天津津塔超高层钢管内采用顶升法浇筑混凝土工艺的研究和施工.pdf

2 0 1 1 年 2月 刘文航 ， 等 ： 天津津塔超高层钢管内采用顶升法浇筑混凝土工艺 的研究和施 工 1 1 1 土从柱 底 向柱 顶进 行顶 升 。 ( 2 )高抛 法 浇筑 ： 与普通 的混 凝土 浇筑方 式 类似 ， 但 由于钢柱较高、 混凝土下落高度大 ， 要求混凝土必须 具 备高抛 不离析 性 和 自密实性 能 。 对两 种混凝 土 浇筑方 法 的对比 分析如 表 1 所示 。 表1 顶 升 法浇 筑 与 高抛 法 浇筑 对 比 浇筑方法 优点 缺点 ( 1 )对于 内部有较 多横竖 ( 1 )对 混凝土 性能 要求 高 ， 隔板 的钢管 ，混凝 土浇筑 经时和泵送坍 落度损 失小 ； 质量有保证 。横隔板下方 ( 2 )每根钢 柱混凝 土浇筑时 顶升法 不易形成空腔 ： 都需要泵管 与管柱 有可靠的 ( 2 )混凝土浇筑不是钢结 连接 。 接泵管 的时间较长 构安装 的紧后工作 ，可以 与钢结构安装 同时进行 ( 1 )操作方便 ： ( 1 )混凝土质量不易保证 ； ( 2 )适合外侧加钢柱的肋 ( 2 )存在交叉作业 ，影晌钢 高抛法 混凝土振捣； 结构 安装进度 ( 3 )混凝土浇筑速度较快 通过 上述 对比 ， 顶升 法施 工操作 方便 ， 浇 筑 质量容 易保 证 ，有利 于避 免在钢 管 内隔板 下产 生空 腔 、气泡 等 。 且 可避 免 交叉 作 业 ， 便 于 现 场管 理 ， 且现 场 劲性 钢 筋混凝土柱内有十字隔板和内环板 ， 经综合考虑 ， 津塔 工程 决定 采用顶 升法 进行钢 管 内浇 筑混凝 土施 工 。 2 2配合 比试验 柱内混凝土最高强度等级 为C 6 0 ，考虑到混凝土 泵送高度高、 泵送距离长等特点， 因此要求混凝土具有 高强度 、 较高的流动性 、 较小的粘度和较小收缩率等性 能 。混凝 土配合 比试 验包括 以 下内容 ： ( 1 )确 定水 泥 、 外加 剂 和矿粉 的 品种 ， 然 后 再完 成 粉煤灰 、 矿粉 最佳 比例 的正 交试验 研 究工作 ； ( 2 )得到基本的试验室配合比后进行试验室微调 的配合 比 优化工 作 ： ( 3 )根 据掺加 不 同比例 的膨胀 剂 后混凝 土 各项 性 能的改善程度 ， 最终确定试验室最佳配合比 ； ( 4 )将 试 验 室最 佳 配合 比 投 入 实际 生 产 中 ， 通 过 实际泵送模拟试验 ，最终得到满足施工要求的施工配 合 比 。 通过对6 4 组不同配合比的混凝土对比，选定了如 表2 所示的配合比方案。 2 - 3试验构 件及 混凝 土浇筑 形 式 ( 1 )钢柱1 选择混凝土浇筑难度最大的钢柱 ， 采用 一 次 顶升 浇筑 ，主要 观察 管 内顶升 混凝 土和施 工缝 处 混凝土的质量。 ( 2 )钢柱2 选择相 同楼层 的外框 柱 ， 拟 分 两次进 行 表2混凝 土 配合 比方 案 项 目 P 0 4 2 5 中砂 碎石孓2 0 m m 自来水 外加剂 矿粉 C S 配合比 l 2 4 2 2 7 3 O 5 0 0 2 7 9 0 6 4 O 1 1 醒凝 土 用 量 3 3 0 7 9 8 9 o o 1 6 5 9 2 2l O 3 5 ( k g m ) 顶 升 浇筑 ，第二次 顶升在 第 一次混 凝土 终凝后 再从 第 一 次顶升 完成 的面 上 开始第二 次 浇筑 ，主要观 察两 次 顶 升混 凝土 结合面 的 浇筑质量 。 