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钢管混凝土结构柱施工方案工法
3.5.9.1 钢管混凝土柱工程简介
1 钢管混凝土柱基本概况
天津西站交通枢纽配套市政公用工程一标段地下轨道交通地下结构，地铁4号线天津西站站、地铁6号线天津西站站中间设置一排中间立柱（框架柱），直径1000的钢管柱，壁厚25mm，16钢，采用C50微膨胀混凝土，钢管柱下基础为钢筋混凝土钻孔灌注桩，直径2200，灌注桩混凝土为C30混凝土，4号线、6号线钢筋混凝土灌注桩桩长分别为98m、66m（自底板下算起）。详见表3.5.9.1-1所示。
表3.5.9.1-1 地铁4号线（6号线）天津西站站
序号
结构部位
钢管柱
直径()
数量
混凝土设计
强度等级
层高
顶板梁高()
钢管长度()
1
地铁4号
线 天 津
西 站 站
地下三层
φ1000
23
C50
7.600m
1500
6100
2
地下二层
φ1000
23
C50
7.785
～8.190m
1300
7.785
～8.190m
3
地铁6号线天津西站站
φ1000
12
C50
7.47
1～8.100m
1600
5.871
～6.500m
4
备注:钢管柱锚入桩内2500（桩直径2200）；
钢管总长：4号线：6.100+(7.785～8.190)+2.5=16.385m
6号线：(5.871～6.500)+2.5=8.371～9.0m

3.5.9.1-1 地铁6号线地铁钢管柱
3.5.9.1-2 地铁4号线地铁钢管柱

钢管结构柱的设计平面布置形式为沿车站纵向设置单排，4号线北端局另有5根横向钢管混凝土柱，4号线柱中心间距主要为10500、10750，6号线中心间距主要为12436。
2 钢管混凝土结构柱的作用
4号线钢管柱既做为施工过程中的临时支撑柱，又是使用阶段做为地铁的永久性的主要竖向承载与传力结构，而4#线施工工艺设计为盖挖逆作法施工，钢管柱是在在下施工其施工程序复杂，在保证钢管柱定位、垂直度、连接节点等方面质量特别重要，它直接影响着保证4号线工程质量。
6号线钢管柱与4号线钢管柱在施工方式不同，是正常的顺作方法，施工程序相对简单，本节重点描述4号线盖挖逆作法的施工方法。
3 钢管柱与结构的连接方式
4号线、6号线钢管柱与底板结构下基础的连接方式为：C30钢筋混凝土钻孔灌注桩，设计桩径为2200，4号线、6号线桩长分别为98m、66m（自底板下算起），桩承台高2500，钢管柱插入其基础2500。
钢管柱与地铁中板梁板结构、顶板梁板结构的连接方式为：钢管与梁板结构主筋连接或焊接，浇筑混凝土后形成节点结构。钢管柱设计图、各节点图详见图3.5.9.1-3、3.5.9.1-4、3.5.9.1-5所示。
对于采用盖挖逆作法施工的地铁4号线，构件之间的连接方式必须稳妥可靠，能够准确反映结构预期的工作状态。节点的构造形式及施工质量对结构的强度、刚度及整体质量直接影响，因此在施工中必须控制好各结构节点的施工质量。

