钢管混凝土柱针式混凝土浇筑施工方法
【专利摘要】本发明提供一种钢管混凝土柱针式混凝土浇筑施工方法，其包括如下步骤：（1）进行混凝土配合比试验，获得符合设计要求的混凝土配合比；（2）和（3）取试验钢管柱进行1：1混凝土浇筑试验，获得最小浇筑高度、最大浇筑高度；（4）制造钢管柱单元；（5）吊装钢管柱单元，并将各个钢管柱单元焊接安装，同时进行楼面施工；在首个钢管柱单元安装完毕后，利用混凝土泵管通过浇筑孔向其内浇筑混凝土，然后再依次向其上的钢管柱单元内浇筑混凝土；混凝土浇筑施工滞后于相应楼面的施工，混凝土浇筑时将相应楼面作为操作平台；在进行上一个钢管柱单元的混凝土浇筑时，将下一个钢管柱单元的浇筑孔封住。该方法省时、可靠。
【专利说明】钢管混凝土柱针式混凝土浇筑施工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于建筑施工工程领域，涉及一种混凝土浇筑施工方法，尤其涉及一种钢管混凝土柱针式混凝土浇筑施工方法。
【背景技术】
[0002]目前超高层建筑多采用钢-混凝土混合结构(混凝土采用自密性混凝土)，建筑外框采用钢管混凝土柱，在钢管柱内浇筑混凝土。现有技术中，钢管柱内混凝土的浇筑施工有两种方法:1、采用塔吊吊斗或布料机浇筑，2、采用顶升作业法。
[0003]其中，塔吊吊斗或布料机浇筑方法，需在每节柱的柱顶进行浇筑施工，这样需要长期占用塔吊作业时间，制约其他工序(特别是钢管柱、钢梁安装等)的作业时间；而且吊斗的施工效率低下。采用液压布料机浇筑，布料机层层吊运安装时间长，操作空间有限，施工安全隐患大。再者，采用塔吊吊斗或布料机浇筑时，由于钢管柱吊装施工，结构楼面滞后，使得钢管柱内混凝土浇筑时需要在高空中搭设浇筑平台，高空作业安全风险高；而且，上节钢管柱需要在下节钢管柱混凝土浇筑完成后才能够吊装，拖延了结构施工工期。
[0004]其中，采用顶升作业法时，由于是超高层施工，混凝土连续不断地向上顶升时压力不断加大，造成需要的顶升动力选择非常困难。同时，顶升作业如果中间出现停滞便会造成混凝土冷缝出现，从而无法向上顶升作业；中间出现混凝土空洞的质量事故时需要设置止回阀；每次顶升作业后需要等待混凝土终凝达到强度等级后才能够拆除顶升设备和止回阀等，对设备要求高。拆卸浇灌口的连接管卡及栅形阀门的胶皮时，容易造成砼浆液喷出伤人，尤其是眼睛；施工人员要站在侧面作业，戴上护目镜，打入钢筋后即可拆下短管钢管头上的管卡子，移动水平管进行下一根钢管柱的施工，工艺繁杂。
[0005]为此，需要提供一种更先进的钢管柱内混凝土浇筑的方法。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种改进的钢管混凝土柱针式混凝土浇筑施工方法，其在结构楼面施工(或铺设)完成后，将楼面作为浇筑平台，减少高空搭设操作平台的危险性；采用泵送直接浇筑，提高浇筑速度；且改变了以往钢管柱吊装需等待柱内混凝土浇筑完成才能进行上节柱吊装的模式，在钢管柱内混凝土浇筑的同时钢管柱吊装工序可以往上施工，提高施工进度。
[0007]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
钢管混凝土柱针式混凝土浇筑施工方法，其包括如下步骤:
