高空钢管混凝土立柱施工工法

高空钢管混凝土立柱施工工法1前言高空钢管混凝土立柱能适应大跨、高耸、重载等条件，符合现代施工技术的工业化要求，广泛地应用于大跨度拱桥和空间结构。XX路桥建设集团有限公司承建的XX大桥工程，拱上结构采用梁柱式，立柱采用钢管混凝土,并根据高度,采用φ600×10mm和φ800×12mm两种钢管。针对钢管制作、安装、高空混凝土浇注质量难以控制的特点，组织技术攻关，反复改进，并成功地解决了这些难题。通过实践，总结编写本工法。2工法特点在传统施工工艺的基础上，针对高空钢管混凝土立柱的加工、定位、安装方式及流程进行了优化；自密实混凝土采用立式高位抛落免振捣法，大大缩短了钢管立柱安装、混凝土浇捣等过程的时间。采用柱底定位环及限位板技术，使操作更方便，安装更精准快捷，施工质量更可靠。钢管立柱采用岸上组对，拼装成整体排架形式，利用现有缆索吊装设备进行整体吊装，使接头焊缝质量得以充分保证。在寒冷地区，可以冬季安装钢管骨架，春天浇筑混凝土，施工不受季节限制和天气影响。3适用范围本工法适用于高空钢管混凝立柱的施工。本工法中的钢管混凝土是指在圆形钢管（直径600mm～800mm）内填灌混凝土的钢管混凝土结构。4工艺原理采用计算机辅助下料，控制钢管卷制质量；严格保证管端平面与管轴线垂直，控制焊接变形。每一组立柱为一个安装节，利用千斤顶调整垂直度，确保钢管形心位置及垂直度满足设计和规范要求；立柱安装完成后浇筑混凝土。利用内衬管和预埋限位板辅助定位，安装时利用自制工具实时监测、调整；提前测量立柱底高程，在岸上准确加工立柱长度，保证立柱安装质量和精度。钢管立柱采用自密实混凝土，利用立式高位抛落法施工；根据工艺要求进行混凝土配合比设计。5施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程5.1.1钢管立柱制作工艺流程计算机辅助下料、调直→定型切割→钢管卷制焊接→校正→剪力环、内衬管等构件组装→完工报验→喷砂打磨、防腐处理、标记→检验合格出厂。5.1.2钢管立柱安装工艺流程拱肋安装完成后测量立柱位置与标高→在岸上将运至现场的立柱节段组拼成整体→根据立柱底标高截好立柱长度→安装立柱排架→检查立柱轴线、垂直度、标高→焊接→检查、验收→混凝土浇筑。5.2操作要点5.2.1钢管立柱制作要点1.计算机辅助下料、调直：应根据工艺要求预留制作和安装的焊接收缩量，以及制作时切割、刨边和坡口等加工余量。放样和样板（样杆）的允许偏差应符合表5.2.1-1的规定，号料的允许偏差应符合表5.2.1-2的规定。表5.2.1-1放样和样板（样杆）的允许偏差项目平行线距离和分分段尺寸对角线差宽度、长度直径加工样板的角度度允许偏差±０.５ｍｍ１.０ｍｍ±０.５ｍｍ±０.５ｍｍ±２０′表5.2.1-2号料的允许偏差（ｍｍ）项目零件外形尺寸直径允许偏差±１.０±１.０2.定型切割：钢材切割面或剪切面应无裂纹、夹渣、分层和大于1mm的缺棱。气割前应对切割区域表面除锈，气割后应清除熔渣和飞溅物。用自动切割机下料切割，切割后均需清除毛刺。气割的允许偏差应符合表5.2.1-3的规定，机械剪切的允许偏差应符合表5.2.1-4的规定。表5.2.1-3气割的允许偏差（ｍｍ）项目零件宽度、长度度切割面平面度割纹深度局部缺口深度允许偏差±3.００.０５ｔ，且不大大于２.００.3１.０注：ｔ为切割面面厚度。表5.2.1-4机械剪切的允许偏差（ｍｍ）项目零件宽度、长度度边缘缺棱型钢端部垂直度度允许偏差±3.