3.5.9.1-4 地铁4号线钢管柱中间节点示意图

3.5.9.1-5 钢管柱底部节点
3.5.9.2 钢管混凝土柱施工要点与分析
1 钢管柱的定位控制及垂直度控制
根据本工程招标文件、招标图纸的要求，钢管柱中心定位轴线最大允许偏差不超过5；柱轴线垂直度单层柱最大偏差不超过10.0，多节柱底层柱最大偏差不超过10.0，柱全高最大偏差不超过35.0。而地铁4号线结构全部采用盖挖逆作法施工，钢管柱既是临时支撑柱，又是永久性结构柱，施工工艺要求完成地下2200大直径桩基后直接在地下施工钢管柱，在桩基础上完成钢管柱安装及混凝土浇筑，一次性达到正式结构施工质量要求。在此条件下钢管柱的定位及垂直度控制是钢管柱保证施工质量关键，而且天津地区地下水位高，地质条件较差，不宜采用北京、南京等地对于钢管柱定位的施工方法。为此，我们将采用上下两端定位固定的方法来保证钢管柱的垂直度和准确定位。
2 钢管柱临时钢护筒
4#线钢管柱施工临时钢护筒采用等同于相应施工的钻孔灌注桩直径(2200)尺寸制作,用16钢板卷制而成并焊接加强肋板,钢套筒分成三节，上节约18.0m，中节长3.0m，下节5.0m。
3 钢管柱加工质量控制
钢管柱不但是结构施工时临时支柱，更是正式结构框架柱，其外观质量、尺寸、加工精度，还是材质要求都有较严格的要求，为此必须保证钢护筒及钢管柱的加工质量。加工厂家必须是有良好信誉、资质、技术保证的生产商，在加工过程中加强过程监督，如钢管柱的原材料检验、外观、无损检验、同心度、顺直度、焊缝处理等。
3.5.9.3 钢管柱施工组织
本工程钢管柱直径为1000，设计长度4号线为16.385～16.79m，6号线为8.371～9.0m。为此钢管柱可一次加工成型直接运至现场，这样易于保证加工质量，又可避免现场二次连接。由于现场狭窄，钢管柱进场随施工进度要求提前进场，现场不得过多存放，驻厂监造与现场保持密切联系，保证现场既不堆积过多，又不影响施工进度。
钢管柱钢管重约10t（6t），采用现场基础桩钢筋笼吊装的150t吊车即可，配合一台25t吊车进行附件的吊装，一次性吊装到位。
3.5.9.4 钢管柱的深化设计、制作及加工
1 钢管柱深化设计
(1) 深化设计的依据
本工程钢结构深化设计的依据见表3.5.9.3-1。
表3.5.9.3-1 钢管柱深化设计依据一览表
依据类别
依据内容
施工合同及设计图纸
工程施工合同文本
设计的施工图
主要规范、规程

《钢结构设计规范》 50017-2003
《钢管混凝土结构设计与施工规程》 28:90
《钢骨混凝土结构规范》 9082-97
《高层民用建筑钢结构技术规程》 99-98
《建筑钢结构焊接技术规程》 81-2002
《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工与验收规程》 81-2002
《钢结构工程施工质量验收规程》 50205-2001
其它现行设计及施工规范。
(2) 深化设计流程
本工程钢管柱深化设计的流程见图3.5.9.3-1
(3) 深化设计的内容
表3.5.9.3-2 深化设计内容一览表
序号
项目
内 容
1
安装布置图
包括平面布置图和立面布置图以及布置图所示构件的索引图。
安装布置图所包含的内容有构件编号、安装方向、标高、安装说明等一系列安装所必须具有的信息。
2
节点设计
节点设计应严格按照结构设计提供的杆件内力报告进行计算。若结构设计无明确要求时，所有节点按等强连接设计。
节点的型式原则上采用结构设计给定的样式，若确需调整，应事先提交结构设计确认。
所有节点的设计，除满足强度要求外，尚应考虑结构简洁、传力清晰以及现场安装的可操作性。
3
构件详图
构件细部、重量表、材质、构件编号、焊接标记、连接细部和锁口等。
螺栓统计表，螺栓标记，螺栓直径，螺栓强度等级及栓钉统计表。
轴线号及相对应的轴线位置。
加工、安装所必须具有的尺寸。
方向。构件的对称和相同标记（构件编号对称，此构件也应视为对称）。
4
图纸清单
应注明详图号、构件号、数量、净重量、构件类别、改版号、提交日期。
文字：所有文书、资料、清单、图纸均使用中文。
设计院提供技术资料

制造、安装方案论证

阅读、消化

工艺性复查

工艺方案的确定

施工图绘制()

图纸校对(一审)

图纸审核(二审)

送设计院审定

报 批

蓝图发放

安装布置图
节点拼装总图

节点拼装顺序图
节点定位座标图

构件加工图

节点大样详图
材料明细表

图3.5.9.3-1 深化设计流程图
2 钢管柱加工制作
(1)钢管柱制作所采用的有关规范
钢管柱的制作所依据的主要规范为《钢结构工程施工及验收规范》（50205—2001）、《建筑钢结构焊接规程》（81—2002）等。
(2)钢管柱制造工艺流程
钢板矫平

