无站台柱雨棚钢管柱泵送混凝土顶升施工技术.pdf

第 5卷第 2期 2 0 0 8年 4月 铁道科学与工 程学报 J OUR NAL OF RAI L WA Y SCI E NCE AND E NGI NE E RI NG V o I 5 N O 2 A p r 2 0 0 8 无站 台柱雨棚钢管柱 泵送混凝土顶升施工技术 周 卫平 ( 中铁二十五局集 团有限公司， 广 东 广州 5 1 0 6 0 0 ) 摘要： 结合张家界无站台柱雨棚钢管柱泵送混凝土工程， 分析了泵送混凝土顶升浇灌施工工艺、 操作要点及质量、 安全控 制措施， 完善了该技术的工程设计和施工组织。工程实践表明， 该技术得到 了成功的运用。 关键词： 无站台雨棚； 钢管混凝土； 泵送顶升 中图分类号： T U 2 8 ， 1 文献标识码： A 文章编号： 1 6 7 2 7 0 2 9 ( 2 0 0 8 0 2 0 0 7 1 0 4 No p l a t f o r m c o l u mn c a n o p y s t e e l p u mp c o n c r e t e t r a n s p o r t i n g l i f t i n g a p p l i c a t i o n ZHOU W e i - p i n g ( C h i n a R a i l w a y 2 5 t h B u r e a u G r o u p C o ，L t d ，G u a n g z h o u 5 1 0 6 0 0 ，C h i n a ) A b s t r a c t ： T a k i n g Z h a n g j i a j i e n o p l a tf o r m c o l u m n C a n o p y S t e e l P u mp C o n c r e t e T r a n s p o r t i n g p r o j e c t a s a n e x a m - p l e，t h e c o n c r e t el i f t i n g f i l l i n g a p p l i c a t i o n，o p e r a t i o n p r o c e d u r e s ，me asu r e me n t f o r q u a l i t y an d s a f e t y we re an aly z e d， wh i c h c o mp l e t e s t h e d e s i g n an d c o n s t r u c t i o n o r g an i z a t i o n o f s u c h a p p l i c a t i o nTh e e n g i n e e r i n g p r a c t i c e s h o ws t h a t thi s a p p l i c a t i o n i s s u c c e s s f u l l y u t i l i z e d Ke y wo r d s： n o p l a t f o rm c o l u mn c an o p y；s t e e l p u mp c o n c ret e ；s u mp t r a n s po rti n g l i f t i n g 近年来 ， 越来越多的大跨度无站台柱雨棚在我 国火车站的建设 中投入使用 ， 促进 了铁路站场设计 新理念 的进一步提升。而钢管混凝土柱 以其造型 流畅 、 结构受力性能好 、 截面尺寸经济等优势在无 站台柱雨 棚 中得 到广 泛应 用【 1 j 。钢 管混 凝 土 ( c o n c r e t e f i l l e d s t e e l t u b e ， 简写为 C F S T ) 是 由混凝土 填人钢管 内而形成的一种新型组合结构 ， 混凝土处 于侧向受压状态 ， 其抗压强度可成倍提高 ， 且 由于 混凝土的存在， 提高 了钢管的刚度 ， 两者共 同发挥 作用 ， 从 而大大地提高 了承载能力 。