０１.０２.０3.钢管卷制焊接：卷管方向应与钢板压延方向一致。在卷板过程中，应注意保证管端平面与管轴线垂直。卷压钢板时，应及时调整上滚间隙，减少钢板变形误差。钢管卷制后应在管端打上十字轴线并作标记。由于板材尺寸限制，有时需要进行钢板对接，组对应在托架上操作。对接时应严格保持焊后钢板平直。焊接时，除控制几何尺寸外，还应控制焊接变形，焊接宜采用分段反向顺序，分段施焊应保证对称，并预留对接间隙，以抵消收缩变形。4.校正:切割后出现变形的部位，要矫正其平直度。矫正后的钢板表面，不应有明显的凹面或损伤，划痕深度不得大于0.5mm，且不应大于该钢板厚度负允许偏差的1/2。钢管焊接成型后，为消除焊接变形，应采用机械矫正，直至达到尺寸精度要求。钢材矫正后的允许偏差应符合表5.2.1-5的规定。表5.2.1-5钢材矫正后的允许偏差（ｍｍ）项目1ｍ范围内钢板的的局部平面面度型钢弯曲矢高t≤14t>14允许偏差１.5１.０l/1000且不不应大于5.05.剪力环、内衬管等构件组装：所有焊接面须按要求打磨，打磨范围要求：焊缝边缘每边30～50mm，并不得有大于1mm的局部缺口，检验合格后组装焊接。5.2.2钢管立柱的现场安装要点1.测量钢管立柱轴线尺寸与标高：在立柱底座上确定立柱钢管的中心点和立柱钢管的外边线；焊接定位板及底座内支撑。2.定位：用缆索吊装设备将立柱排架吊运至安装部位上并紧靠已焊接的定位板，对轴线、标高及垂直度进行调整后，焊接定位板固定立柱。1）根据施工图及规范复检需安装钢柱的质量，合格后进行焊接。钢管立柱安装的允许偏差符合表5.2.2-1的规定。表5.2.2-1钢管立柱安装的允许偏差（mm）项目允许偏差定位轴线的偏差差5.0立柱顶基准点标高+5-8翘曲失高10.0立柱垂直度10.02）吊装设备与方法：吊装利用现场施工用的缆索吊装设备机，缆索吊装设备起吊能力能满足起重要求，采用两点捆绑垂直起吊。3.钢管立柱轴线、垂直度、标高校正垂直度控制用2台全站仪在相互垂直的两个方向观测，为方便观测，先行在立柱排架钢管上沿立柱轴线弹出一条直线。观测时，全站仪对中于立柱轴线，十字竖丝对准柱底处直线点，观测者由柱底从下向上观测柱身直线，同时指挥安装人员调整顶拉杆，直至观测直线与全站仪竖丝重合。4.焊接及检验1)施工现场对接焊采用人工焊，接口焊缝为全熔透一级焊缝，分次焊满，减少焊接变形。焊接过程中，易产生较大的焊接残余变形，导致垂度偏差。因此，采取措施如下：每根立柱焊缝固定焊工，以明确责任；对称施焊；严格控制同类型焊机及焊接电流等参数；2)钢管立柱施焊前焊条需烘焙，并保温2小时后方可使用。施焊时焊条应放在电热保温筒内，随用随取。3)钢管立柱安装完毕后，应对柱身垂直度进行复测，并做好记录。若有偏差，可采用花篮螺丝与钢丝绳进行校正，将钢管立柱的垂直度偏差校正至规范允许范围内。4)用超声波对焊缝内部质量进行100%检查，若有缺陷，用气弧刨将缺陷清理掉，然后对焊缝进行修补。且外观质量达到一级焊缝标准。5)焊后打磨、校正及检查；焊后，要将焊缝周围的飞溅、焊疤等打磨干净；采用超声波对焊缝进行检查。焊后，检查立柱的垂直度，若有偏差，可采用花篮螺丝和钢丝绳，将钢柱的垂直度偏差校正至规范允许范围内。钢管构件外形尺寸的允许偏差应符合表5.2.2-2的规定。