预处理

钢板下料切割
压制成型
焊接

校直、管端加工

钢管〇成型(精整)

环板下料切割
样板检查
焊接坡口切割
环板、底板安装

加劲板安装

检 查

节点区焊接

底板下料切割
标识、存放

图3.5.9.3-2 钢管柱制造工艺流程图
管与管组对

腹板、加劲板下料切割
（3）钢管制造工艺
图3.5.9.3-3 钢管制造工艺(一)

3 钢构件的运输
（1）待运
1）待运物件堆放需平整稳妥垫实，搁置干燥、无积水处，防止锈蚀；
2） 钢构件按种类、安装顺序分区存放，底层垫枕应有足够的支承面，应防止支点下沉；
3） 相同构件的钢构件叠放时，各层钢构件的支点应在同一垂直线上，防止钢构件被压坏或变形。
（2） 散件运输
1）装车时，须有专人监管，清点上车的箱号及打包件号，并办好移交或交接手续；
2）车上堆放牢固稳妥，并增加必要的捆扎，防止滚动碰撞；
3）构件制作必须符合运输安全要求和现场拼装进度、质量要求，构件按照安装顺序分单元成套供货。
（3）工地存放
工地内设专用堆场放置钢管柱及钢套管，上设篷布遮盖防雨，以防其锈蚀。
4 钢管柱加工质量监控
钢管柱加工过程中派驻厂监造，构件出厂前验收质量，验收内容包括材质、物理力学性能指标，构件长度、垂直度、弯曲矢高等项目。
5 中间立柱钢管柱的制作精度
钢管柱、钢护筒制作精度详见表3.5.9.3-3所示。
表3.5.9.3-3 钢柱外形尺寸的允许偏差()
序号
项 目
允许偏差
检查方法
1
一节柱高度（H）
±3.0
逐个尺量
2
两端最外侧安装孔距离(13)
±2.0
逐个尺量
3
柱底铣平面到牛腿支承面的距离（l1）
±2.0
逐个尺量
4
铣平面到第一个安装孔距离（a）
±1.0
逐个尺量
5
柱身弯曲矢高（f）
1500，且不应大于5.0
逐个尺量
6
一节柱的柱身扭曲
250，且不应大于5.0
7
牛腿端孔到柱轴线距离（l2）
±3.0
逐个尺量
8
牛腿的翘曲（△）
l2≤1200
2.0
逐个用直尺和塞尺量测
l2＞1200
3.0
9
柱截面尺寸
连接处
±3.0
逐个尺量
其它处
±4.0
10
柱脚底板平面度
5.0
直尺加塞尺
11
翼缘板对
腹板的垂直度
连接处
1.5
逐个角尺检查
其它处
100，且不应大于5.0
3.5.9.5 钢管柱施工工艺流程
1钢管柱施工工艺流程
施工准备→测量放线→钻孔灌注桩成孔→灌注桩清底→桩体钢筋笼吊放→吊放钢套筒→首次灌注桩体砼至预定标高→抽排泥浆桩底注浆→凿除桩顶浮浆至标高→钢套筒内安装钢柱定位器→二次灌注砼至定位器顶面→安装钢管柱→钢管柱上下端定位固定→三次灌注桩杯口砼（2500高）至底板底→浇筑钢管砼至设计位置→灌入清水并回收上节钢套筒→钢管柱周围回填砂并柱顶进行钢筋砼盖板
2钢管柱施工工艺示意图详见表3.5.9.4-1、3.5.9.4-2、3.5.9.4-3。
3.5.9.6 钢管柱施工方法
1 施工准备
提前平整夯实场地，施工人员的到位，钻孔桩施工机具的配置，自动定位器、钢套筒、钢管柱等材料的进场备置等。
2 测量放线
测设定桩心位置，按桩心位置将设备就位，其水平位置误差不大于20。
3 钻孔灌注桩施工
钢筋混凝土钻孔灌注桩部分的施工方案及施工工艺详见本章3.3钻孔灌注桩基础、支撑柱及水平支撑。
4 制作及吊放钢套筒，与桩基钢筋笼连接
钢套筒用16厚钢板卷制而成，钢套筒分成三节，上节约18.0m，中节长3.0m，下节5.0m。钢套筒直径同钻孔桩基础直径，为φ2200钢护筒。
下节钢套管长度应满足超底梁面0.5m、钢管柱锚入桩基不小于2.5m、定位器安装护筒深度0.5m以及第一次灌注嵌入小于2.5m的锚固及施工规范要求。
上、中两节间采用内法兰螺栓加橡胶垫联结，中、下两节间采用外法兰螺栓加橡胶垫联结。
在上节钢套管顶部内侧，两个相互垂直的方向各焊接两段150长φ6钢管段，钢筋段与钢套筒纵轴线平行，便于下放钢套筒后，依据钢筋段的纵轴线位置检测钢套筒的垂直度。上节钢套筒上端设两个吊环，以便于垂直吊放。
上中节间、中下节间钢套筒的联结质量应符合规范的要求，具有统一的纵轴线。其直径、管口圆度、端面对管轴的垂直度等检测项目的偏差均要满足规范要求。接口处结合紧密，具备良好的水密性，以阻断地下水及泥浆的渗入。
套筒节间接装拆方便，以利于上下节间的分离。