同时 ， 钢管混 凝土主要以轴心受压和作用力偏心较小 的受压构 件为主 ， 具有 良好的受力性能和施工便利性 ， 表现 为 ： 承载力高 ， 延性好， 抗震性能优越 ， 施工方便 ， 工 期短 ， 有利于钢管的抗 火和防火 ， 耐腐蚀性能 比普 通钢结构的优。 1 张家界无站 台柱雨棚工程 简介 张家界无站 台柱雨棚面积约为 3 3 7 7 3 m 2 ， 主 体结构采用双肢钢管混凝土组合柱支撑倒三角形 钢管桁架结构， 横向跨度最大达到 2 6 2 5 m， 纵向 柱距为 2 5 m， 共有 4 6榀双肢钢管混凝土组合柱需 要浇注 C 4 0混凝土 。每榀钢柱由 2根 q 6 3 01 6的 钢管焊接而成 ， 变肢距 1 23 0 m， 其 中 7榀浇灌 高度为 2 9 7 5 m， 其余 3 9榀浇灌高度 为 2 3 7 5 m。 雨棚上弦杆 中心距 站 台面最高点 1 4 4 m， 下弦杆 中心距站台面最低点 9 3 7 5 m， 保持基本站 台完全 不设立柱 2 钢管混凝土柱泵送顶升的优点 钢 管混凝土柱浇灌 已广泛使用的工法有开孔 浇灌法 、 高位抛落法等。张家界无站台柱雨棚根据 钢管混凝土柱变肢距这一特点采用在管柱下部开 临时浇灌孔 ， 用混凝土泵 自下而上灌注混凝土的泵 送顶升新工法进行施工 。采用泵送顶升法施工 ， 其 突出优点在于 ， 在混凝土浇灌 过程 中不需振捣 ， 可 节省大量的混凝土用工和机械。同时 ， 由于混凝土 收稿 日期 ： 2 0 o 80 3 0 8 基金项 目： 铁道部科技研究开发计划项 目( 2 0 0 5 K 0 0 2一A1 ) 作者简介 ： 周卫平( 1 9 7 0一) ， 男 ， 湖南新化人 ， 工程师 ， 从事铁路工程施工管理 维普资讯 http:/ 7 2 铁 道 科 学 与 工 程 学 报 2 0 0 8 年 4月 从柱根向上顶升逆 向浇灌， 利用混凝土的重力 自行 密实 ， 比传统施工工艺浇灌的混凝土更加密实 、 均 匀 ， 并较好地避免了采用高位抛落法在变肢距处容 易出现离析、 烂根等质量通病 。由于双肢柱在柱脚 底部连通 ， 根据连通器原理 ， 只需 在任一肢柱上开 孔就可以同时将一榀双肢柱浇灌完毕 ， 极大提高了 施工效率 。同时 ， 由于无需搭设高空脚手架 ， 减少 了高空作业量 ， 在安全保障方面有较大改善 ， 具有 缩短工期 、 降低成本等优点。 3 混凝土泵送顶升浇灌工艺原理及 流程 混凝土泵送顶升浇灌工艺原理是在钢管混凝 土柱的底部管壁上开一个 比输送管略大的孔洞， 借 助输送管将混凝土输送泵的出口与之连接 ， 利用混 凝土泵的压力将 自密实混凝土 自下而上挤压顶 升 灌人钢管 内， 直至管 内注满混凝土， 钢管柱顶部设 置溢流排气孔 ， 以减少泵送压力， 而在钢管柱下部 接口的接管上设置止流闸防止砼体倒流。其工艺 流程 见 图 1 。 图 1 施 工 工艺 流程 图 Fi g 1 Co n s t r u c t i o n a p p l i c a t i o n d i a g r am 4 混凝土泵送顶升浇灌工法工序要点 4 1 泵送混凝土配合 比 泵送混凝土配合比除满足混凝土设计强度和 耐久性的要求外 ， 尚应满足可泵性要求 ， 使水灰 比 小 、 坍落度大 ， 减少混凝土收缩 ， 其强度 、 均匀性和 凝聚性均要优于普通 同强度等级 的塑性混凝土。 在混凝土拌合时应掺加减水剂和膨胀剂 ， 使混凝土 拌和物泌水率减小 ， 含气量增加 ， 和易性改善， 从而 满足泵送要求。为达到上述要求 ， 可采用压力泌水 试验结合施工经验进行控制， 一般控制标准为 1 0 S 时的相对压力泌水率 S l o 不宜超过 4 0 。S l o 可表 示为 Sl 0： Vl o Vl 4 o 。 式 中： V 】 0 和 l 4 o 分别为混凝土加压至 1 0 S 和 1 4 0 S 时的泌水量。 粗骨料选用时其最大粒径与输送管管径比， 对 碎石不宜大于 1 ： 3 ， 对卵石不宜大于 1 ： 2 5 ； 细骨料 宜采用中砂 ， 其细度模数为 2 0 ， 同时掺合适量 级粉煤灰 ， 混凝土水灰比宜为 0 40 6 ， 外加剂选 用高效缓凝减水剂以增加砼的初凝时间， 同时掺人 1 0 的 U E A膨胀剂使砼浇灌后产生微膨胀， 以补 偿收缩以达到密实。 