采用長柱吊裝和無振搗成型的鋼管混凝土框架施工------技術(shù)交底

鋼管混凝土是將混凝土填入鋼管內(nèi)使兩者共同工作的一種復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，它是從螺旋配筋柱發(fā)展起來的，兼有鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的特征和優(yōu)點(diǎn)，因此鋼管混凝土受壓構(gòu)件的承載力大于空鋼管與混凝土芯柱承載力之和（約為1.42倍），鋼管混凝土具有強(qiáng)度高，剛度大，自重輕，制作簡單，吊裝方便，施工周期短等顯著優(yōu)點(diǎn)。

青海鋁廠生陽極工段工程中，對負(fù)載大，振動大的多層多跨工業(yè)廠房采用鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)介紹施工中采用的長柱吊裝和拋落無振搗施工工藝。

第1章 工程概況

青海鋁廠生陽極工段為由鋼管混凝土柱和工字形鋼梁組成的高42m的9層多跨框架結(jié)構(gòu)，杯形基礎(chǔ)，現(xiàn)澆混凝土樓面，建筑面積近9000m2。

該工程樓層高，垂直荷載大，振動設(shè)備多，故在梁柱節(jié)點(diǎn)采用穿心鋼板和受拉處設(shè)加強(qiáng)環(huán)，受壓處加支托的作法。

第2章 鋼管混凝土框架施工工藝

第1節(jié) 鋼管柱制作

先用1.6m寬、l2mm厚鋼板卷焊成外徑650mm的短管，按圓周長8等分劃中線作為短鋼管接長拼裝標(biāo)志。在專門胎具上拼裝后吊至高臺座上焊接穿心鋼板，所有橫向和豎向焊縫均雙面剖口焊透，并用X射線透視或拍片，按壓力容器標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，抽樣拍片近400張，均達(dá)到Ⅰ、Ⅱ級焊縫標(biāo)準(zhǔn)。

管柱出廠時(shí)，應(yīng)逐根對幾何尺寸及有關(guān)偏差進(jìn)行檢查，重點(diǎn)檢查牛腿標(biāo)高及大小，檢查合格后用油漆在柱頂及柱底標(biāo)出四個(gè)方向的中心，以方便吊裝。

第一段柱長22.63m，水平運(yùn)輸有困難，為此，設(shè)計(jì)制作了2部臺座可旋轉(zhuǎn)的兩輪拖車，用汽車牽引，運(yùn)輸管柱十分方便。運(yùn)輸時(shí)應(yīng)兩點(diǎn)支承，并按吊裝平面就位，放置時(shí)要求墊平以減少管柱的翹曲變形。

第2節(jié) 長柱吊裝

在多層裝配式框架結(jié)構(gòu)施工中，混凝土柱的制作和吊裝一般是1層1節(jié)，也有2~3層1節(jié)的，主要取決于起重機(jī)的能力，同時(shí)避免柱子過長時(shí)吊裝出現(xiàn)裂縫。而鋼管柱重量輕，剛度大，只要起吊能力可能，加大柱的吊裝長度，減少柱的接頭，對提高安裝效率是十分有利的。在研究了長柱吊裝的可能性后，根據(jù)現(xiàn)場起吊能力，把42m高的框架柱分為3段吊裝。第一節(jié)長度為22.63m，重約7t，鋼管柱的運(yùn)輸采用汽車牽引可旋轉(zhuǎn)兩輪拖車進(jìn)行，并按吊裝平面就位。鋼管柱吊裝采用單點(diǎn)起吊，用履帶式吊車一次立起。由于柱較高，柱就位后用纜風(fēng)繩臨時(shí)固定，同時(shí)用2臺經(jīng)緯儀校正固定。第一節(jié)柱子全部立好后，先吊裝頂層主梁，以保證各管柱的穩(wěn)定性和框架幾何尺寸的準(zhǔn)確性。然后自下而上逐層安裝各層鋼梁構(gòu)成空間框架，最后再施工混凝土樓板。

長柱吊裝打破了以往框架分層施工的老框框，把鋼管柱高空拼接轉(zhuǎn)到了地面進(jìn)行，既加快了進(jìn)度，又保證了質(zhì)量。第一節(jié)柱高度范圍內(nèi)設(shè)計(jì)有5層梁板，便于組織立體交叉作業(yè)，加快了主體結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)度。

第二節(jié)管柱的吊裝是在施工完五層的主、次梁以后，利用頂層主、次梁鋪平臺板施工管芯混凝土后進(jìn)行的，此時(shí)下部柱梁全部構(gòu)件安裝完畢，形成獨(dú)立體系，已具有足夠的空間剛度和可靠性。上段柱的安裝依靠塔吊對中校正，在完成第一道焊縫后方可脫鉤，然后補(bǔ)焊至設(shè)計(jì)要求。