292 / 26
表3.5.9.4-1 钢管柱施工工艺流程示意图

序号
1
2

示
意
图

说明
φ2200钻孔灌注桩成孔
吊放钻孔灌注桩钢筋笼
吊放钢套筒
首次灌注桩基混凝土至预定位置，并对桩基进行注浆。

图3.5.9.5-2 钢管柱施工工艺流程示意图

序号
5
6
7
8
示
意
图

说明
拔出桩基注浆管,
抽排钢套筒内的泥浆。
凿除柱基表层混凝土
安装自动定位器，
打开上、中节钢套筒间主连接螺栓
吊放中间中间立柱（钢管柱）与定位器接驳后，其下端定位完成。
图3.5.9.5-3 钢管柱施工工艺流程示意图
序号
9
10
11
12
示
意
图

说明
中间立柱(钢管柱)上端定位,灌注杯口定位砼至底板底标高上500,总高3.50m,凿除500砼后满足钢管柱插入钻孔桩有有效长度不小于2.5m。
凿除柱基表层混凝土
安装自动定位器，打开上、中节钢套筒间主连接螺栓
吊放中间中间立柱（钢管柱）与定位器接驳后，其下端定位完成。

吊放钢套筒前，用吊车配合人工将上、中节钢套筒取结好，并进行相应质量检测，符合设计规范要求后，可进入下道工序施工，即吊放钢套筒。
在钻孔桩桩口设置4根10#槽钢，呈正方形摆放，拟备支托钢套筒，首先用150t、25t两台履带吊车将下节套筒吊放入槽，并临时使其上端置于预先设置好的槽钢架间，然后人工将已经先行连接好的上、中节采用外法兰与下节钢套筒连接起来，保证防水要求后，继续下放钢套筒到设计标高。
通过两个方向的定位点拉十字线找出桩心位置，用靠尺放在钢套筒内预先焊好的钢筋段上检测钢套管的垂直度。
在钢套筒顶部法兰盘位置设置4根可调式螺栓丝杠，调整钢套筒的中心位置及垂直度，待钢套筒中心与桩心重合，钢套筒垂直度满足要求后，用铁楔子将钢套筒与槽架之间空隙塞紧、焊实，以固定钢套筒。避免在混凝土浇筑过程中，钢套筒发生移位或倾斜现象。钢套筒的中心位置偏差≯20，垂直度偏差≯50。
5 第一次灌注柱基混凝土至预定位置
钢管柱基础为C30钢筋混凝土钻孔灌注桩，其设计桩径为2200，结构底板下入土长度分别为98m（4号线地铁站）、66m（6号线地铁站），第一次灌注钻孔桩基混凝土至钢管柱底标高上1.0m，约较桩基础顶标高超灌1.5m。混凝土灌注至预定标高，停止灌注。
第一次灌注柱基混凝土封闭了钢套筒下端，并使钢套筒下端牢固固定，使管内外隔离开。
6 护筒内泥浆排除，桩底注浆
柱基混凝土浇筑12小时，用潜水泵抽排钢护筒内泥浆。每根桩设置2根注浆管，注浆材料为纯水浆，注浆量和注浆压力结合静载试验确定。
7 凿除柱基桩头混凝土至预定位置
采用临时龙门架进行护筒内施工作业的机具、人员垂直运输，用风枪凿除柱基表层混凝土至自动定位器的定位十字板底位置。
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凿除超灌混凝土高度约为1500。凿除过程中严格控制凿除层底标高，严禁凿除深度超过预定位置，凿下的混凝土块装在钢套筒内的0.1m3出土斗内，垂直提升至地面，施工中注意向套筒内输送新鲜空气，保证安全，改善作业环境。
8 安装自动定位器，二次灌注混凝土
自动定位器呈十字锥形，由劲性组焊而成.其锥底宽度比定位短钢管内径小。主要包括锥形引渡板、定位十字板、钢筋锚筋等构件，其中锥形引渡板实现对中间立柱的引渡功能，并控制钢管柱的垂直度，限定钢管柱的水平位移；定位十字板与钢套筒连接起来，承托钢管柱，并控制钢管柱的水平位置及标高；定位器钢锚筋将自动定位器固定于柱基混凝土中。
定位器的制作质量必须严格控制，保证其具有足够的强度、刚度及精确度，以确保钢管柱安装时，定位器不发生破坏、变形、移位等现象，并提供所要求的精度。
自动定位器的做法见图3.5.9.5-4所示。

