浅谈高抛法浇筑钢柱内混凝土

浅谈高抛法浇筑钢柱内混凝土

孙亚洲郭洪波

中建二局第三建筑工程有限公司武汉分公司湖北武汉430000

【摘要】由于型钢（钢管）混凝土结构具有很大的优越性，目前在超高层办公楼中应用较多。型钢（钢管）混凝土结构钢管中的混凝土浇筑可采用不同或多种施工方法，混凝土浇筑施工控制难度大，浇筑过程中必须控制混凝土的密实度并确保混凝土不发生离析等质量问题，本文将根据实际处理的经验，对混凝土浇筑方法、密实度保证、工期和费用等方面进行探讨。

【关键词】混凝土浇筑、高抛法、自密实

高抛免振捣混凝土的工艺原理是采用合理的配合比，使混凝土拌合物具有很高的流动性，在高空抛落中不离析、不泌水，不经振捣或少振捣而利用浇筑过程中在高处下抛时产生的动能达到自密实的要求。高抛免振捣混凝土施工方法适用于管径大于350mm，高度不小于4m钢管混凝土柱。

一、工程概况

本项目用地位置位于武汉市江汉区。包括1栋39层的办公楼A、1栋18层的4#综合楼、1栋3层商业B；商业地下为整体大地下室共2层，作为停车、设备用房施工，4#综合楼地下为1层。项目总建筑面积11.5万m2，其中地上92454.78m2，地下23353.43m2，总用地面积为15273m2。办公楼A建筑高度180.6m，商业B建筑高度16m，商业地下室建筑高度为10m，4#综合楼建筑高度为58.7m，4#综合楼地下室层高3.8m。

办公楼A为型钢（钢管）混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构，层高4.3m（避难层4.5m），外围对称布置有18根钢管柱，钢管柱材质为Q390，钢管柱规格有（直径*壁厚）1100*35、1000*22、900*22、800*22、800*18共5种，内部填充自密实混凝土。

二、混凝土性能要求

自密实混凝土(简称SCC)是指在自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好均质性，并且不需要附加振动的混凝土。早在20世纪70年代早期，欧洲就已经开始使用轻微振动的混凝土，但是直到20世纪80年代后期，SCC才在日本发展起来。日本发展SCC的主要原因是解决熟练技术工人的减少和混凝土结构耐久性提高之间的矛盾。欧洲在20世纪90年代中期才将SCC第一次用于瑞典的交通网络民用工程上。高抛免振捣混凝土的配合比应满足拌合物施工性能的要求。因此，与相同强度等级的普通混凝土相比，具有较大的浆骨比，砂率较大，细掺料用量多。为了保证耐水性，水胶比一般不宜大于0.4，混凝土坍落度≥220mm，扩展度≥600mm，填充性≤5mm，流动性≥700mm，抗离析性≤7%，保塑性在90min内。

三、施工流程

钢结构柱安装---钢柱焊接---焊缝探伤---操作平台搭设---混凝土浇筑

对于地下室部分结构，钢管柱安装完一层后，在未浇筑钢管柱内混凝土前，先进行该楼层楼面的模板支撑体系支设，随后，把钢管柱四周主次梁、板钢筋绑扎成型，并浇筑该层楼面的梁、板混凝土。这样，整个楼面通过梁与钢管柱连成整体。待楼面混凝土达到一定强度后，在该层楼面上搭设操作平台（供混凝土浇筑工人操作即可），采用料斗及塔吊的形式进行钢管柱内混凝土的施工，然后在该层楼面上，进行下一段钢管柱的安装。对于地上部分楼承板结构，钢管柱安装完一层后，在未浇筑钢管柱内混凝土前，应将钢柱周围对应楼层的钢梁安装完成，通过钢梁与钢柱连接成整体，然后利用钢柱上的定型操作平台采用料斗及塔吊的形式进行钢管柱内混凝土的施工。

