钢管柱混凝土高效浇筑施工技术新探

1、工程概况

本工程位于武汉市武昌区白鹭街与惠民路交汇处，工程占地面积地上建筑面积约64000平方米，±0.00标高为24.7米，地下四层（含夹层），地下室底板面标高为-21.10米。汉秀剧场地上为四个钢筋混凝土核心筒+钢结构框架形式，其中有27根钢管混凝土柱。其中，有17根直径800mm壁厚25/35mm的圆钢管钢管混凝土柱，内灌C50混凝土，灌注标高自首层楼板（-0.05m/-1.65m）至柱顶（+51.9m）；有10根边长600mm壁厚20/25mm的方钢管钢管混凝土柱，内灌C30混凝土，标高自首层楼板（-1.65m）至柱顶（+19.0m）。

根据钢结构单位深化情况，钢管内部设置有内隔板，间距不小于570mm，中部设置直径250mm的灌注圆孔，四周分布有四个直径18mm的透气圆孔。

钢管在制作时，上部高出楼板1m左右，便于安装，钢构件第一段约为16米，上部为13米一段，一次浇筑高度大，从地下室顶板至管顶约29m，其中，方钢管柱的一次安装高度为19m。

2、施工方案的确定

常规的钢管混凝土的混凝土浇筑方式有人工逐层浇筑法、泵送顶升法和高位抛落无振捣法等。

由于工期紧张，无法按照一层安装一次的方式进行钢管安装，从而无法采用人工逐层浇筑法进行钢管混凝土的混凝土浇筑。人工逐层浇筑法不适用于本工程。

钢管柱内密设内环形隔板，中心的孔小，如采用泵送顶升法进行混凝土浇筑，在强大的液压下，无法保证混凝土在高压下不会破坏内隔板以及钢管壁。同时周边场地有限，无法布设设备。故泵送顶升法不适用于本工程。

按照规范要求，高位抛落法进行钢管混凝土的浇筑时，要求混凝土抛落高度小于3m，同时不得大于12m，这也不适用于本工程。

3、方案原理

本工程的钢管混凝土所用钢管，直径小，内部密设内隔板，内隔板仅设置直径250mm的浇筑孔，一次安装高度远超常规的钢管混凝土要求，达到了19以上的高度。

选用直径150mm壁厚4mm的钢导管，导管单节长度为2m，一端设置内丝牙，另一端设置外丝牙，这样钢导管可任意接长和拆卸。

利用塔吊将安装好的导管沿着钢管内隔板的浇注孔下放至钢管底部以上2m高度，然后用卡箍将导管临时固定在钢管顶部；然后将底部装有导管接头的料斗与导管顶部连接在一起。

进行混凝土浇筑时，采用汽车泵或塔吊将混凝土放置在料斗内，混凝土会在自重作用下沿导管进入钢管内。混凝土采用自密实混凝土。由于导管底口距离钢管底部有2m的高度，满足高抛混凝土的要求。导管直径较小，对下落的混凝土有一定的摩擦作用，从而会降低混凝土的下落速度，使得混凝土在导管内不会发生离析，而2m的抛落高度也在规范允许范围内，常规的高抛自密实混凝土能够满足其要求。随着钢管内的混凝土液面高度不断提高，将导管逐节拆卸即可，如此循环直至钢管内的混凝土浇筑至顶部。

4、混凝土配比

钢管混凝土的试配非常重要，对钢管混凝土的浇筑质量起决定性作用，对导管法工艺浇筑的钢管混凝土的C50和C30自密实混凝土要求如下：

（1）水泥为42.5普通硅酸盐水泥，自密实混凝土的水胶比宜小于0.45，胶凝材料用量宜控制在400kg/m3～550 kg/m3，采用Ⅰ级粉煤灰；

（2）细骨料宜采用级配Ⅱ区的中砂，含泥量和泥塊的含量分别不大于3.0%和1.0%；

（3）粗骨料宜采用连续级配或两个单粒径级配搭配使用，最大公称粒径不得大于20mm

（4）强度达到50MPa以上初凝时间8～10小时，终凝时间12～16小时。 5、混凝土灌注施工 5.1 柱顶钢平台制作及安装

柱顶操作平台由一段直径800mm、1500mm长的厚25mm的钢管（与钢管柱同），四对12.6#工字钢和12.6#的槽钢焊接成三角架作为平台的基本骨架，向外侧伸出1.5m，顶部用12.6#的槽钢做次梁上覆盖4mm厚花纹钢板焊接的铺装，每根槽钢支撑顶部有一个200*200*10mm的钢板，焊接四个1.2m高的108*8的钢管立柱，用做水平钢管的护栏固定点和安全带的系点。

5.2安装导管

钢管顶部销轴固定两块中间开洞的半圆形钢板作为导管卡口用于导管的定位和接长。

导管选用直径150mm的钢管，因市场上基本没有150mm的导管，故委托厂家订制，每段长度为2m，厚4mm的钢管用内外丝牙连接而成。导管上部接料斗的地方为活动的螺旋接口，可外旋方便快速的安装和拆卸，下部的导管也可两段一个外螺旋接口，加快卸管的时间。

按照钢管柱的实际长度来确定导管的节数，用塔吊吊住导管一节节的加长，每接长一节后可卡在操作平台钢管的半圆形卡板上，然后人工接长上一段导管，重复进行直到导管应伸入钢管柱距底部2m处，将料斗固定开始浇筑随着管外混凝土面的上升，到一定的高度后逐渐的拆下顶部的导管。

导管安装完成后需将上部浇筑用的下料斗与导管连接在一起。下料斗需进行改装，底部设置一根与下部导管同规格的300长导管，短导管下部需加工外丝牙，以便与下部导管连接。同时，由于该下料斗作为吊装的最上端部件，需进行加强，设置吊耳和龙骨。

5.3 观察孔钻孔

浇筑钢管柱每隔三块内隔板用磁力钻钻一个直径20mm的小孔作为观察孔，孔的位置在内隔板下50mm的范围内，浇筑时可根据孔是否溢浆来判断此处砼是否密实。

5.4 混凝土灌注

钢管每4m为一个浇筑的分段，每次浇筑一个4m分段，导管的底部保持在分段中心位置即每个分段开始导管离砼液面2m，每浇筑4m至少要停顿30S左右，让自密实混凝土自然塌落，然后提4m管继续上部的浇筑。根据下料的速率凭经验来估测浇筑的高度，汽车泵浇筑2m3砼约3分钟，可以此时间为借鉴；吊料斗的放量可以准确的控制。

5.5 养护

混凝土的浇筑浇到管顶以下300mm处，可避免钢管接长对接焊局部温度过高对混凝土的影响。本工程采用在钢柱内注入300mm深的清水顶端盖盖封闭，

降低混凝土水分蒸发的效果，达到混凝土的养护条件。这种方式可避免柱内积水对混凝土造成的不利影响以及杂物掉落后难以清理。

6.结束语

在武汉中央文化区汉秀剧场工程中的超高钢管混凝土的灌注中，项目部突破了常规的钢管混凝土浇筑技术，针对现场实际情况，大胆采用新的导管法进行浇筑，达到超高钢管混凝土的浇筑要求，工程应用效果较好，加快了浇筑速度，缩短了工期，节约了成本.特别是通过实践摸索，工程施工人员对超高钢管混凝土的一次浇筑技术与施工积累了新的认识，为以后施工超高层建筑提供了经验借鉴与技术保障。