钢管砼柱混凝土顶升灌注装置及其施工工艺的制作方法

本发明属于混凝土顶升灌注技术领域，具体涉及一种钢管砼柱混凝土顶升灌注装置及其施工工艺。

背景技术：

在工业建设中，特别是在大型工业厂房建设中，越来越多的采用钢管柱混凝土柱结构代替传统的钢柱结构，钢管柱混凝土结构与钢柱结构相比，在保持自重相近和承载力相同的条件下，大幅节约了钢材，符合国家节能减排的政策；钢管柱混凝土结构与普通钢筋混凝土结构相比，在保持钢材用量相近或承载力相同的条件下，空间占用少，自身重量请，有效地减小了施工用地，并且能确保工程质量，同时可缩短施工工期。

然而，在目前的钢管砼柱混凝土顶升灌注施工过程中，由于钢管柱的内直径远远大于灌注管的内直径，因此，由灌注管进入钢管柱内的混凝土，往往由于流速降低以及流动方向不一而容易造成在钢管柱内造成混凝土不密实情况，当出现这种情况后，往往要耗时费力的进行补强，不但增大了工作量，也增大了施工难度。

技术实现要素：

根据现有技术中存在的问题，本发明的发明目的之一是提供一种钢管砼柱混凝土顶升灌注装置。本装置能够有效地减少乃至杜绝钢管柱内混凝土不密实的现象，从而极大地提高了施工效率。

为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种钢管砼柱混凝土顶升灌注装置，包括与泵车相连接的水平输送管，本装置还包括连接弯管和设置在钢管柱中的竖直输送管，所述竖直输送管的中轴线与钢管柱的中轴线平行或重合；所述连接弯管的水平端口伸出在钢管柱外侧并与水平输送管通过插板阀连接在一起，所述连接弯管的竖向端口设置在钢管柱内侧并与所述竖直输送管的底部相连，所述连接弯管与所述钢管柱焊接在一起；所述钢管柱的顶部设置有溢流管；所述水平输送管、连接弯管和竖直输送管彼此连通并构成封闭无泄漏的送料通道。

优选的，所述竖直输送管通过若干周向排布的连接板与所述钢管柱固定连接，所述连接板的板面与钢管柱的轴向平行，相邻连接板之间形成供混凝土通过的间隙。

优选的，所述竖直输送管的顶部开口低于所述溢流管的设置位置。

优选的，所述竖直输送管的管内直径为钢管柱管内直径的1/3～1/2。

优选的，所述溢流管设置有若干个，此若干个溢流管沿着所述钢管柱的周向均匀排布。

优选的，所述溢流管的管道横截面积大于所述水平输送管的管道横截面积。

优选的，所述连接弯管的位于钢管柱外侧的管身上固设有抵靠在所述钢管柱外壁上的辅板。

优选的，所述钢管柱由若干钢管段通过法兰连接而成，本装置在法兰贴合面处绕法兰周向灌注有一圈连续的玻璃胶，形成一道严密的防泄露用阻隔墙。

本发明的目的之二是提供一种前述钢管砼柱混凝土顶升灌注装置的施工工艺，其包括如下步骤：

s1、把竖直输送管固设在钢管柱中，并使竖直输送管的下端与连接弯管的竖向端口，所述连接弯管的水平端口伸出在钢管柱外侧并与水平输送管的一端通过插板阀连接在一起；所述水平输送管通过输料弯管与泵车相连接；

s2、在混凝土顶升开始前先用水湿润竖直输送管、连接弯管、水平输送管、输料弯管以及钢管柱，然后将水排除；

启动泵车，依次通过输料弯管、水平输送管、连接弯管、竖直输送管向所述钢管柱中泵送少量水泥砂浆用于润滑输送管道；

s3、启动泵车，依次通过输料弯管、水平输送管、连接弯管、竖直输送管向所述钢管柱中泵送配置好的混凝土，直至观察到溢流管的管口处有混凝土喷出，立即停止泵车并关闭插板阀，待所述钢管柱中的混凝土终凝后再拆除水平输送管和插板阀。

进一步的，对顶升完毕的混凝土，在浇筑完成4小时内用敲击法进行浇筑质量检测，所述钢管柱内的混凝土存在不密实面积超过1/3的钢管柱横截面积时按以下方案进行补救：根据测试选定一片脱空区域即补强区域，在补强区域的钢管柱的管壁上下两端用钻头各钻一通孔，要求钻透管壁；在下部通孔的外侧焊接一注浆管道，将注浆管道通过注浆嘴与空压机连在一起；启动空压机，打开注浆嘴开始注浆，至上部通孔往外大量溢浆时，关闭注浆嘴，用密封膏封闭上部通孔，断开注浆嘴和注浆管道，封闭注浆管道；待补强区域中的浆液固化后切除注浆管道，并将上部通孔、下部通孔补焊封固；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。

本发明的有益效果在于：

1)本发明中设置有竖直输送管和连接弯管。所述连接弯管的一端管口为水平端口，另一端管口为竖直端口，泵车泵送来的高压混凝土由水平端口进入连接弯管，然后由竖直端口进入竖直输送管，这种设计结构使得水平向进入钢管柱的高压混凝土在连接弯管的导向下进入竖直输送管，然后再由竖直输送管的顶部管口进入竖直输送管和钢管柱之间的空腔中。所述连接弯管的设置使得进入竖直输送管的混凝土改变了运动方向，从而极大地减小了泵送压力对钢管柱所造成的冲击。