四、施工方法

1、浇筑时管内不得有积水和杂物，先浇筑一层100-200mm厚与混凝土强度相同的水泥砂浆，以防止自由下落的混凝土粗骨料产生弹跳。

2、泵管出料口需伸入管内，利用混凝土下落产生的动能来达到混凝土的自密实。

3、当抛落的高度不足4m时，用插入式振捣棒密插短振，逐层振捣。振捣棒垂直插入混凝土内，要快插慢拔，振捣棒应插入下一层混凝土中5-10cm。振捣棒插点按梅花形均匀布置，逐点移动，按顺序进行，不得漏振，每点振捣时间不少于60S，管外配合人工木槌敲击，根据声音判断混凝土是否密实，每层振捣至混凝土表面平齐不再明显下降，不再出现气泡，表面泛出灰浆为止。

4、除最后一节钢管柱外，每段钢柱的混凝土只浇到离钢管顶端500mm处，以防焊接高温影响混凝土的质量。

5、除最后一节钢管柱外，每节钢管柱浇筑完，应清除掉上面的浮浆，待混凝土初凝后灌水养护，用塑料布将管口封住，并防止异物掉入。安装上一节钢柱前应将管内的积水、浮浆、松动的石子及杂物清除干净。

6、当最后一节浇筑完毕后，应喷涂混凝土养护液，用塑料布将管口封住，待管内混凝土强度达到要求后，用与混凝土强度相等的水泥砂浆抹平，盖上端板并焊好。

五、质量保证措施

1、安排具有丰富经验的混凝土工进行施工，施工以4人为一小组，分别进行下料、放料、振捣、辅助振捣，施工人员必须严格按照施工技术交底和安全技术交底进行。

2、钢管内的混凝土宜连续浇筑，间歇时间不应超过混凝土的初凝时间。

3、钢管内的混凝土质量如有异常可采用超声波检测。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。

4、在冬期浇筑钢管内混凝土时，混凝土温度应高于15℃，当室外气温低于5℃高于-10℃时，浇筑混凝土前应对钢管柱包裹覆盖，当室外气温低于-10℃时，钢管外应包裹电热毯保温。

5、钢管的密闭性使混凝土中水分无法析出，加上粗骨料相对下沉，砂浆上浮，使混凝土中多余水份上浮至管顶，在管顶形成砂浆层和泌水层，混凝土在硬化过程中的收缩，也易导致管壁与混凝土粘接不紧密，造成空鼓现象。针对以上问题，经对钢管混凝土施工的各个环节进行分析，采取如下措施：

1）严格控制碎石级配，钢管混凝土所有碎石必须是连续级配；

2）调整配合比，确定水灰比和坍落度。在混凝土中掺入UEA膨胀剂配制成补偿收缩混凝土，并掺入NF高效减水剂，增强混凝土的粘聚性及和易性，减小用水量；

3）设专人监控；

六、安全保证措施

1、大风和雨天等恶劣天气不准进行施工作业。雨天过后，重新进行系统检查，保证作业的安全。

2、正式施工前应先进行试吊装，应将料斗吊离地面10～15cm，停滞5～10分钟，检查所有捆绑点及吊索具工作状况，确认无误后，进行正式施工。

3、在施工区域内应设安全警戒线，非工作人员严禁入内，同时施工过程应由专人指挥，统一行动。

4、塔吊驾驶员，必须持证上岗，严禁无证操作。

5、料斗经检查，质量符合要求后方可使用。

6、施工人员应先进行身体健康状况检查，符合条件时，才允许从事高空作业。

7、“三宝”防护，进入高空作业区必须戴安全帽、系安全带，“三宝”的质量须经专业人员检查合格后方可使用。

七、结束语

近10年以来，我国大力推广型钢混凝土建筑，但目前国内对于超高层型钢（钢管）混凝土框架中钢管柱内混凝土的浇筑技术总结不多。混凝土浇筑施工控制难度大，浇筑过程中必须控制混凝土的密实度并确保不发生质量问题。一套较为成熟的钢管柱内混凝土浇筑技术不仅能指导现场施工，还能提高施工效率，保证施工质量及安全，缩减工期、降低成本，在型钢（钢管）混凝土框架结构施工领域具有推广及发展前景。