3.5.9.5-4 自动定位器设计平面、立面示意图

(3) 自动定位器的安装及第二次混凝土浇筑

在钻孔桩项测放十字轴线，同时在钻孔桩顶部测放定位器标高控制点，标记于钢套筒筒壁上。而后施工人员将定位器、可调螺栓及其他配件吊入钢套筒底，并做好通风、电气焊的准备工作。
从钻孔桩口用激光投点仪将中间立柱中心点投至桩底，施工人员依据中心点调整定位器中心，依据四个方向的标高控制点调整定位器安装基面标高。
固定时采用可调式连接螺栓（竖向设置）将先行焊在钢套筒上定位穿孔钢板和定位器上的定位十字板连接。
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同时进行水平方向、垂直方向精确定校正，确保其平面位置、高程和垂直度满足设计及施工规范后，将自动定位器和钢套筒、定位器钢锚筋焊接形成整体。
自动定位器安装基面要求平整，不得存有泥水，底部砼饱满。定位器砼为C50早强砼，采用导管输送至孔内，在孔底进行人工捣实抹平。灌注完锚固砼后拆除拆除上、中节钢套筒内法兰2/3的连接螺栓，留1/3的螺杆（此部分螺帽位于法兰下部，螺杆位于法兰上部，并卸下螺帽）以防止钢套筒错位渗漏，将施工人员吊运出钢套筒。
为保证钢管柱安装精度，自动定位器安装必须牢固准确，安装必须做到安装前精确放线定位，安装后重新复验。在浇筑混凝土时，要尽量避免对定位器的冲击。
9 钢结构柱、自动定位器安装工艺流程
钢结构柱、自动定位器安装工艺流程：施工准备→焊接预埋定位器安装脚于钢套筒→吊装钢套筒→灌注桩基砼，桩基注浆→抽排钢套筒内的泥浆→凿除柱基表层砼→投标桩心于桩基→修整十字板四肢→进入套筒安装定位器连接板→安装定位器→紧固定位器螺栓→校核定位器中心及标高→浇注砼固定定位器。
10钢管柱及定位器定位控制
（1）钢管柱地面定位
采用全站仪整体测设钢管柱设计平面位置，并在护筒施工区域外十字轴线方向上做护桩，确保桩心（柱心）位置，并有利于桩心（柱心）的恢复。
（2） 钢结构柱底标高的测设
采用水准仪及30钢尺相结合，测设钢结构柱底标高，为便于钢套筒内定位器的安装，将柱底标高上返500，设置标高控制线。使用钢尺直接传递标高时，变动钢尺三次，直至正确无误后在钢套筒壁十字轴线方向对应做4个点，以此作为定位器安装标高控制点。
（3） 定位器的桩心（柱心）测设
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先从地面用垂球将桩心（柱心）引测至钢套筒内桩基面上，较为精确地标定定位器的中心位置，以之为依据指导定位器的初定位安装。其后将1/20万的投点仪通过全站仪直接置于地面桩心（柱心）位置，将桩心（柱心）直接投测于定位器中心，指挥点时变化三个方向，如点位均落于同一点时，即是桩心（柱心）。否则会产生三个方向点A、B、C，并组成一个三角形，次投此时取三角形的中心点，即是桩心。