钢 柱 每 隔2 11 1 应 设 置一 个 直径 1 0 mm的观 察 孔 ， 以 便在顶升过程 中观察混凝土的顶升高度 ，同时达到排 汽 的 目的 。 2 4试 验 内容 试验 内容包 括混 凝土 浇筑 ，对钢 管混凝 土 试件进 行切 割 ， 检 查混凝 土 密实性 ， 尤其 是隔 板下部 的 混凝土 情况 。 2 5混凝 土试件 情况 混凝土试件强度情况如表3 所示。 表3混凝 土 试件 强 度情 况 MP a 龄 期 标准养护试件 同条件养护试件 钢柱取芯 2 8d 7 3 5 6 7 5 4 5d 8 66 7 3 5 7 52 2 6钢 柱剖切 结果 ( 1 )混凝土密实度 。钢柱各空腔内和横隔板下混 凝土填充密实， 未发现明显的空隙。 ( 2 )混凝 土收 缩 。混凝 土与管 壁 间无 肉眼可看 到 的缝隙 ， 说 明混凝土沿横向的收缩非常小。 ( 3 )混凝土分次浇筑结合面。 钢柱2 两次浇筑的结 合面不存在明显的浮浆层 ，结合面位置的混凝土与管 壁 间没有 明显 的收缩 缝隙 。 由于两次 浇筑 的时 间 间隔 为2 d ，说明只要控制混凝土表面暴露在空气 中的时 间 ， 就 能控 制混 凝土 的收缩 值 。 2 7试 验 结论 采用顶升法浇筑的劲性钢筋混凝土柱在混凝土密 实性 、 收缩性、 强度以及分次浇筑结合面等方面都能满 足设计和现行规范的质量要求 ；能够保证钢管内尤其 是隔板 周边 混凝 土 的密实性 ，在 分次 浇筑时 也不 存在 明显 的浮 浆层 。只要混 凝土 表面 不长时 间暴露 在空 气 中 ， 控 制分层 浇筑 混凝 土 的间隔 时间 ， 管 内混 凝土 也不 会出现明显的收缩 。混凝土标准养护试件和同条件养 护2 8 d 的试件均能达到强度设计值的1 2 0 以上。 经专家论证一致认为采用顶升法浇筑钢管混凝 土工艺 是可行 的。 l 1 2 建筑技术 第 4 2卷 第 2期 3 顶升法浇筑混凝土的施工 3 1 泵管的布置 本 工程 混凝土 浇筑总高度 为3 2 4 m。低区 ( B 4 层 F 3 0 层 ) 采 用普 通地 泵 及泵 管 ， 高 区 ( F 3 1 层 F 7 0 层 ) 采 用H B T 1 1 0 2 6 3 9 0 R S 型地 泵 ， 该 泵 的最 大理 论 出 口泵 压为2 6 MP a ， 泵管采用01 2 5 x 8 ， 内表面经高频淬火处 理 ， 直管 分节长度有3 0 0 0 ， 2 0 0 0 ， 1 0 0 0IT l m， 弯管 角度 有4 5 。 ， 9 O 。 局部采用异型管 ， 泵管接口采用平 口法兰 连接 。 混 凝 土 施 工至 高 区换 泵 配管 时 ， F 1 层 水 平 管 及 F 3 0 层 以下立 管应使 用特 制泵 管 ， F 3 0 层 以 上 立管及 楼 层内水平泵管可使用5 m m厚普通规格泵管。在F 2 9 层 设置缓冲弯管， 并连接长6 0 m左右的水平管， 以解决垂 直高度过大所引起的逆压。 布管原则如下： ( 1 )为尽可能降低输送管道的总压力， 在管路设计 时尽量减少弯管 、 锥形管的数量 ， 尽量采用大弯管 ： ( 2 )泵管布 置尽量 一次性布置 到位 ； ( 3 )垂直管和接泵 的管宜用新管或磨损较小的 管， 及时更换磨损过大的泵管； ( 4 )在高温和低温条件下施工， 应采取相应的措施。 3 2 泵 管的 固定 由于管内压力较大 ， 泵管应与结构牢固连接。 混凝 土泵竖向泵管的固定点每层应保证2 个 ， 卡环 与劲性钢 筋混 凝土柱焊接 ， 卡环 中心均与泵 管 中心对 准 。 