表5.2.2-2钢管构件外形尺寸的允许偏差（mm）项目允许偏差检验方法图例直径d±d/500±5.0用钢尺检查构件长度I±3.0管口圆度d/500,且且不大于5.0管面对管轴的垂垂直度d/500,且且不大于33.0用焊缝量规检查查弯曲矢高I/500,且且不大于5.0用拉线、吊线和和钢尺检查查对口错边t/10,且不不大于3..0用拉线和钢尺检检查5.钢管立柱顶临时盖板防护钢管立柱吊装施焊后，在立柱顶加临时盖板，预防雨水及杂物进入。6.检查、验收：钢管立柱焊接完毕检验合格后，根据有关数据做好施工记录，由项目部复检后交监理等相关单位，验收合格后进行下一道工序。7.钢管内自密实混凝土浇注1)立式高位抛落免振捣法：将自密实混凝土从高处自由抛落到钢管内，利用混凝土从高位落下时产生的动能达到振实混凝土的目的，从而加快钢管混凝土的施工进度。此法的关键技术是混凝土的配合比设计，流动性、抗离析性、填充性等工作性能须满足工程需要；自密实混凝土的配合比、生产、运输、施工等均须符合《自密实混凝土应用技术规程》（CECS203:20XX）的要求。2)钢管立柱顶混凝土处理：混凝土浇至钢管顶端，清除顶部浮浆之后，继续浇注混凝土至钢管顶端并使其稍微溢出；在盖梁吊装前，将混凝土表面凿毛，以便与盖梁预留空中新浇混凝土结合良好。3)钢管混凝土泌水与空鼓现象的处理：钢管的密闭性使混凝土中水分无法析出，造成泌水现象；混凝土在硬化过程中的收缩，也易导致管壁与混凝土粘结不紧密，造成空鼓现象。针对以上问题，在配合比设计中采取以下措施：严格控制碎石级配，钢管混凝土所有碎石必须是5～30mm连续级配；确定水灰比为0.4，坍落度为180mm。在混凝土中掺入适量的微膨胀剂配制成补偿收缩混凝土，并掺入高效减水剂，增强混凝土的粘聚性与和易性，减小用水量。混凝土原材料称量的允许偏差：水泥、掺合料为±1%，粗、细骨料为±2%，水为1%，外外加剂为±0.5%。为了保证钢管立柱内混凝土密实度，避免出现空洞等缺陷，浇筑速度不宜太快，每次抛落量在0.25m³左右。钢管内混凝土的浇注质量，可用敲击钢管的方法进行初步检查，如有异常，则应用超声波检测。对不密实的部位，应采用钻孔压浆法进行补强，然后将钻孔补焊封固。5.3施工管理及劳动力组织5.3.1施工管理该工法实施时，应提前做好充分技术准备，在工程开工前，就应完成专项施工方案的编制、审核、交底等工作，必要时还应进行方案的论证。在钢管立柱制作过程中，应加强对制作厂家的管理，保证加工的质量；钢管立柱的运输、堆放等也须按规定的程序执行；混凝土的配合比，应结合工程特点和浇筑方式，委托专门的试验单位进行设计，并严格按配合比施工。钢管立柱的制作、运输、堆放、安装及混凝土的浇捣等过程，由项目技术负责人统一指挥，且分派专人负责各工序。5.3.2劳动力组织劳动力组织情况表厂内制作/每班班现场安装/每班班工种人数工种人数气割下料工2名装配工2名卷管、拼装工16名电焊工3名电焊工6名测量工2名辅助工8名电工2名钳工5名缆索吊装人员22名电工1名混凝土工18名质检员2名施工员3名技术人员2名专职安全质量员员3名（含1名探伤伤员）合计42556材料及主要机具设备6.1材料6.1.1主材本工程钢管立柱的钢材采用Q345qc。6.1.2焊材1.手工焊条选用E50型（J5XX）；2.埋弧自动焊选用H80MnA焊丝+HJ431焊剂；3.二氧化碳气体保护焊采用ER50型。4.常用的钢材焊接用焊条、焊丝、焊剂的选用参见表6.1.2。