第十七章 钢管混凝土施工方案

1、第十七章 钢管混凝土施工方案17.1 钢管混凝土概况5号楼首层以下为型钢柱结构，主要为XGZ2与XGZ2，首层以上为矩形钢管混凝土结构，主要为KZ1，KZ2，钢管柱内分布栓钉及加劲肋。钢管柱结构如下：钢管混凝土柱分布位置钢管混凝土柱截面形式截面尺寸1100x1100x45;1200x1200x45;1100x1100x40;1000x1000x40900x1000x40;1000x1100x40;900x900x32;1000x1000x36800x800x28;700x700x24;600x600x20;500x500x18;400x400x16钢管柱内混凝土等级0.0067.9m：C60；

2、67.9m136.5m：C50；136.5m169.1m：C45; 169.1m264.65m：C4017.2 钢管混凝土施工方法选择17.2.1 施工方法概述目前国内外常用的钢管混凝土施工方法主要有泵送顶升浇灌高流态自密实混凝土法、高抛自密实混凝土法、串筒浇筑自密实混凝土辅助机械振捣法。17.2.2 方案比较各种常见施工方法比较见下表：序号方法名称原理特点针对本工程的适用性1泵送顶升法利用泵送的压力将高流态自密实混凝土由底到顶注入钢管内，由混凝土自重和泵送压力及混凝土性能达到密实的状态。不用振捣混凝土此方法浇筑混凝土能达到密实状态，但对混凝土输送泵的要求高，在型钢上需要开口，对型钢的整体性有

3、影响2高抛自密实混凝土法通过一定的抛落高度，充分利用混凝土坠落时的动能以及混凝土的自身性能达到密实的状态。不用振捣混凝土方钢管内分布栓钉及加劲肋，混凝土通过漏斗落下会有大量损失，导致混凝土达不到自密实效果。3串筒浇筑自密实混凝土辅助机械振捣法串筒浇筑高流态自密实混凝土，人工调节振动器械对混凝土进行辅助振，以达到密实效果。需要人工振捣混凝土此方法工人不用进入钢管浇筑混凝土，同时也解决了高抛法混凝土动能损失的问题17.2.3 钢管柱混凝土导管法浇筑施工特点本工程设计为导管法浇筑，采取串筒浇筑自密实混凝土辅助机械振捣法适用于各类钢管混凝土浇筑，不受柱子断面形状、柱子高度、柱内隔断腹板等影响。施工工艺

4、简单，混凝土质量容易保证，对钢管无需切补，适用于高层和超高层钢框架结构钢管柱的浇筑。17.3 施工准备17.3.1 施工机械准备混凝土输送泵（高度150米以上）HBT9022CH-5D（两台）混凝土拖泵（高度150米以下）HBT8018C-5D（两台）漏斗17.3.2 施工现场准备钢管柱混凝土浇筑采用布料机连接高压混凝土输送泵进行浇筑，在高度150米即33层以下采用两台HBT8018C-5D，在高度150米即33层以上采用两台HBT9022CH-5D。具体布置位置详见平面布置图。17.4 施工工艺17.4.1 工艺流程导管法浇筑混凝土钢管混凝土柱的工艺流程为：浇筑混凝土安装导管与料斗搭设操作平

5、台工作面清理拆除操作平台，混凝土养护振捣与收平钢管混凝土施工防护图漏斗布置图方钢管上人爬梯布置17.4.2 操作要点及注意事项17.4.2.1操作要点（1）浇灌前，钢管内杂物应清除干净，保持清洁，安装时应采取临时措施封闭，防止异物掉入，钢管内混凝土一次性浇筑高度不得大于1.5米,混凝土的浇灌应按分节要求连续进行,一次浇满。当必须间隙时，间隙时间不得超过混凝土的终凝时间，于施工缝处应浇灌一层200mm厚的与混凝土强度相同的水泥砂浆，以免下落混凝土骨料弹跳。钢管内混凝土应先于楼板混凝土浇筑，浇灌高度为本节柱接头以下楼板面处。在浇灌前须确保本节柱内所有梁与柱焊接完毕验收完毕。（2）自密实混凝土宜采用

