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中国二十冶集团有限公司 辛丽芳 邢红霞
【摘要】钢管混凝土结构在国外已有几十年历史,我国自60、70年代也开始研究应用,在大型工业厂房中已有应用。钢管混凝土结构即在钢管内填充混凝土,将两种不同性质的材料组合成为一整体的复合结构。钢材的特性是强度高、具有弹塑性,但易失稳;混凝土具有较好的抗压特性,但抗折性能差。二者结合,可使混凝土处于侧限受压状态,其抗压强度可成倍提高,同时由于核心混凝土的存在,提高了钢管的刚度,从而大大提高了结构的承载能力。
【关键词】 钢柱 顶升混凝土 施工技术
工程概况及特点
1.1 工程概况
本工程为宝钢特殊钢分公司钛、镍特种金属板带技术改造工程1区主厂房钢管柱下柱混凝土泵送顶升工程;本工程标高±0.000相当于绝对标高(吴凇高程系统)+5.000;钢柱下柱采用钢管混凝土斜腹杆双肢柱。除腹杆外,所有下柱均浇灌C30素混凝土。本区域共计96根钢柱,每根泵送混凝土量大约为
5m³,合计约480 m³,每根钢柱顶升混凝土的顶标高为10.140m。
1.2 工程特点
(1) 混凝土浇筑速度快,不浪费混凝土;
(2) 混凝土施工无需振捣,依靠顶升挤压自然密实;
(3)不搭设高空脚手架,减少高空作业及劳动强度,操作更为简便安全;
(4)钢管是很好的受压杆件,其管壁还是合理的耐侧压模板,施工混凝土时节省支模、拆模的人工和材料;
(5)钢管是很好的钢筋骨架和劲性承重骨架,施工中可简化施工工艺、节省脚手架、缩短工期、减少施工用地。
2、施工部署
2.1 准备工作
提前做好各方面准备工作,收到钢结构安装单位的顶升混凝土工序交接后,立即进行钢柱的顶升混凝土作业。
2.2 项目组织机构设置
项目经理部本着“精干高效、结构合理、支撑有力”的原则,机构设置为“矩阵制”模式,项目经理部下设五部一室,即工程管理部、技术质量部、安全保卫部、经营财务部、物资设备部和综合办公室。
2.3主要劳动力及机具投入
(1)劳动力配置
a) 各专业施工队根据合同工期、施工进度计划、施工工作量、劳动生产率及其它因素制订施工各阶段的劳动力计划,并依此组织施工人员进入施工场地。
b) 专业施工队按计划组织劳动力进入施工场地,满足工程进展和施工配合所需的数量,必须保证具备完成本项目所必备的技术条件。
c) 从事技术工种作业人员必须经过相应专业培训,并具有上岗证件,确保持证上岗。尤其对电焊工、电工等特殊工种人员需加强培训,保证其技术素质。
(2)劳动力投入计划
近年来本公司承建了宝钢系统的多项工程,培训了一批技术熟练,管理正规、严谨的外协施工队伍。开工前,成建制的组织队伍进场施工。劳动力配备详见下表:
表2-1 劳动力配备
工种 混凝土工 测量工 电工 焊工 力工 管理员 人员
人数 5 2 2 2 4 5 20
(3)主要施工机械配备
工程开工前,对拟选用的施工机具进行检查、维修,以保证其完好率达100%。本工程拟选用的主要施工机具如下:
表2-2 主要施工机具配备表
序号 机械名称 规格型号 数量 备注
1 电焊机 BX3-500 4台 焊接
2 地泵 1台 顶升混凝土
3 钢筋吊篮 自制 6个 安装溢流管
4 溢流管 φ75mm 12根
5 止回阀 4个
3、钢管混凝土顶升施工方法和技术措施
3.1 工艺原理
钢管混凝土顶升浇筑就是在钢管柱的下部(高度便于施工为宜)管壁上开一个比输送管略大的孔洞,用输送管将混凝土输送泵的出口与之连接,混凝土靠泵压通过输送管被连续注入钢柱内,直至管内注满混凝土。
3.2 施工流程
如图3-1:施工工艺流程图。
图3-1 施工工艺流程图
3.3 施工方法
(1) 卸压孔的留设
采用泵送顶升浇注工艺,钢管柱顶端必须设溢流卸压孔或排气卸压孔,溢流卸压孔应不小于混凝土输送管的截面面积,并将洞口适当接高,以填充混凝土停止泵送顶升浇注后的回落空隙。
由于本工程的泵升高度高,单根混凝土用量大。钢柱中的混凝土由下端(基础顶面之上)开孔浇入时,在柱上端肩梁翼缘板下开两个溢浆孔(孔径75mm)并外接溢浆支管(带外螺纹)。顶升混凝土前用12m 长的带内螺纹的法兰的溢流管连接钢柱上的溢流支管,并引到钢柱外侧,以免混凝土顶升完毕后喷出的混凝土污染钢柱。接溢流管需采用钢筋吊篮配合施工,吊篮详图见图3-2。