(1)进行混凝土配合比试验，检测自密实混凝土的扩展度和坍塌度、倒置坍落度筒排空时间，获得符合设计要求的混凝土配合比；
(2)进行最小高度烧筑模拟试验:
取与要浇筑的钢管柱横截面相同的第一试验钢管柱进行混凝土浇筑试验；利用混凝土泵机的泵管口伸到所述第一试验钢管柱的顶端靠近管壁的位置，根据步骤(I)获得的混凝土配合比烧筑混凝土；
待混凝土凝结后，拆掉所述第一试验钢管柱，获得第一试验混凝土柱；然后对所述第一试验混凝土柱进行表观检查混凝土骨料分布、浮浆厚度、是否有蜂窝或麻面，粗定质量符合设计要求的最小浇筑高度区间，然后在最小浇筑高度区间内的不同高度处进行钻芯强度检验，检验合格后最终确定混凝土质量符合设计要求的最小浇筑高度；
(3)进行最大高度烧筑模拟试验:
取与要浇筑的钢管柱横截面相同的第二试验钢管柱进行混凝土浇筑试验；首先对所述第二试验钢管柱的壁厚抗侧压力进行验算，以确定拟进行试验的所述第二试验钢管柱的浇筑高度的侧压力满足要求，当侧压力不符合要求时则缩短所述第二试验钢管柱的长度；
然后，吊装第二试验钢管柱；
利用混凝土泵机的泵管口伸到所述第二试验钢管柱的顶端靠近管壁的位置，根据步骤
(I)获得的混凝土配合比浇筑混凝土 ；
待混凝土凝结7天后，进行超声波检测钢管混凝土柱的桩身质量情况，待桩身质量达到设计强度后，分解所述第二试验钢管柱，获得第二试验混凝土柱；进行表观检查骨料分布、浮浆厚度、是否有蜂窝或麻面；再结合超声波检测结果，粗定质量符合设计要求的最大浇筑高度区间；
然后，在最大浇筑高度区间内的不同高度处进行回弹法强度检测，粗定桩身混凝土强度是否满足设计要求，最后根据回弹法强度测试的结果选取回弹值较低处；再在最大浇筑高度区间内的不同高度处进行钻芯强度检测，结合回弹法强度测试结果最终确定混凝土质量符合设计要求的最大浇筑高度；
(4)制造钢管柱单元:
根据最小浇筑高度、最大浇筑高度及吊装设备吊运能力、运输设备最大长度确定每个钢管柱单元的长度以及开设在所述钢管柱单元管壁的浇筑孔的位置；制造钢管柱单元，并在距离其浇筑孔最小浇筑高度处开设溢流孔，所述溢流孔的孔径小于混凝土最大骨料粒径;
(5)现场施工:
吊装首节钢管柱单元，并往上依次将上层的钢管柱单元吊装焊接，同时进行楼面施
工；
待首个钢管柱单元安装完毕且其浇筑孔下最接近的楼面的模板或钢筋桁架铺设完成后，将混凝土泵管铺设至该楼面；所述混凝土泵管通过首个钢管柱单元的浇筑孔向首个钢管柱单元内泵入混凝土 ；待首个钢管柱单元的溢流孔中有浆液流出时即停止泵入；然后，用封口板封住首个钢管柱单元的浇筑孔；
待首个钢管柱单元的混凝土达终凝3天后，当其上一层钢管柱单元的浇筑孔所对应的楼面的模板或钢筋桁架铺设完成后，即向该上一层钢管柱单元泵入混凝土 ；以此类推，向上逐浇筑段将上层钢管柱单元内浇筑混凝土，每个所述钢管柱单元作为一个浇筑区间，直至整个钢管柱整体浇筑完毕；
每个钢管柱单元的混凝土浇筑施工均滞后于其浇筑孔下最接近的相应楼面的模板或钢筋桁架铺设施工，以使得混凝土浇筑时将相应楼面模板或钢筋桁架作为操作平台。
[0008]优选地，安装后每个所述钢管柱单元的顶端均高于其下最接近的楼面一定的距离，所述钢管柱单元的浇筑孔高于其下最接近楼面一定的距离。
[0009]优选地，所述钢管柱单元的浇筑孔高于其下最接近楼面0.8—1.2m。
[0010]优选地，每个所述钢管柱单元的长度最高达4个楼层的高度，优选地等于三个楼