4 2 混凝土输送泵工作压力 在顶升过程中， 混凝土在钢管 内呈“ 泉涌状” 上 升， 混凝土输送泵工作压力与泵体 的产品性能 、 运 行状况 、 泵送 高度 、 泵 送水 平距离 、 混凝 土坍 落度及 和易性有关l 5 I 6 j 。施工前要根据现场实际水平泵 送距离及泵送管路的设置计算压力损失( 见表 1 ) 。 为减少泵送压力损失 ， 输送泵与钢柱间距离不宜过 大， 以确保输送泵的有效工作压力维持在 1 01 6 MP a 表 1 混凝 土泵送压力损失换算表 Ta bl e 1 Co nv e r s i o n ta bl e o f c o n c r e t e p u mpt r a n s p o r t i n g pr e s s u r e l o s s 4 3 柱肢与混凝土输送管的连接 在距钢管混凝土柱底部约 8 0 0 B i n的位置开 1 个进料 口， 进料口孔径比进料短管孔径大 3 m m， 焊 维普资讯 http:/ 第 2期 周卫平： 无站台柱雨棚钢管柱泵送混凝土顶升施工技术 7 3 接的进料短管采用混凝土泵管制作 ， 焊接时须保证 进料短管与钢管柱之 间成 4 5 。 夹角 ， 进料短管 的出 口面呈水平状态以防止混凝土进入钢 管柱后直接 喷射到管 内壁 ， 从 而减小混凝 土 向上 的顶 升阻力 ( 见图 2 ) 。进料短管与钢管柱之间采用焊接， 焊缝 高度不小于钢管壁厚。为防止施工时进料 口处振 动过于剧烈 ， 以致 进料 口与钢管柱之 间的焊缝撕 裂 ， 故需在进料短管周围均匀地加焊加强筋板。 管卡与 车相连 图 2 进料短管与钢管柱连接示意图 F i g 2D i a g r a m o f c o n j u n c t i o noff i 一i n s t e e l p i p e a n d s t eel c o l u mn 4 4 止流 阀的制作与安装 为防止在拆除输送 管时混凝土 回流，需在连 接短管上设置 1 个止流装置， 其形式可以是闸板式 的( 见图 3 ) ， 或是插楔式 的。为防止在混凝土泵送 顶升浇灌过程中闸板缝发生漏气现象 ， 需用黄油涂 缝 ， 或者加设一个密封圈垫在闸板缝 内。混凝土泵 送顶升浇灌结束后 ， 控制泵压 2 3 m i n ， 然后 ， 略松 闸板的螺栓 ， 打人止流闸板 ， 即可拆 除混凝土输送 管 ， 转移到另一根钢管柱继续浇筑。待混凝土强度 达 7 0 后切 除连接短管 ， 补焊 洞 口管壁 ， 并磨 平 、 补漆( 补洞用钢板宜为原开洞时切下的) 。 J _L 与 泵 管直 径相 同 C 2 _ 2 剖 面 闸板立面 1 -1 剖 面 图 3 闸板式止流 阀示意 图 3 D i a g r a m o f c u t o f f fl o w t e c h n i q u e w i t h l o o s e l e a f r a p i dd r o p g a t e 4 5 卸压孔设计 采用泵送顶升浇灌工艺 ， 钢管柱顶端必须设溢 流卸压孔或排气卸压孔 。溢流卸压孔的面积应不 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 升浇灌后 的 回落空 隙。 4 6 作业中注意事项 1 ) 顶升前必须对进料短管、 弯头、 止流阀进行 全面检查 ， 进料短管与钢管须焊接牢固， 以免顶升 时因水平管颤动而脱焊 ， 造成顶升失败。 2 ) 及时做好混凝土坍落度及坍落扩展度 的检 测。 3 ) 同一钢管 内的混凝土顶升必须连续进行。 4 ) 顶升前 和首次顶升后续接砼管时都必须用 与混凝土相同标号的水泥砂浆润管。 5 ) 用于润滑输送管 的水泥砂浆不得替代混凝 土注入柱内。 6 ) 对钢柱上开启 的雨水管 、 电力及信号预埋管 在施工前密封好。 7 ) 不可进行外部振捣 ， 以免泵压急剧上升 ， 使 浇筑被迫 中断。 8 ) 当混 凝 土 中石 子从 卸 压 孔 洞 中溢 出 以后 稳 压 23 m i n方可停止泵送顶 升浇灌。