方鋼管自密實混凝土施工技術應用

趙小東 楊濤 李政友 覃彬棟

【摘要】 近幾年由于我國超高層建筑得到迅速發展，特別是方鋼管柱內灌入自密實混凝土鋼結構體系技術，結構新穎且受力好，得到越來越廣泛推廣應用，因此，針對此類超高層方鋼管自密實混凝土施工工藝，研究出一種有效的、安全可靠的、具有施工可控性施工技術尤為重要，此篇文章主要介紹超高層方鋼管自密實混凝土施工技術過程和施工現場對自密實混凝土質量控制以及對鋼管自密實施工工藝的要求等。

【關鍵詞】超高層建筑 方鋼管 自密實混凝土配合比 工藝試驗

中圖分類號：TU208文獻標識碼： A

1、工程概況

創業投資大廈位于深圳市高新區，總建筑面積93513.17 ㎡，高度202.40m，布局為地下三層，地上四十四層，結構形式：方鋼管混凝土交叉斜柱外筒+鋼筋混凝土核心內筒混合結構。矩形鋼管混凝土交叉斜柱采用自密實混凝土填充。 地下室、裙樓、塔樓鋼管柱內填充的是C40～C60高流態混凝土，有良好的流動性、體積穩定性及可泵性。外筒由矩形鋼管混凝土柱斜向交叉與環梁編織而成，節點為（1200×800mm）矩形鋼管混凝土交叉柱節點，并在交叉處采用隔板進行加強。采用內徑90mm的軟導管插入方鋼管內，導管插至X節點隔板以下，隔板以下部分由混凝土自行往下流，利用混凝土下落產生的動能達到混凝土自密實。 2、施工工藝技術驗證

2.1 自密實混凝土收縮率

通過對自密實混凝土研究與調查，本項目與混凝土實驗室研制了無收縮自密實混凝土，并通過了配合比驗證，拓展度度控制在550-750mm，坍落度控制在230-270mm，收縮率小于等于0.04mm，為滿足現場方鋼管自密實混凝土提供了保障。

2.2 內部密實以及強度情況

本工程針對鋼管自密實無收縮混凝土，為模擬本工程鋼管柱的真實施工情況，選用斜直柱（X節點的一半+下柱交叉斜柱）作為試驗模型，試驗模型按1:1原型制作。試驗選取C60自密實混凝土進行工藝試驗，對試驗柱進行檢測。

圖2.11:1工藝試驗柱

為真實反映鋼管柱內混凝土情況，將實驗鋼管柱放倒剝開外層鋼板，發現只有微小氣泡，無較大的缺陷及裂縫。為進一步驗證鋼管柱內混凝土質量情況，采取鉆芯的方法對混凝土內部密實度進行檢測，強度符合設計要求。

圖2.2 剝開鋼板混凝土情況圖2.3鉆芯取樣圖2.4芯樣外觀良好

3、施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

圖3.1 鋼管自密實混凝土施工流程

3.2 施工操作要點及檢測工藝

鋼管樁吊裝安裝完畢之后，圍繞澆筑節點口搭設操作平臺并做好臨邊防護。地下室施工階段鋼管柱澆筑主要利用汽車泵進行澆筑，塔樓部分主要采用塔吊吊斗進行澆筑。

（1）施工操作要點

1） 混凝土性能及參數

自密實混凝土塌落度：250mm±20mm，塌落擴展度：600mm±50mm?；炷恋竭_施工現場后逐車檢測坍落度和塌落擴展度，檢測結果必須滿足設計和規范的要求。

表3.1 C60自密實混凝土配合比（kg/m3）

水 水泥 砂 石 粉煤灰 膨脹劑 外加劑

163 515 600 970 81 39 20.3

2）混凝土澆筑

采用高拋混凝土的澆筑方法。制作專用的混凝土下料斗，使下料斗平穩安放在鋼柱預先開好的澆筑孔內，施工人員根據下料斗內混凝土流動的速度和斗內混凝土的高度，及時開放制動閘門，澆筑混凝土。鋼管管內混凝土澆灌之前，應用模板封住鋼管口，以免雨水、雜物灌入鋼管內，如管內積水、有雜物，將清除干凈并搭設操作平臺。