水平管 与竖向立管相交弯管处设置2 个支架( 图2 ) 。 由于首层弯管内混凝土冲击力过大 ，因而混凝土 泵在首层 弯管处要 设置混 凝土墩 。在首层 泵车 出 口处 上行弯管之间每隔3 0 0 0 m m设置一个强度等级为C 3 0 的 混凝土墩 ， 用以固定泵管支架 ， 混凝土墩要固定牢固。 止回阀设置： 在离泵车出口5 1 0 m处设置止回阀及 支架 ( 固定在混凝土墩上 ) ， 以便泵管维修 和清洗 ( 图3 ) 。 3 - 3混凝土顶升浇 筑 混凝土从出搅拌机到浇筑完毕的延续时间不超过 1 h ， 当混凝土运至顶升地点时 ， 应检测混凝土拌合物 的坍落度和扩展度。 在混凝土顶升过程中， 从第一辆搅 图2泵 营 固定 图3 NNN 拌运输车算起 ， 应连续测定5 辆车内混凝土拌合物的坍 落 度和扩 展度 以及 初凝和 终凝时 间 。在泵送 顶升过 程 中 应保证混凝土泵的连续工作， 因料罐内应有足够的 混凝土 泵送间歇时间不宜超过1 5 m i n 。在混凝土泵送 顶升过程中， 需要两个有经验的混凝土工长 。 分别在混 凝土 下料 口和劲性钢 筋混凝 土柱顶 升 口处 ，观 察混凝 士 的出料 ， 当出现 异常 情况 时 ， 立即停 止泵送 。顶升过 程中。 若出现堵管情况 。 应立即停止泵送 ， 将劲性钢筋 混凝土柱的阀门关闭， 若确认是泵管被堵塞 ， 应查出堵 塞位置并将其清除 ；若检查是劲性钢筋混凝土柱内部 被堵塞 则通过劲性钢筋混凝土柱留设的观察孔找出 被堵管的位置 ， 然后在其上部重新钻孔， 重新泵送。对 搅拌站应进行不定期检查 ， 以保证配合比的准确。 4 结 语 ( 1 )该工程 内外筒劲性 钢筋混凝土柱共5 5 根 ( 分2 7 节， 平均每节3 层) ， 施丁时实际泵送压力一般为1 8 MP a 。 ( 2 )单次劲性钢筋混凝土柱( 3 层 ， 长 1 2 6 m) 混凝 土顶升只用2 h ，每次劲性钢筋混凝土柱顶升混凝土 ( 一节柱共5 5 根 ， 长1 2 6 m) 约需连续 浇筑5 昼夜 ， 总体 施 工质 量情况 良好 。 ( 3 )每次顶升完成后 ， 要在竖向泵管内混凝土下 方放置海绵球 ， 利用水压将剩余混凝土顶至施工楼层 ， 混凝土浇筑应在该层组合楼板内 ， 以避免浪费。 ( 4 )劲性钢筋混凝土柱安装前应对钢柱内焊渣等 进行清理， 做好相关隐蔽检查工作， 劲性钢筋混凝土柱 就位后 应先将劲性钢筋混凝土柱上吊耳、 爬杆、 挂钩等 割除， 再顶升混凝土及喷涂防火涂料。 ( 5 )钢管吊装前 ， 应提前将钢管内残留的焊渣 、 焊 料及其他杂物清理干净。 钢柱吊装就位后， 应将柱顶临 时封 闭 ， 以避 免杂 物坠落 。 ( 6 )冬期施工时， 由于高空温度较低 ， 可暂停钢管 内的混凝土顶 升 。 ( 7 )应随时注意泵管连接的可靠性 ， 严禁焊接作 业时在泵管上引弧打火，杜绝高压泵送过程中出现崩 浆的重大安全隐患。 需设置专人定期检查泵管的壁厚， 必要时 应及时进 行更换 。 实践 证明 ，钢管混凝 土采 用顶升法 浇筑混凝 土的 施工工艺是可行的，对保证混凝土施工质量和加快施 工进度都是有益的， 值得推广应用。 参考文献 1 G B 5 0 1 5 2 - 1 9 9 2 ， 混凝土结构试验方法标准 s 2 G B5 0 1 6 4 - 1 9 9 2 ， 混凝土质量控制标准 s 】 3 J G J T 1 0 - 1 9 9 5 ， 混凝士泵送施工技术规程【 S 4 J G J 8 O 一 1 9 9 1 ， 建筑施 工高处作业安全技术规 N S I