3.5.9.5-5 钢管柱自动定位器安装示意图
(4) 柱体吊装就位测量控制
通过两台经纬仪，分别置于轴线的护桩上，随时用相交点，指挥柱体的吊装，直至其柱体垂直度无误后完成吊装。
11 吊放安装钢管柱
待定位器锚固混凝土达到设计强度，准备工作全部完成后，用履带起重机采用两点起吊法吊装钢管柱，钢管柱一次整体吊放入槽，中间不接驳。
准备工作完成后，150t履带吊车采用两点起吊法吊装钢管柱，将柱体缓慢吊起，至垂直位置，放置稳定后，慢插入孔，钢管柱底部可直接嵌入定位器，钢管柱可在其底部加焊定位短管嵌入定位器，其管端稳固座落于十字定位板上，通过标高测定柱底与定位器的吻合程度。
其后对柱上端精确定位，通过设置在钢套筒与柱体之间的4只花篮螺栓进行柱体上端定位，花篮螺栓可对柱体位置进行微调。精确校正钢管柱顶标高、纵轴线位置、垂直度已由定位器确定，钢管柱上端空间位置校正后，即可认为柱顶与柱底在垂直方向投影重合，钢管柱位置已精确定位。钢管柱吊装就位允许偏差详见表3.5.9.5-12所示。
柱顶钢筋笼在吊放前在地面与柱体焊接在一起整体吊装。
表3.5.9.5-1 钢管柱吊装就位允许偏差（）
序号
项 目
允许偏差
备 注
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1
柱脚底座中心线定位轴线的偏移
5.0

