方钢管自密实混凝土施工技术应用

赵小东 杨涛 李政友 覃彬栋

【摘要】 近几年由于我国超高层建筑得到迅速发展，特别是方钢管柱内灌入自密实混凝土钢结构体系技术，结构新颖且受力好，得到越来越广泛推广应用，因此，针对此类超高层方钢管自密实混凝土施工工艺，研究出一种有效的、安全可靠的、具有施工可控性施工技术尤为重要，此篇文章主要介绍超高层方钢管自密实混凝土施工技术过程和施工现场对自密实混凝土质量控制以及对钢管自密实施工工艺的要求等。

【关键词】超高层建筑 方钢管 自密实混凝土配合比 工艺试验

中图分类号：TU208文献标识码： A

1、工程概况

创业投资大厦位于深圳市高新区，总建筑面积93513.17 ㎡，高度202.40m，布局为地下三层，地上四十四层，结构形式：方钢管混凝土交叉斜柱外筒+钢筋混凝土核心内筒混合结构。矩形钢管混凝土交叉斜柱采用自密实混凝土填充。 地下室、裙楼、塔楼钢管柱内填充的是C40～C60高流态混凝土，有良好的流动性、体积稳定性及可泵性。外筒由矩形钢管混凝土柱斜向交叉与环梁编织而成，节点为（1200×800mm）矩形钢管混凝土交叉柱节点，并在交叉处采用隔板进行加强。采用内径90mm的软导管插入方钢管内，导管插至X节点隔板以下，隔板以下部分由混凝土自行往下流，利用混凝土下落产生的动能达到混凝土自密实。 2、施工工艺技术验证

2.1 自密实混凝土收缩率

通过对自密实混凝土研究与调查，本项目与混凝土实验室研制了无收缩自密实混凝土，并通过了配合比验证，拓展度度控制在550-750mm，坍落度控制在230-270mm，收缩率小于等于0.04mm，为满足现场方钢管自密实混凝土提供了保障。

2.2 内部密实以及强度情况

本工程针对钢管自密实无收缩混凝土，为模拟本工程钢管柱的真实施工情况，选用斜直柱（X节点的一半+下柱交叉斜柱）作为试验模型，试验模型按1:1原型制作。试验选取C60自密实混凝土进行工艺试验，对试验柱进行检测。

图2.11:1工艺试验柱

为真实反映钢管柱内混凝土情况，将实验钢管柱放倒剥开外层钢板，发现只有微小气泡，无较大的缺陷及裂缝。为进一步验证钢管柱内混凝土质量情况，采取钻芯的方法对混凝土内部密实度进行检测，强度符合设计要求。

图2.2 剥开钢板混凝土情况图2.3钻芯取样图2.4芯样外观良好

3、施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

图3.1 钢管自密实混凝土施工流程

3.2 施工操作要点及检测工艺

钢管桩吊装安装完毕之后，围绕浇筑节点口搭设操作平台并做好临边防护。地下室施工阶段钢管柱浇筑主要利用汽车泵进行浇筑，塔楼部分主要采用塔吊吊斗进行浇筑。

（1）施工操作要点

1） 混凝土性能及参数

自密实混凝土塌落度：250mm±20mm，塌落扩展度：600mm±50mm。混凝土到达施工现场后逐车检测坍落度和塌落扩展度，检测结果必须满足设计和规范的要求。

表3.1 C60自密实混凝土配合比（kg/m³）

水 水泥 砂 石 粉煤灰 膨胀剂 外加剂

163 515 600 970 81 39 20.3

2）混凝土浇筑

采用高抛混凝土的浇筑方法。制作专用的混凝土下料斗，使下料斗平稳安放在钢柱预先开好的浇筑孔内，施工人员根据下料斗内混凝土流动的速度和斗内混凝土的高度，及时开放制动闸门，浇筑混凝土。钢管管内混凝土浇灌之前，应用模板封住钢管口，以免雨水、杂物灌入钢管内，如管内积水、有杂物，将清除干净并搭设操作平台。

3）钢管自密实混凝土振捣

自密实混凝土是一种具有良好的均匀性、粘聚性、流动性、填充性等优点，确定合理的浇筑方法使其不产生离析和泌水现象，为保证混凝土施工质量，本工程采用2台附着式振捣器进行振捣，功率为2.2KW、第一台距楼面板面1800mm的位置，第二台与第一台间距为3200mm（功率不能过大以免过振和离析），并在最上部半X节点的位置附以振捣棒予以振捣，确保节点位置的密实度要求。

附着式振捣器的振捣要求：当混凝土浇筑至第一台附着式振捣器以上500-1000mm（敲击确定）打开第一台振捣器开始振捣； 混凝土浇筑至半X节点与斜直线度段钢管交接部位时打开第二台振捣器振捣；待混凝土浇筑至柱顶面以下300mm时附以振捣棒进行振捣，振捣棒总振捣时间不超过1分钟。振捣完毕后统一关掉附着式振捣器和振捣棒，混凝土浇筑完成。

（2）钢管自密实混凝土检测

钢管混凝土浇筑过程中和完成后，指派专门的质检员采用敲击法进行过程和结果检测，即通过声音来分析管内混凝土是否密实。浇筑过程中的检测主要为在过程中发现问题以便及时解决。

钢管内混凝土浇筑质量，可采用敲击法进行初步检测，如有异常，则应用磁力钻在钢管柱钻孔，孔径30mm，孔深钻穿钢板深入混凝土10mm左右。用针筒注射器向孔内注水进行检测钢板与混凝土结合处是否存在缝隙。对于混凝土浇筑不密实的部位，可采用局部钻孔压浆法进行补强，然后将钻孔补焊封固。

图3.2 钢管自密实混凝土检测

4、施工技术效益分析

（1）工期方面： 自密实混凝土是一种高流动性且具有适当粘度的混凝土，具有良好的密实性，这样可以使工人劳动强度大幅度降低，需要工人数量减少，大大缩短施工工期。

（2）质量方面：通过对自密实混凝土配合比的设计保证了混凝土的高流动性，附着式振捣器配合振捣棒振捣，保证了混凝土浇筑过程的密实，提高混凝土的施工质量。

（3）节能、环保方面：改善工作环境和安全性。自密实有良好的性能无需充分振捣，这样大大降低振捣噪音，避免工人长时间手持振动器导致的‘手臂振动综合症；避免了振捣对模板产生的磨损，提高模板的重复利用率。

（4）经济效益：考虑到顶升法需要将钢管柱切割洞补焊，不仅对构件强度产生影响而且消耗大量混凝土输送管、截止阀等配件，经我方与业主、设计方沟通，同意采用高抛自密实法进行钢管混凝土浇筑，缩短了工期，节约了成本。经项目合约部门测算，钢管混凝土浇筑方法改为采用高抛自密实，总计959个顶升节点，避免了钢管柱洞口切割、补焊及消耗管等，每个节点节省费用300元，仅此项项目共增加利润为300×959=2887700元。

5、结束语

本文主要论述创业投资大厦项目在施工中不断探索并总结的的一套施工、检测方法，以便指导国内类似工程的施工。

参考文献

（1）中华人民共和国住房和城乡建设部编写.自密实混凝土技术应用规程，2012.

（2）吴慧华. 自密实混凝土技术与应用. 2009.

（3）张湘林. 超高层建筑钢管自密实混凝土柱施工技术.2006.