6、补偿收缩混凝土，保证不因为混凝土的收缩而造成柱与混凝土之间产生间隙，影响柱子的整体性能。（3）导管内要先注入一定量的同强度等级的水泥砂浆，第一斗混凝土应严格记量，必须保证导管下口埋入钢管内混凝土2m以上，导管拔升过程中，采用来回插拔导管促使钢管内混凝土更加密实，每拆除一节导管，应插捣导管6-8次，同时振动棒通过串筒深入进行振捣密实，应清除浮浆，做好收口收平工作。（4）钢柱混凝土浇筑时应按方量浇筑，如发现预算的量还没浇筑完但混凝土已到达柱面，要追查原因，并探测钢管内混凝土是否有异状，发现问题及时解决。17.4.2.2注意事项（1）混凝土配合比控制和塌落度的合理确定，是保证导管法施工的关键。从导管

7、法施工混凝土的导流原理可以看出，导管法浇筑混凝土是通过混凝土在钢管柱内，由下向上回流来保证混凝土施工达到自密实性的，所以混凝土必须要良好的和易性和流动性，如过大不但会增加水泥用量，也容易出现混凝土的离析而影响混凝土的质量，混凝土配料时应采用级配良好的连续的砂石料，合理选用外加剂，添加细度良好的外加掺合料，以增加混凝土的流动性和保水性。（2）做好安全防护工作，操作平台与梁面结构连接要牢固，操作平台周边应做好临边防护措施，所有吊运构件都必须捆绑结实方可起吊。合理规范施工劳动保护用品，人员上下都必须搭设专用爬梯，严禁随意攀爬。17.5 质量控制措施17.5.1 钢管混凝土质量保证措施钢管混凝土柱是由

8、型钢和混凝土共同作用的受力构件，要求混凝土具有很好的填充性能，确保充满钢管内的每个部位，混凝土要有良好的流动性、体积稳定性，加上型钢不像木模板一样有一定的吸水性，所以混凝土还要有良好的保水性能，不得有离析、泌水现象。序号项目质量保证措施1原材料的质量控制控制粗细骨料的级配、粒径、粒形、强度、含泥量、杂质等指标，特别是骨料中的泥块含量，含泥量大不仅影响混凝土的强度，还使混凝土的自身收缩增大，容易产生裂缝。还要控制粗骨料的空隙率，粗骨料的空隙率小不仅可以节约水泥，减少混凝土的自身收缩及混凝土的水化热，还可以提高混凝土的流动性，减少混凝土拌合物的泌水。对进场的原材料严格按规范规定的检验批次进行检验，

9、不合格材料严禁进场。2双掺技术在混凝土中掺加矿物掺合料不但可以提高混凝土的密实度、强，可以改善混凝土的流动性、可泵性，提高混凝土的耐久性。此外加入矿物掺合料还可以降低配合比中的水泥用量，减少混凝土的水化温升，降低混凝土的内外温差，防止出现温度裂缝，同时混凝土单方水泥用量减少使混凝土的自身收缩减小，也可防止裂缝的产生。此外加入掺合料还可以降低拌合物中的C3A 的浓度和碱的浓度，减少混凝土拌合物的泌水现象和坍落度损失，抑制混凝土中的碱-骨料反应。3膨胀剂在混凝土中掺加一定量的膨胀剂来补偿混凝土的自身收缩，以补偿因温差和干缩产生的内应力，还可以降低混凝土的水化热，避免产生冷缝，确保混凝土在钢管中填充

10、密实及和钢壁之间的粘结。为了防止膨胀剂掺量过大引起过度膨胀，模拟混凝土在巨柱内腔中的条件测定不同掺量下混凝土的各项性能及变形值，通过膨胀剂掺量的变化引起混凝土变形的变化来确定一个膨胀剂的最佳掺量。4配合比的优化设计钢管混凝土要求混凝土拌合物有很好的自密实性能，要平衡混凝土的流动性和抗离析的关系，浆骨比要适当，砂浆量太小，影响混凝土的流动性；砂浆量过大，混凝土的自身收缩大，同时由于粗骨料体积比例小，混凝土的弹性模量降低，混凝土的受压变形增大5拌合物的质量控制混凝土倒锥法试验流出时间在8 至15 秒之间，压力泌水比小于40%。泵送混凝土坍落度200mm20，非泵送混凝土坍落度140mm20，混凝土