图 图3-2 吊篮详图
(2) 柱肢与输送管的连接
钢管混凝土柱下部的浇灌孔(孔径约150mm)一律开在柱脚位置,且保证在+0.100m以下,并便于与混凝土输送管连接,其朝向应正对泵车停留位置,以减少弯头阻力。本论文由论文同学网()整理,更多论文,请点论文格式范文查看
柱肢与输送管的连接是通过短管和一个135º弯头实现的。连接短管与钢管柱呈45º自下而上插入管洞。管外径与弯头及混凝土输送管相同,便于使用管卡连接,从而使混凝土泵送顶升浇筑更加顺利。连接短管与钢管柱焊接连接。详细情况见图3-3:输送管及止水阀连接示意图。
图3-3 输送管及止水阀连接示意图
(3)钢管混凝土柱顶升混凝土施工
对混凝土输送管工作压力的要求,在工程实践中一般为10~16MPa。与泵的状况、泵送高度和混凝土坍落度及和易性有关,尤其是混凝土的坍落度对泵送工作压力的影响十分明显,为达到工作压力的要求,本工程采用地泵进行混凝土顶升。在混凝土泵送顶升浇筑作业过程中,不可进行外部振捣,以免泵压急剧上升,甚至使浇筑被迫中断。当混凝土供应量不能确保连续浇筑一根钢管时就不浇筑,以免出现堵塞现象。同一根钢管混凝土柱泵升混凝土应连续进行,直到顶端溢流,中途不准停顿,当管内混凝土快到顶部时,泵压明显增高,此时适当控制泵压(2~3min),以促使顶部混凝土密实。等待2~3min后再插入止回流阀的闸板,混凝土顶升浇筑施工完毕。泵送混凝土整个过程中派专人监控已保证施工质量及安全,尤其在溢流管处设专人观察,有大量混凝土溢出时停止。此外,由于钢管柱高度高,顶升后如果混凝土在钢管内留下收缩缝隙,需要采用灌浆料通过溢流孔处进行二次灌浆。
现场必须逐车测定混凝土坍落度,若连续两车偏低,应立即通知搅拌站;当坍落度因意外原因而严重损失时,不得用于泵升浇灌;
防止混凝土回流装置开启后,应处于密封状态,不得漏浆,关闭后的缝隙不应大于混凝土最大骨料粒径的2/3。
钢管混凝土柱的混凝土浇灌严格按照《钢管混凝土柱泵送浇灌混凝土施工规程》CECS28:90中的各款执行。
(4)泵送混凝土截流装置
为防止在拆除输送管时混凝土回流,需在连接短管上设置一个止流装置,其形式可以是闸板式的,或者是插楔式的。为防止在混凝土泵送顶升浇筑过程中闸板缝漏气,需要用黄油涂缝,或者加设一个密封圈垫在闸板缝内。混凝土泵送顶升浇筑结束后,控制泵压2~3min,然后略松闸板的螺栓,打入止流闸板,即可拆除混凝土输送管,转移到另一根钢管柱浇筑。待核心混凝土强度达70%后切除连接短管,补焊洞口管壁,磨平、补漆,补洞用的钢板宜为原开洞时切下的原钢柱上的钢板。闸板止流装置及止回流闸门装置如图3-4。
图3-4 闸板止流装置及止回流闸门装置
3.4 技术、质量保证措施
(1)泵送顶升混凝土的原材料质量,特别是骨料粒径、含泥量、含水率应经常检测,根据检测结果及时调整配合;
(2)水泥掺合料、外加剂均应有合格证;
(3)加强混凝土试块质量管理,专人负责制作、养护、保管及送检,以实验报告作为工程质量和交工的依据;
(4)混凝土在满足泵送要求的同时要满足以下要求:粗骨料粒径5~30mm,水灰比不大于0.45,坍落度为140~160mm;
(5)由于混凝土顶升后不振捣,为保证混凝土密实,在混凝土掺合微膨胀剂,是混凝土浇注后微膨胀,补偿收缩,达到密实;
(6)钢管混凝土柱的强度等级应不低于设计强度等级,判定方法按《混凝土强度检验评定标准》执行。
(7)管内混凝土的浇灌质量,可用敲击钢管的方法进行初步检查,对不密实的部位,需要采用灌浆料通过排气孔进行二次灌浆。
(8)溢流出粘附在钢管上的混凝土残渣及水泥浆应及时清除干净;浇灌孔补洞应用与钢管柱相同的材料,焊缝高度应同母材厚度,表面作磨平处理,经检查合格后,按钢管柱原涂装设计进行补漆。
4、结语
综上所述,通过对宝钢特殊钢分公司钛、镍特种金属板带技术改造工程1区主厂房钢管柱下柱混凝土泵送顶升工程施工技术总结,叙述了钢管混凝土结构即在钢管内填充混凝土,将两种不同性质的材料组合成为一整体的复合结构。钢材的特性是强度高、具有弹塑性,但易失稳;混凝土具有较好的抗压特性,但抗折性能差。二者结合,可使混凝土处于侧限受压状态,其抗压强度可成倍提高,同时由于核心混凝土的存在,提高了钢管的刚度,从而大大提高了结构的承载能力。