表6.1.2常用的钢材焊接用焊条、焊丝、焊剂的选用参见表钢号母材技术条件焊接材料材料状态屈服点（MPaa）焊条电弧焊气体保护电弧焊焊埋弧焊焊条型号焊丝型号保护气体焊剂-焊丝型号Q345qc热轧≥345E5010E5011ER49-1CO2HJ402-HHXXA注：焊条、焊丝丝、焊剂的的选用须符符合设计及及相关规范范的要求。6.2主要机具设备机械设备见表6.2。表6.2机械设备一览表序号名称数量备注1缆索吊装设备2套1电焊机（4000A）4台100kw2水准仪、全站仪仪各2台3超声波探伤仪1部4电动磨机6个5钢直尺、卷尺若干6花篮螺丝、钢丝丝绳若干7自动切割机1台8角向磨光机1台9防腐处理设备1套10CO2气体保护护焊机1台11汽车吊1台12自动理弧焊机、1台13电动磨机1台7质量控制7.1质量控制标准及重点Ⅰ质量控制标准《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001；《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002；7.1.3《混凝土泵送施工技术规程》JGJ/T10-95；7.1.4《自密实混凝土应用技术规程》CECS203:20XX；7.1.5《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001；《钢管混凝土结构设计与施工规程》CECS28:90；7.1.7《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002；7.1.8《钢管混凝土结构技术规程》DBJ13-51-2003；7.1.9《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）和设计的相关规定。Ⅱ质量控制一般规定碳素结构应在焊缝冷却到环境温度、低合金结构钢应在完成焊接24h以后，进行焊缝探伤检验。焊缝施焊后应在工艺规定的焊缝及部位打上焊工钢印。设计和规范的其他要求。Ⅲ质量控制项目主控项目见下表:控制对象控制要求钢材钢材的品种、规规格、性能能等应符合合现行国家家产品标准准和设计要要求。进口口钢材的质质量应符合合设计和合合同规定标标准的要求求。按规定定进行抽样样复检的项项目，其复复验结果应应符合现行行国家产品品标准和设设计要求。焊接材料焊接材料的品种种、规格、性性能等应符符合现行国国家产品标标准和设计计要求。重重要钢结构构采用的焊焊接材料应应进行抽样样复验，复复验结果应应符合现行行国家产品品标准和设设计要求。焊接焊条、焊丝、焊焊剂、电渣渣焊熔嘴等等焊接材料料与母材的的匹配应符符合设计要要求及国家家现行行业业标准《建建筑钢结构构焊接技术术规程》JJGJ811的规钢管切割：断面无裂裂纹、夹层层和超过规规定的缺口口；光洁度度、不平度度符合规定定。钻孔：：成形良好好，孔边无无毛刺。焊焊接：无致致命缺陷和和严重缺陷陷；焊渣、飞飞溅清除干干净，表面面缺陷按规规定处理。外外观：构件件无变形，构构件表面无无疤痕、油油污和粘结结泥沙。7.1.14允许偏差项目见下表:控制对象控制要求钢管立柱吊装允许偏差序号检查项目允许偏差1钢管立柱中心线线和基础中中心线±5mm2钢管立柱顶面标标高和设计计标高+0mm，-200mm3钢管立柱顶面接接口平整度度±5mm4钢管立柱垂直度度长度的1/10000，且不大大于15mmm7.2质量控制措施施工前，由项目技术负责人对施工人员进行技术交底，强化工艺要求。在施工过程的每道工序中，配备可以胜任的人员，以保证控制影响产品质量的因素及其管理活动处于受控制状态。