11、的初凝时间不小于8 小时，终凝时间不大于12 小时，坍落度损失1 小时小于20mm，2 小时小于40mm。6混凝土拌合物生产控制混凝土搅拌站要严格按配合比进行生产，生产前对搅拌楼的计量设备进行校定，确保原材料的计量准确。高强高流动性混凝土要求有足够的搅拌时间，搅拌时间要求控制在3 分钟，确保拌合物搅拌均匀，气温变化及砂石含水率变化时应对施工配合比及时调整，确保入泵混凝土坍落度的稳定，严格控制单方混凝土的用水量，炎热天气时采取相应措施降低混凝土的入模温度，搅拌站及现场应加强对混凝土的抽检力度，不合格混凝土严禁使用。搅拌车在装车前应排除罐体内的洗车水，在运输过程中要保持旋转状态，卸料前高速旋转1

12、分钟，保证混凝土拌和均匀。并保持泵送的连续性。7施工现场的质量控制现场要合理安排调度混凝土运输车辆及混凝土浇筑的人员，防止混凝土运输车在现场等待时间过长，影响混凝土的质量。确保入模混凝土的坍落度一致。严禁在现场对混凝土拌合物加水。严格执行混凝土进场交货检验制度，由搅拌站人员向现场检验人员逐车交验，交验的内容有：目测混凝土有无泌水离析现象，试验员对每车的坍落度进行取样试验，对于坍落度不符合要求的混凝土严禁使用。混凝土每车必检，检查必须有记录和检查人员签字。17.5.2 钢管混凝土的检测17.5.2.1检测方法钢管混凝土检测方法主要有两种方法，一种是敲击法，一种是超声波检测法，因为敲击法随意性及人

13、为影响因素大，所以钢管混凝土的检测方法采用超声波检测法。超声波检测的原理：超声波检测钢管混凝土的基本原理是在钢管外，钢管的一端利用发射换能器产生高频振动，经钢管中心传向钢管另一端的接收换能器。超声波在传播过程中遇到由各种缺陷形成的界面时就会改变传播方向和路径，其能量就会在缺陷处被衰减，造成超声波到达接收换能器的声时、幅值、频率的相对变化。超声波检测方法主要包括：波形识别法，首波声时法以及首波频率法。17.5.2.2检测方法分析序号类型结果1声时短、幅值大、频率高表明超声波穿过的钢管混凝土密实均匀，没有缺陷。2声时长、幅值小、频率低表明钢管混凝土中存在缺陷，而且缺陷的位置是在有效接收声场的中心轴

14、线上即收发换能器的连线。3声时短、幅值小、频率低钢管混凝土中的缺陷不在有效接收声场的中心轴线上，而是在有效接收声场覆盖的空间内，以致声线仍然通过有效接收声场的中心轴线，声时不会改变，然而有效声场空间里的缺陷使得声能受到衰减，导致幅值变小频率下降。钢管混凝土中的缺陷虽然在连接接收声场的中心轴线上，但是缺陷足够小。钢管混凝土本身并没有缺陷，但是由于换能器与钢管外壁耦合不良，也会造成幅值变小、频率下降而声时变化很小的现象。这种现象是在检测过程中由人为因素造成的，它不能反映钢管混凝土的真实情况，必须杜绝它的出现。17.5.2.3检测仪器外形尺寸(mm)24017070重量(kg)1.47扫描范围(mm

15、)2.5mm5000mm（钢纵波脉冲移位(ms)20s3400s频率范围(MHz)0.2MHz15MHz材料声速(m/s)1000m/s9999m/s垂直线性误差3%输出阻尼(w)50，150，400水平线性误差0.2%增益调节(db)110dB（0.2、0.5、1、2、6、12 步距调节，0.0 时锁定）探伤灵敏度余量60dB(2.5MHz20/Z20-2)探头零点(ms)0.0s99.99s，分辨率0.01s动态范围34dB4.2.417.5.2.4实验柱的制作选取矩形钢管混凝土柱制作无缺陷实验柱，通过超声波检测仪收集实验柱混凝土密实度数据，对比现场施工柱混凝土检测数据，从而判断现场柱的施工质量。实验方柱大样：17.5.2.5钢管混凝土现场检测（1）检测方法概述钢管混凝土超声波检测主要采用对测法，对测法有两种布点方式，一种是采用在内筒预埋声测管测量法，采用径向换能器进行对测，这种方法适合于无相对测试面或测试面对超声测试影响较大的构件，另一种是采用平面换能器直接在被测试的两个相对表面进行对测，他适合于大多数混凝