2

柱基准
点标高
有吊车梁的柱
+3.0
-5.0

无吊车的柱
+5.0
-8.0

3
挠曲矢高
1000，且不应大于15.0

4

柱轴线
垂直度
单层柱
H≤10m
10.0

H＞10m
1000，且不应大于25.0

多节柱
底层柱
10.0

柱全高
35.0

12 第三次灌注柱基杯口混凝土至设计位置
用专用导管灌注杯口混凝土，导管内径80，混凝土的灌注连续进行，桩顶混凝土灌注面高于主体结构底板面底面500，待施作主体结构底板时，将超灌部分混凝土凿除。
13 第四次灌注钢管柱内混凝土
钢管柱内混凝土采用自密实混凝土，用导管输入法进行抛落浇注，根据C50自密实混凝土工作性能，合理设计混凝土配合比，使其具有良好的和易性、流动性、自填充性，工作性能良好，混凝土不离析、不泌水，确保混凝土结构均匀密实且有较小的自由收缩率。在浇注时导管下端深入钢管内，混凝土沿钢管壁进行浇注，在混凝土浇筑时，一次浇筑的最大高度为5m左右，两次混凝土浇筑的时间间隔不小于1~2h，且不超过混凝土的初凝时间，以让混凝土中气泡自动溢出，以确保混凝土内部结构密实。
钢管外高2.5m钻孔桩混凝土浇筑与钢管柱混凝土浇筑同时进行，钢管柱底部不封口，混凝土由钢管柱底部上反至桩设计标高。为更好地控制标高，防止超灌过多，在钢管柱混凝土浇筑到3m左右时停滞1h左右（小于混凝土初凝时间），再继续进行浇筑，并随时用测绳对钢管柱外桩混凝土浇筑标高进行测量。
14 上节钢套筒回收
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当桩基混凝土强度达到15时，钢套筒内下人拆除钢管柱上端头与钢套筒之间的法兰可调式螺栓，施工人员上至地面后向钢套筒内注满泥浆，以防拔出钢套筒后槽壁坍塌。在钢套筒上端采用4台100t千斤顶进行顶升，顶起100后，用吊车拔出。在起拔钢套筒过程中，严禁碰撞钢管柱，防止其发生偏斜。
15 钢管柱周围回填干砂、浇筑混凝土盖板
钢套筒起拔完毕后，沿钢管柱四周环状均匀灌注干砂置换外围清水，并在钢管柱顶端浇筑一层钢筋混凝土环，增加钢管柱的侧稳固性。混凝土环外径比桩孔混凝土护筒直径大300，厚300，配筋为φ16@200×200。
3.5.9.7 钢管柱施工保证措施
1 加强钢管柱施工期间承载力和稳定性验算
盖挖逆作的钢管柱在施工期间需承受地下和地上的结构自重、施工荷载以及地面荷载。因此在施工前需进行施工期间的承载力和稳定性验算，确保施工安全。
2 保证钢构件的制作质量
钢构件的加工必须加强加工过程的控制，加工过程中定期到厂检查加工质量，并派员监造。出厂前认真检收构件加工质量，验收内容包括构件的材质、物理力学性能指标，构件长度、垂直度、弯曲矢高等项目，不合格者不得出厂。
3 自密料混凝土质量技术措施
钢管柱浇筑采用C50自密实砼，钢管柱内混凝土可采用导管浇筑法，根据我单位施工钢管混凝土及自密实混凝土的配制实际经验，确保浇捣密实的措施见下表3.5.9.6-1。
表3.5.9.6-1 钢管砼浇捣确保密实的措施
序号
确保密实的措施
备 注
1
配制高强高性能自密实混凝土。
配制要求和方法见下述
2
建议混凝土中掺加一定量的微膨胀剂，限制膨胀率在2%以下。

(1) 材料选择要求
可选用0.5～25的连续级配石子配制，亦可选用0.5～32(或31.5)的连续级配石子配制。在试配工作度(流动性、粘聚性、填充性、抗离析性能)允许的情况下优先选用较大粒径的石子；
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砂宜选用细度模数稍偏大、级配良好的中砂，细度模数控制在2.7左右为宜；
水泥选用42.5或52.5的普通硅酸盐水泥，应向水泥厂家索取水泥的强度富余系数和强度标准差等资料；
矿物掺合料选用粉煤灰和矿渣粉复合双掺技术或粉煤灰单掺技术；
高效减水剂选用聚羧酸系高效减水剂，减水率应大于30%。
建议掺加水泥用量8～10%的微膨胀剂(具体掺量通过试验确定，限制膨胀率在2%以下)。钢管内的混凝土在密封状态下硬化，体积不会收缩，掺加一定量的微膨胀剂后，使混凝土产生一定量的微膨胀，对钢管形成一定的膨胀压力，解决混凝土与钢管接合不紧密的问题。
(2) 混凝土配制要求
混凝土配制强度要求在设计标准强度的1.3倍左右。
混凝土拌合物含气量应控制在3%以下。
混凝土拌合物坍落度180～220，坍落度损失控制在20以内；坍落扩展度550～650(测试方法图3.5.9.6-1)。
倒坍落度筒法流出排空时间控制在8秒以下。倒坍落度筒法是测定混凝土拌合物从倒置的坍落度筒中流空的时间和落下后的坍落度、扩展度及中边差(中部与边部的高低差)来判断自密实混凝土的工作性的简易方法。在满足坍落度和坍落扩展度的前提下，排空时间越短，混凝土拌合物的工作性越好。
根据不同的材料组份设计出基准配合比，在此基础上调整各组份配合比中掺合料、外加剂等材料掺量，做交叉对比试验，确定水泥、掺合料、外加剂的相融性，选定满足上述性能的最佳配合比。
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工地对混凝土拌合物的验收，应每车检测其坍落度和坍落扩展度及倒坍落度筒法排空时间，作好记录，不符合要求的应作退货处理。
图3.5.9.6-2 混凝土坍落度的检测