在施工过程的每道工序中，严格按有关报验程序进行工序检验，切实做好自检、互检、交接检工作，严格执行三级检验制度。提供合适的生产设备，提供适宜的生产工作环境，以确保施工质量。严格要求焊接工作人员持证上岗。7.2.6由于测量受日照影响很大，要控制测量时间，宜在早晨或傍晚进行垂直度、轴线、标高的测量工作，以求准确。7.2.7焊缝无损检验应根据设计要求及有关标准规定进行，无损检验不合格的焊缝，应按规定要求进行返修，返修后必须再进行无损检验。根据高空钢管混凝土的特点，管内混凝土浇注采用立式高位抛落免振捣法，混凝土浇注过程中要注意保护好预埋件，若出现扰动预埋件的情况要及时采取纠偏措施。8安全措施工程施工时严格遵循《建筑安装工程安全技术规程》(JGJ59)等法律法规及上级主管部门颁布的各项有关安全文件规定。施工用电应由电工统一搭设，严禁乱拉设、拖地等，电焊作业时做好劳动保护措施，并备好灭火器材。钢管立柱施工位于高临边位置，其施工用工作吊篮应牢固、封闭，防止高处坠落。在在进行钢管管就位安装装以及混凝凝土浇注时时所搭设的的临时操作作台必须牢牢固可靠。钢钢管立柱排排架在起吊吊时应选用用适合的起起吊钢绳，绑绑扎时须牢牢固可靠，防防止脱落伤伤人。在在安装区域域下方水域域作相应的的安全防护护。设置警警戒线，严严禁过往船船只进入。8.0.6安安全员必须须全过程跟跟踪，监督督安全防护护工作。8.0.7贯贯彻执行“安全第一一，预防为为主”的方针，根根据国家有有关规定、条条例，结合合现场实际际和工程的的具体特点点，组成专专职安全员员和班组兼兼职安全员员及工地安安全用电负负责人参加加的安全生生产管理小小组，落实实安全生产产责任制，明明确各级人人员的职责责，抓好安安全生产。8.0.8施施工现场按按符合防风风、防雷、、防防触电、防防高处坠落落等安全规规定及安全全施工要求求进行布置置，并完善善各种安全全标志。8.0.9氧氧气瓶与乙乙炔瓶隔离离存放，严严格保证氧氧气瓶不沾沾染油脂，乙乙炔发生器器有防止回回火的安全全装置。施工现场场由专业电电工负责施施工布线和和设备安装装，所有设设备均安装装漏电保护护开关，切切实做好防防触电工作作。施工时时所用设备备均需接地地，决不允允许有破损损的电线。现场吊装装统一指挥挥，包括构构件绑扎和和起吊信号号，以确保保设备及人人员安全，要要求起重人人员严格行行“十不吊”制度。高高空作业人人员必须系系好安全带带，做好高高空防坠落落工作。在在钢管吊装装期间，为为防止人员员、材料和和工具坠落落或飞出造造成安全事事故，需铺铺设安全网网。高空施工工，当风速速达到100m/s时，吊装装工作要停停止，当风风速达到115m/s时，应停停止所有施施工作业。9环保措施施成立立相应的环环保管理机机构，在施施工过程中中严格遵守守环境保护护的法律、法法规，加强强环境、卫卫生、文明明、安全的的施工管理理。根据据有关法律律法规、规规章和施工工方案，合合理布置临临时施工场场地，施工工场地做到到整洁文明明。废水的的排放、建建筑垃圾等等的堆放和和丢弃应按按政府有关关部门的规规定进行管管理。严严格执行《建筑施工场界噪声限值》标准，施工中采用低噪音的工序，大量焊接所产生的光污染，应采取相应措施进行防护，发现超标及时进行整改。噪音较大的工序禁止夜晚作业。10效益分分析经济效益益：本工法法在传统施施工工艺的的基础上，对对钢管立柱柱加工、定定位、安装装的方式及及流程进行行了优化，并并推荐使用