3）鋼管自密實混凝土振搗

自密實混凝土是一種具有良好的均勻性、粘聚性、流動性、填充性等優點，確定合理的澆筑方法使其不產生離析和泌水現象，為保證混凝土施工質量，本工程采用2臺附著式振搗器進行振搗，功率為2.2KW、第一臺距樓面板面1800mm的位置，第二臺與第一臺間距為3200mm（功率不能過大以免過振和離析），并在最上部半X節點的位置附以振搗棒予以振搗，確保節點位置的密實度要求。

附著式振搗器的振搗要求：當混凝土澆筑至第一臺附著式振搗器以上500-1000mm（敲擊確定）打開第一臺振搗器開始振搗； 混凝土澆筑至半X節點與斜直線度段鋼管交接部位時打開第二臺振搗器振搗；待混凝土澆筑至柱頂面以下300mm時附以振搗棒進行振搗，振搗棒總振搗時間不超過1分鐘。振搗完畢后統一關掉附著式振搗器和振搗棒，混凝土澆筑完成。

（2）鋼管自密實混凝土檢測

鋼管混凝土澆筑過程中和完成后，指派專門的質檢員采用敲擊法進行過程和結果檢測，即通過聲音來分析管內混凝土是否密實。澆筑過程中的檢測主要為在過程中發現問題以便及時解決。

鋼管內混凝土澆筑質量，可采用敲擊法進行初步檢測，如有異常，則應用磁力鉆在鋼管柱鉆孔，孔徑30mm，孔深鉆穿鋼板深入混凝土10mm左右。用針筒注射器向孔內注水進行檢測鋼板與混凝土結合處是否存在縫隙。對于混凝土澆筑不密實的部位，可采用局部鉆孔壓漿法進行補強，然后將鉆孔補焊封固。

圖3.2 鋼管自密實混凝土檢測

4、施工技術效益分析

（1）工期方面： 自密實混凝土是一種高流動性且具有適當粘度的混凝土，具有良好的密實性，這樣可以使工人勞動強度大幅度降低，需要工人數量減少，大大縮短施工工期。

（2）質量方面：通過對自密實混凝土配合比的設計保證了混凝土的高流動性，附著式振搗器配合振搗棒振搗，保證了混凝土澆筑過程的密實，提高混凝土的施工質量。

（3）節能、環保方面：改善工作環境和安全性。自密實有良好的性能無需充分振搗，這樣大大降低振搗噪音，避免工人長時間手持振動器導致的‘手臂振動綜合癥；避免了振搗對模板產生的磨損，提高模板的重復利用率。

（4）經濟效益：考慮到頂升法需要將鋼管柱切割洞補焊，不僅對構件強度產生影響而且消耗大量混凝土輸送管、截止閥等配件，經我方與業主、設計方溝通，同意采用高拋自密實法進行鋼管混凝土澆筑，縮短了工期，節約了成本。經項目合約部門測算，鋼管混凝土澆筑方法改為采用高拋自密實，總計959個頂升節點，避免了鋼管柱洞口切割、補焊及消耗管等，每個節點節省費用300元，僅此項項目共增加利潤為300×959=2887700元。

5、結束語

本文主要論述創業投資大廈項目在施工中不斷探索并總結的的一套施工、檢測方法，以便指導國內類似工程的施工。

參考文獻

（1）中華人民共和國住房和城鄉建設部編寫.自密實混凝土技術應用規程，2012.

（2）吳慧華. 自密實混凝土技術與應用. 2009.

（3）張湘林. 超高層建筑鋼管自密實混凝土柱施工技術.2006.