图3.5.9.6-1 混凝土扩展度的检测

5 钢管混凝土质量及保证措施
钢管混凝土质量及保证措施见下表3.5.9.6-2
表3.5.9.6-2 钢管混凝土质量及保证措施
序号
质量要求
保证措施
1
28天标准养护强度，按照国家现行标准《混凝土强度检验评定标准》107-87进行检验评定必须符合本工程设计要求。
1、各种组成必须经过试验，符合国家相关标准的要求；
2、经过试配优选配合比方案，确保试配强度高于设计强度30%左右；
增加养护内容.
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2
保证钢管混凝土浇筑密实，与钢管壁紧贴无缝隙。
1、配制自密实高性能混凝土，限制混凝土含气量控制3%以下；
2、混凝土中掺加微膨胀剂，以补偿混凝土收缩；
3、钢管柱加工运输过程中，采取措施不得使内壁粘有油污，影响混凝土的粘结。
4、采用顶升浇筑法先进工艺施工，根据我单位施工经验能确保混凝土内部密实。
5、混凝土浇筑后立即将柱上端密封，使混凝土在绝对密封状态下养护，不失水，避免混凝土收缩。
3
混凝土拌合物工作性能良好
1、设专人到搅拌站监控原材料质量和配合比计量执行及搅拌过程控制。
2、现场每车检测混凝土拌合物的坍落度、坍落扩展度和倒坍落度排空时间，不符合要求的不得使用。
6 钢管混凝土检测措施
钢管混凝土目前规范没有规定的检测方法及检测规定，根据本工程钢管混凝土柱内无配筋、无隔板、高度不大和具体情况分析，混凝土采用自密实高性能混凝土泵送顶升浇筑施工工艺，浇筑密实度不会出现问题。钢管混凝土柱最大的质量问题是混凝土与钢管接合不紧密，会影响钢管柱整体受力性能。根据我单位工程实际经验，检测混凝土与钢管接合是否紧密的最简便有效的方法，是在混凝土达到28天强度，基本完成早期自身收缩时，在钢管壁外用铁锤敲击检查。亦可通过现场制作同条件模拟试件作破坏性检测。现推荐一种非规范规定的超声波检测方法。
(1) 钢管混凝土超声波检测方法
1) 钢管混凝土检测采用内部埋设声测管及外部布设检测点的方法，混凝土浇筑前在钢管内埋设3 根测声管，内外检测点均呈等边三角形布置，如下图3.5.9.6－3。

图3.5.9.6-3 钢管混凝土内外检测点布置图
以每两根管为一个测试剖面，对每个剖面进行检测。检测时，在两个测声管内分别放进发射换能器R和接收换能器T，以同样的速度同步移动，每500 检测一次，逐点测读声学参数，检测方式以对测为主。
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对上述检测可疑部位进行复测，复测时可采用多种方式进行，如图3.5.9.6-4

图3.5.9.6-4 钢管混凝土内部检测示意图
通过跟无缺陷钢管混凝土的波形比较分析，确认混凝土的振捣质量。
测后如超声波波形未发现畸变，且与标准试件波形一致，则可判定钢管内混凝土密实无空隙，此钢柱合格；若检测后超声波波形发现畸变，则说明钢管混凝土不密实，需要进行补强。具体补强措施详见表3.5.9.6-3。
表3.5.9.6-3 补强措施
序号
措施
1
根据测试报告，顺序选定一片脱空区域，在该区域管壁上下两端用钻头各钻一直径10的孔，要求钻透管壁
2
在下孔外焊一直径12的钢管嘴，长的60。将钢管嘴和注浆嘴连在一起
3
空压机工作，当上孔口出风时，空压机停止工作，说明该脱空区域已连通。若上孔口不出风，说明脱空区域不通，此时须在上下两孔之间再钻一孔，重复上述操作至出风为止
4
从进浆口加浆，启动空压机，打开注浆嘴开始注浆，至上孔口往外大量溢浆时，关闭注浆嘴，用密封膏封闭上孔
5
断开注浆嘴和钢管嘴，封闭钢管嘴
6
待补强区浆液固化后切除钢管嘴，并将钻孔补焊封固
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经过补强后，再对每片脱空区超声检测，脱空区均已密实后方达到补强要求。