等待 23 m i n 后再插入止回流 阀的闸板 ， 方可视为混凝土顶 升浇灌施工完毕 。顶升完后应及时清理被水泥浆 污染的钢结构。 5 施工质量动态控制及安全措施 在施工 中必须严格遵照相关规 程或规范进行 作业 ， 根据笔者及同行 多年 的经验总结 ， 应根据现 场实际情况对施工质量进行动态控制 ， 尤其要注意 下列事项 ： 1 ) 泵送混凝土采用的水 泥、 砂 、 石子 、 水 、 掺 和 料 、 外加剂等原材料技术指标必须符合国家标准规 定。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 比。 2 ) 混凝土添加的水泥掺和料 、 外加剂均应有合 格证和出厂检测报告。 3 ) 现场随时检查混凝土的坍落度 ， 不符合要求 的应及时通知搅拌站。 4 ) 柱 内混凝土的质量检验 ， 其标准试样的取样 应符合 混凝土强度检验评定标准 的要求。加强 混凝土试块质量管理 ， 专人负责制作 、 养护、 保管及 送检 ， 以试验报告作 为检验工程质量 和交工 的依 维普资讯 http:/ 7 4 铁 道 科 学 与 工 程 学 报 2 0 0 8 年 4月 据 。 5 ) 钢管混凝土施工必须符合 钢管混凝土结构 设计与施工规程 ( C E C S 2 8 ： 9 0 ) 的要求 ， 浇灌质量 可用敲击钢管的方法进行初步检查 ， 为了对钢管混 凝土柱的核心混凝土质量和钢管混凝土柱的完整 性有一个更科学 的结论 ， 在现场施工时除按 混凝 土强度检验评定标准 ( G B J 7 8 7 ) 留置试块的方 法检验混凝土的强度外 ， 还可采用应力波脉冲反射 波法和直达波法对钢管混凝土柱完整性进行 了检 测 。 6 ) 对不密实的部位 ， 应采用钻孔注浆法进行补 强 ， 然后 ， 将钻孔补焊封闭。 在保证施工质量的同时 ， 安全施工也是重中之 重 ， 除执行相关安全施工措施规定外 ， 还应遵守下 列事项 j ： 1 ) 施工作业人员必须 了解和掌握技术操作要 领 ， 特殊工种( 如输送泵操作人员、 电焊工等) 应持 证 上 岗。 2 ) 混凝土浇灌前 ， 应对截止阀 、 输送管 的布管 及接头等进行检查， 符合要求后方可开机进行空运 转。 3 ) 在混凝土浇灌过程中， 截止阀旁严禁站人。 4 ) 现场道路要平整畅通 ， 保证混凝土输送泵平 稳运行。 5 ) 混凝土运输车出场前应清理下料斗， 防止混 凝土滴洒 ， 经洗车台洗车后方可离场。 6 结语 张家界无站台柱雨棚钢管混凝土柱全部 4 6榀 钢柱一次性顶升至设计标高， 施工完成后采用敲击 法及声波透射法检查钢管混凝土的密实性 ， 未发现 空鼓现象， 并对拉索及桁架连接处进行 了超声波检 测 ， 也未发现明显收缩相象， 说明该站 台钢管混凝 土柱的泵送 、 顶升压注施工是成功的。也说明在无 站台柱雨棚钢管混凝土柱施工 中，泵送 、 顶升压注 的施工法是一种行之有效的施工方法 ， 值得在类 似工程施工中大力推广应用。 参考文献： 1 谷邛英 北京站无站台柱雨棚主桁架设计研究 J 铁 道工程学报 ， 2 0 0 6 ( 9 ) ： 7 7 8 1 G U Q i o n g - y i ng R e s e a r c h o n m a i n t r u s s d e s i g n o f n o n p o t - f o r m c o l u m n r a i l w a y s t a t i o n s h e l t e r i n B e ij i n g R a i l w a y S t a t i o n J J o u rna l R a i l w a y E n g i n e e r i n g S o c i e t y ， 2 0 0 6 ( 9 ) ： 7 7 81 2 韩辉 ， 刘峰涛 长沙站新型斜位式硬横跨的设计 J 铁道工程学报 ， 2 0 0 2 ( 1 ) ： 9 91 0 2 HA N H UI ， L I U F e n g t a oT h e d e s i gn of n e w s t y l e s t a y e d po r - t a l i n e h a n g s h a s t a t i o n J j J o t tma l R a i l w a y E n gi n e e r i n g S o c i - e t y ， 2 0 0 2 ( 1 ) ： 9 91 0 2 3 杜世军 沈 阳北站无站 台柱雨棚钢管桁架施工技术 J 施工技术， 2 0 0 6 ， 2 1 ( 5 ) ： 7 6 7 8 D U S h i - j u n C o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y of s t e e l t u b e t r u s s f o r t h e n o c o l u mn a wn i n g of n o r t h r a i l wa y s tat i o n i n S h e n y a ng J S t e e l C o nst r u c t i o n ， 2 0 0 6 ， 2 1 ( 5 ) ： 7 67 8 4 刘新佳 泰州无站台柱雨棚主桁 架结构设计与施工 J 交通科技， 2 0 0 7 ( 4 ) ： 1 l 8 1 2 0 L I U X i n - j i a D e s i gn a n d c o n s t r u c t i o n o f m a i n t r u s s s t r u c t u r e of ta i z h o u n o n p l a t f o rm c o l u m n r ai l w a y s ta t i o n s h e l t e r J T r a n s por t a t i o n S c i e n c eT e c h n o l o g y 2 0 0 7 ( 4 ) ： l l 8 1 2 0 5 周国全， 李蓉 西湖大桥钢管拱混凝土泵送顶升施工 技术 J 邵阳学院学报， 2 0 0 7 ， 4 ( 2 ) ： 6 6 6 8 Z HOU Gu q u a n， L I R0 n gMe t h o d of c o mc r e t e p u mpt r a ns po r t i ng a n d l i f t i n g u s e d i n c o n s t r u c t i o n o f s t e e l t u b u l a r a r e h of x i hn b ri d g e E J J o u r n a l of S h a o y a n g U n i v e r s i t y ， 2 0 0 7 ， 4 ( 2 ) ： 6 66 8 6 黄继承 钢管混凝土由下而上泵送顶升浇注施工技术 J 建筑施工， 2 0 0 7 ， 2 9 ( 1 ) ： 5 3 5 4 HU AN G J i - e h e n g C o n c r e t e p um p i ng t e c h n o l o g y f r o m b o t to m u p t o to p e J J B u i l d i n g C o n s t r u c t i o n ， 2 0 0 7 ， 2 9 ( 1 ) ： 5 3 5 4 7 J G J T l O 一9 5 ， 混凝土泵送施工技术规程 s J G J T 1 一9 5 T e c h n i c a l s p e c i fi c a t i o n for p um p i n g c o n s t n 一 t i o n of c o n c r e t e S 8 C E C S 2 8 ： 9 0 ， 钢管混凝土结构设计与施工规程 s C E C S 2 8 ： 9 0， S p e c i fi c a t i o n f o r d e s i gn a n d c o nst r u c t i o n of c o n c r e t e fi l l e d s t eel t u b u l a r s t r u c t u r e s S 维普资讯 http:/