层的高度。
[0011]优选地，所述第一试验钢管柱、所述第二试验钢管柱均由钢模板按钢管柱截面1:1制作而成。
[0012]优选地，在浇筑孔的内侧周边设置内衬板以补强钢管柱，所述封口板焊接在所述内衬板和所述浇筑孔壁上，焊缝等级为一级焊缝。
[0013]优选地，所述溢衆孔的直径为28mm—35mm。
[0014]本发明的有益效果在于:本发明的针式混凝土浇筑施工方法，独创地在钢管柱侧壁开浇筑孔浇筑混凝土 ；其可以在钢管柱单元安装完毕且对应的楼面施工后便开始混凝土浇筑，同时，上层的钢管柱单元同步吊装焊接，不必等到下层钢管柱单元的混凝土浇筑完成后才开始上层钢管柱单元的吊装焊接，加快了施工进度。再者，利用混凝土泵机通过钢管柱单元侧壁上的浇筑孔浇筑，混凝土浇筑过程顺畅，且不必搭设复杂的浇筑设备，省时省人工且节省开支。另外，浇筑工序可以利用搭设(铺设)好的楼面上进行操作，不必再另外搭设高空施工平台，节省施工材料，且更加安全、省时。此外，通过先试验获得性能优越的浇筑段(最大烧筑高度和最小烧筑高度确定)，而后再来烧筑，能确保烧筑质量良好，而且该方法适应各种钢管柱的浇筑。本发明其他的有益效果将在优选实施例中体现。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明钢管混凝土柱针式混凝土浇筑施工方法一个实施例的示意图。
[0016]图2为图1中N+0钢管柱单元的浇筑施工示意图，其中显示了浇筑孔和溢流孔。
[0017]图3为图1中N+0钢管柱单元的浇筑孔被封住的示意图，其中显示了封口板和内衬板。
[0018]图4为图1所示实施例中要烧筑的钢管柱横截面示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面将结合附图详细介绍本发明的优选实施例。
[0020]如图1一图3所示，该实施例的钢管混凝土柱针式混凝土浇筑施工方法包括如下步骤。
[0021]1、进行混凝土配合比试验。
[0022]具体地，首先选取质量合格的原材料，测量材料的温度，称取重量，再按照一定的比例加水进行拌制，得混凝土。然后对混凝土进行性能测试，检测自密实混凝土的扩展度和坍塌度、倒置坍落度筒排空时间，获得符合设计要求的混凝土配合比以备实际施工用。
[0023]2、进行最小高度烧筑模拟试验。
[0024]取与要浇筑的钢管柱横截面相同的第一试验钢管柱进行1:1混凝土浇筑试验，第一试验钢管柱的横截面具体如图4所示。图4所示为3m (即1.5m*2)*l.8m的日字型钢管柱80，在日字型钢管柱中对称地设置两个直径0.Sm的圆管柱90，本实施例中试验要浇筑的对象便是日字型钢管柱内、圆管柱外的阴影部分。该实施例中要浇筑的对象有被遮挡部分，相对来讲，混凝土浇筑质量会受影响，如果这种浇筑对象下混凝土质量也能满足要求，则其他简单的结构(比如纯矩形或圆型钢管柱)的浇筑也肯定能满足要求。
[0025]搭设好第一试验钢管柱，然后利用混凝土泵机的泵管口伸到第一试验钢管柱的顶端靠近管壁的位置(相当于在侧面开浇筑孔泵入混凝土 )，根据步骤(1)获得的配合比浇筑混凝土。在本实施例中，以烧筑高度Im的钢管柱来试验。
[0026]待混凝土凝结后，拆掉第一试验钢管柱，获得第一试验混凝土柱。具体在本实施例中将日字型钢管柱拆掉。在本实施例中，日字型钢管柱用钢模板搭建而成，拆除日字型钢管柱即拆除相应的各个钢模板。