第3節(jié) 混凝土拋落無振搗成型工藝

長柱吊裝的主要問題是如何施工管芯混凝土。國內(nèi)目前鋼管柱管芯混凝土的施工方法主要是振搗法。管徑較小時(shí)采用附著式振搗器；管徑較大且管內(nèi)元穿心鋼板時(shí)采用平板振動器改制的鍋底形振搗器。生陽極工段鋼管柱直徑為650mm，與梁接頭處的柱內(nèi)設(shè)有十字穿心鋼板，因此上述兩種方法都不適用。

施工中采用大坍落度混凝土高位拋落無振搗成型施工管芯混凝土工藝，并解決了管柱內(nèi)有十字穿心鋼板時(shí)采用混凝土拋落無振搗工藝這一技術(shù)難題。

高位拋落元振搗工藝的關(guān)鍵是選好配合比和坍落度，以保證管芯混凝土的密實(shí)性、均勻性，以及在施工中不分層、不離析，并滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。拋落法是依靠混凝土成團(tuán)落下的巨大沖擊動能使混凝土密實(shí)的，所以要求有一定的拋落量，并保證混凝土一次成團(tuán)落下。通過反復(fù)試驗(yàn)，多次調(diào)整確定了最佳配合比。每立方米混凝土用水泥400kg，水160kg，砂700kg，石子1100kg，F(xiàn)DN2.8kg?；炷恋乃冶葹?/span>0.4，砂率為39%，坍落度為15~l8cm。

下段柱管芯混凝土澆灌口標(biāo)高為2l.38m，在已安裝好的主、次梁上擱置跳板，作為澆灌混凝土的操作平臺，在柱上口處安裝混凝土受料斗。機(jī)動小翻斗車把混凝土從攪拌站運(yùn)至塔吊附近，倒進(jìn)料斗，再由塔吊將料斗提升至受料斗，打開料斗門，將混凝土一次拋下去，受料斗起導(dǎo)向作用，使混凝土集中拋落。在實(shí)際施工中料斗容量為0.7m3（兩機(jī)動翻斗車）?；炷谅湎聲r(shí)管柱柱身抖動，附近地面引起振動，說明成團(tuán)拋落的混凝土產(chǎn)生了較大的動能。超聲檢測表明混凝土的質(zhì)量和強(qiáng)度較好，說明在巨大動能沖擊下混凝土較密實(shí)。從理論上講，拋落量越大越好，沖擊動能越大，混凝土密實(shí)性越好。

下段柱距上口6m以內(nèi)不拋落混凝土，留待上柱吊完后最后拋落，每段柱要求連續(xù)澆灌不留施工縫。第一節(jié)柱均一次澆灌，在其上部兩節(jié)柱施工完畢和頂層鋼梁吊裝完后，再進(jìn)行第二次混凝土拋落，上部6m用插入式振搗器振搗密實(shí)。

采用拋落無振搗成型工藝，42m高柱分2次澆灌混凝土，免去了傳統(tǒng)的振搗成型工藝，使混凝土管芯澆灌工序極度簡化，提高工效15倍以上。

第3章 對管芯混凝土質(zhì)量的檢測

鋼管混凝土柱采用拋落無振搗工藝澆灌的管芯混凝土，其質(zhì)量檢測很重要。生陽極工段中由中國有色金屬總公司蘭州建研所對管芯混凝土用超聲波探傷儀進(jìn)行14d和28d齡期的檢測。

超聲檢測結(jié)果表明，14d、28d鋼管柱聲速值均大于4.114km/s，超聲縱波沒有繞射現(xiàn)象，波形沒有畸變，說明管內(nèi)混凝土密度均勻，28d強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

第4章 結(jié)語

鋼管混凝土柱框架結(jié)構(gòu)是一種很好的結(jié)構(gòu)形式，管柱強(qiáng)度高，剛度大，自重輕，吊裝方便，施工周期短，深受施工單位歡迎，是一種很有發(fā)展前途的結(jié)構(gòu)體系。

采用長柱吊裝法，為立體交叉作業(yè)提供了工作面，加快了主體結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)度，是縮短工期的決定性因素，但吊裝方法有待改進(jìn)，以提高吊裝效率。

在有穿心鋼板的構(gòu)造形式下成功地采用了拋落無振搗成型工藝，使?jié)补喙苄净炷脸绦虼蟠蠛喕?/span>，工效大幅度提高，把國內(nèi)混凝土施工工藝又推進(jìn)了一步。今后應(yīng)在配合比上進(jìn)一步探索，以降低水泥用量。

用超聲波探傷儀對管芯混凝土密實(shí)度進(jìn)行檢測，取得了大量數(shù)據(jù)，工業(yè)性試驗(yàn)后建立了R~V測強(qiáng)基準(zhǔn)表達(dá)式，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法處理數(shù)據(jù)來判斷混凝土的密實(shí)度，并用公式推算混凝土抗壓強(qiáng)度，比較科學(xué)，操作方法簡單。