí)混凝土可有效提高混凝土的密實(shí)度。

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