[0027]然后，对第一试验混凝土柱进行表观检查来粗定混凝土质量符合设计要求的最小浇筑高度区间，这里的表观检查主要检查表面骨料分布以及是否有浮浆、蜂窝、麻面等情况。然后，在最小浇筑高度区间内的不同高度处进行钻芯强度检验，检验合格后最终确定混凝土质量符合设计要求的最小浇筑高度，即浇筑孔到质量符合设计要求的最近浇筑面的高度距离。
[0028]试验结果表明:最小烧筑高度为0.3m,这证明施工中最多烧筑到距离烧筑孔0.3m的位置为宜；为查看控制浇筑高度，在该最小浇筑高度位置设置溢流孔，溢流孔中有浆液流出时则停止浇筑。
[0029]在本发明的其他实施例中，可参照上述方法获得最小浇筑高度。
3、进行最大高度烧筑模拟试验。
[0030]取与要浇筑的钢管柱横截面相同的第二试验钢管柱进行1:1混凝土浇筑试验。
[0031]根据《自密实混凝土设计与施工指南》S02-2004中的条文说明5.5.3 “为防止自密实混凝土在垂直浇注中因高度过 大产生离析现象，或被钢筋打散使混凝土不连续，应对自密实混凝土的自由下落高度进行限制”，“根据已有的工程施工经验，在非密集配筋情况下，自密实混凝土浇注点间的水平距离不宜大于10m，垂直自由下落距离不宜大于5m……需要现场模拟试验的结果来确定混凝土的水平和垂直方向的流动距离”。由于超高层钢管混凝土柱按截面划分经常为3层为一吊装节，为确保工厂加工同步，因此本实施例采用3层为一个浇筑区间，浇筑高度为12.6m，超过行业指南的要求，因此需进行最大高度浇筑模拟试验。
[0032]下面是本实施例的最大高度浇筑模拟试验。
[0033]根据现场的实际情况，拟实施1:1钢管柱最大高度浇筑试验，在基地设置了一根3 X 1.8 X 20.4m的巨型复合日字型柱(即第二试验钢管柱)。
[0034]首先，对该第二试验钢管柱的壁厚抗侧压力进行验算。
[0035]侧钢模板验算如下。
[0036](I)荷载计算。
[0037]I)新浇砼的侧压力。
【权利要求】
1.钢管混凝土柱针式混凝土浇筑施工方法，其特征在于包括如下步骤: (1)进行混凝土配合比试验，检测自密实混凝土的扩展度和坍塌度、倒置坍落度筒排空时间，获得符合设计要求的混凝土配合比； (2)进行最小高度烧筑模拟试验: 取与要浇筑的钢管柱横截面相同的第一试验钢管柱进行混凝土浇筑试验；利用混凝土泵机的泵管口伸到所述第一试验钢管柱的顶端靠近管壁的位置，根据步骤(1)获得的混凝土配合比烧筑混凝土； 待混凝土凝结后，拆掉所述第一试验钢管柱，获得第一试验混凝土柱；然后对所述第一试验混凝土柱进行表观检查混凝土骨料分布、浮浆厚度、是否有蜂窝或麻面，粗定质量符合设计要求的最小浇筑高度区间，然后在最小浇筑高度区间内的不同高度处进行钻芯强度检验，检验合格后最终确定混凝土质量符合设计要求的最小浇筑高度； (3)进行最大高度烧筑模拟试验: 取与要浇筑的钢管柱横截面相同的第二试验钢管柱进行混凝土浇筑试验；首先对所述第二试验钢管柱的壁厚抗侧压力进行验算，以确定拟进行试验的所述第二试验钢管柱的浇筑高度的侧压力满足要求，当侧压力不符合要求时则缩短所述第二试验钢管柱的长度； 然后，吊装第二试验钢管柱； 利用混凝土泵机的泵管口伸到所述第二试验钢管柱的顶端靠近管壁的位置，根据步骤(I)获得的混凝土配合比浇筑混凝土 ； 待混凝土凝结7天后，进行超声波检测钢管混凝土柱的桩身质量情况，待桩身质量达到设计强度后，分解所述第二试 验钢管柱，获得第二试验混凝土柱；进行表观检查骨料分布、浮浆厚度、是否有蜂窝或麻面；再结合超声波检测结果，粗定质量符合设计要求的最大浇筑高度区间； 然后，在最大浇筑高度区间内的不同高度处进行回弹法强度检测，粗定桩身混凝土强度是否满足设计要求，最后根据回弹法强度测试的结果选取回弹值较低处；再在最大浇筑高度区间内的不同高度处进行钻芯强度检测，结合回弹法强度测试结果最终确定混凝土质量符合设计要求的最大浇筑高度； (4)制造钢管柱单元: 根据最小浇筑高度、最大浇筑高度及吊装设备吊运能力、运输设备最大长度确定每个钢管柱单元的长度以及开设在所述钢管柱单元管壁的浇筑孔的位置；制造钢管柱单元，并在距离其浇筑孔最小浇筑高度处开设溢流孔，所述溢流孔的孔径小于混凝土最大骨料粒径; (5)现场施工: 吊装首节钢管柱单元，并往上依次将上层的钢管柱单元吊装焊接，同时进行楼面施工； 待首个钢管柱单元安装完毕且其浇筑孔下最接近的楼面的模板或钢筋桁架铺设完成后，将混凝土泵管铺设至该楼面；所述混凝土泵管通过首个钢管柱单元的浇筑孔向首个钢管柱单元内泵入混凝土 ；待首个钢管柱单元的溢流孔中有浆液流出时即停止泵入；然后，用封口板封住首个钢管柱单元的浇筑孔； 待首个钢管柱单元的混凝土达终凝3天后，当其上一层钢管柱单元的浇筑孔所对应的楼面的模板或钢筋桁架铺设完成后，即向该上一层钢管柱单元泵入混凝土；以此类推，向上逐浇筑段将上层钢管柱单元内浇筑混凝土，每个所述钢管柱单元作为一个浇筑区间，直至整个钢管柱整体浇筑完毕； 每个钢管柱单元的混凝土浇筑施工均滞后于其浇筑孔下最接近的相应楼面的模板或钢筋桁架铺设施工，以使得混凝土浇筑时将相应楼面模板或钢筋桁架作为操作平台。
2.如权利要求1所述的钢管混凝土柱针式混凝土浇筑施工方法，其特征在于:安装后每个所述钢管柱单元的顶端均高于其下最接近的楼面一定的距离，所述钢管柱单元的浇筑孔高于其下最接近楼面一定的距离。
3.如权利要求2所述的钢管混凝土柱针式混凝土浇筑施工方法，其特征在于:所述钢管柱单元的浇筑孔高于其下最接近楼面0.8—1.2m。
4.如权利要求1所述的钢管混凝土柱针式混凝土浇筑施工方法，其特征在于:每个所述钢管柱单元的长度最高达4个楼层的高度，优选地等于三个楼层的高度。
5.如权利要求1所述的钢管混凝土柱针式混凝土浇筑施工方法，其特征在于:所述第一试验钢管柱、所述第二试验钢管柱均由钢模板按钢管柱截面1:1制作而成。
6.如权利要求1所述的钢管混凝土柱针式混凝土浇筑施工方法，其特征在于:在浇筑孔的内侧周边设置内衬板以补强钢管柱，所述封口板焊接在所述内衬板和所述浇筑孔壁上，焊缝等级为一级焊缝。
7.如权利要求1所述的钢管混凝土柱针式混凝土浇筑施工方法，其特征在于:所述溢楽孔的直径为28mm—35mm。
【文档编号】E04G21/02GK103510702SQ201310455112
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年9月29日 优先权日:2013年9月29日
【发明者】赖泽荣, 杜志豪, 吴瑞卿, 吴祥威, 方耿珲, 黄亮忠, 凌文轩 申请人:广州建筑股份有限公司, 广州市第一建筑工程有限公司