本发明将竖直输送管设置在钢管柱中，因此竖直输送管的管直径小于钢管柱的管直径，从而当混凝土自水平输送管和连接弯管进入竖直输送管以后，混凝土的输送速度虽然有所降低，但是其输送速度降低的并不多，因此混凝土仍然会以较高的速度通过竖直输送管，当混凝土自竖直输送管的顶部开口进入竖直输送管和钢管柱之间的空腔中时，由于钢管柱的高度较大，因此此时混凝土以近似自由落体的方式向下垂落。由于泵送的混凝土是连续不断的，因此后来由高处向下垂落的混凝土就连续地击打在已经下落并堆积在下侧的混凝土上，这种持续不断地捶打极大地提高了混凝土的密实度。

此外，由于竖直输送管将钢管柱内的较大的空间分为竖直输送管的内部空间与竖直输送管和钢管柱之间的空间两个较小的空间，此较小的空间限制了混凝土的流动，更加有利于混凝土在泵送压力下提高密实度。

由上述可知，本装置能够有效地减少乃至杜绝钢管柱内混凝土不密实的现象，从而极大地提高了施工效率。

2)钢管柱内的混凝土向上顶升时，钢管柱内的空气外排，若排气速度小于混凝土输入速度，则钢管柱内的空气压强将会变大，从而导致输送泵输送混凝土的压力增大。本发明将所述溢流管的管道横截面积大于所述水平输送管的管道横截面积，则排气面积大于混凝土的进料口面积，从而使得输入混凝土时钢管柱内的气压不会增大，有效地降低了能耗。

3)本发明在连接弯管的位于钢管柱外侧的管身上固设有抵靠在所述钢管柱外壁上的辅板，所述辅板套设在所述连接弯管上，且辅板通过焊接的方式与所述连接弯管固结为一体。所述辅板的设置增大了连接弯管与钢管柱的接触面积，从而使得连接弯管与钢管柱之间的连接更为牢固，极大地提高了泵送混凝土时连接弯管的抗冲击性，防止了在高压的作用下连接弯管与钢管柱脱开或在连接弯管与钢管柱之间产生裂缝。

4)若钢管柱由若干钢管段通过法兰连接而成，则法兰盘由于焊接变形或安装原因，其上下法兰盘间的贴合部位存在一定间隙，由此可能带来浆水外漏，既影响混凝土质量，也对柱身造成污染，为防止混凝土砂浆渗漏，保证整个钢管柱的密封性，本装置在法兰贴合面处绕法兰周向灌注有一圈连续的玻璃胶，从而形成一道严密的防泄露用阻隔墙。

5)本发明中的所述水平输送管通过输料弯管与泵车相连接，即由泵车泵送出的物料通过弯曲状的输料弯管再进入水平输送管，从而进一步避免泵送压力直接对钢管柱造成巨大的冲击。

由此，通过本发明中的输料弯管、连接弯管的设置与彼此配合，既保证了混凝土砂浆可以顺利地输送到钢管柱中，也使得由输料弯管、水平输送管、连接弯管以及竖直输送管构成的输料通道即输送管道能够承受较大的泵压冲击，从而本发明以较为简单的结构实现了高效的工作模式。

6)本发明在泵送混凝土砂浆前，首先用水对输料通道的内壁进行湿润，然后再通过输料通道泵送少量水泥砂浆以润滑输送管道，最后才正式通过输送通道向钢管柱中泵送混凝土砂浆。这种先用水湿润，再用砂浆润滑管道内壁的方式，可以尽可能地降低输料通道的阻力，使得混凝土的输送较为通畅，从而保证了输送过程中不会发生堵管的意外状况。

7)本发明中的补强措施简单高效，而且补强效果较好，具有较大的推广应用价值。

附图说明

图1为本发明中的钢管砼柱混凝土顶升灌注装置的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1中所示钢管砼柱混凝土顶升灌注装置的立体状态图。

附图标记的含义：

10-水平输送管20-插板阀30-连接弯管31-辅板

40-竖直输送管41-连接板50-钢管柱60-溢流管

70-泵车71-输料弯管

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1～3所示，一种钢管砼柱混凝土顶升灌注装置，包括与泵车70相连接的水平输送管10，本装置还包括连接弯管30和设置在钢管柱50中的竖直输送管40，所述竖直输送管40的中轴线与钢管柱50的中轴线平行或重合；所述连接弯管30的水平端口伸出在钢管柱50外侧并与水平输送管10通过插板阀20连接在一起，所述连接弯管30的竖向端口设置在钢管柱50内侧并与所述竖直输送管40的底部相连，所述连接弯管30与所述钢管柱50焊接在一起；所述钢管柱50的顶部设置有溢流管60；所述水平输送管10、连接弯管30和竖直输送管40彼此连通并构成封闭无泄漏的送料通道。

如图1、2所示，所述竖直输送管40通过若干周向排布的连接板41与所述钢管柱50固定连接，所述连接板41的板面与钢管柱50的轴向平行，相邻连接板41之间形成供混凝土通过的间隙。本发明将竖直输送管40与钢管柱50之间的连接部件设置为板状，所述连接板41不但连接强度较高，可以承受较大的冲击力，而且连接板41的板面也起到了导引面的作用，从而使得由上部垂落的混凝土砂浆能够形成较大的捶打作用，促进混凝土砂浆的密实度。

如图1、3所示，所述竖直输送管40的顶部开口低于所述溢流管60的设置位置。

如图1、2所示，所述竖直输送管40的管内直径大于连接弯管30的管内直径，且竖直输送管40的管内直径为钢管柱50管内直径的1/3～1/2。

所述溢流管60设置有若干个，此若干个溢流管60沿着所述钢管柱50的周向均匀排布。本实施例中的溢流管60设置有两个，如图1～3所示。

本发明中的所述溢流管60的管道横截面积大于所述水平输送管10的管道横截面积，从而保证顶升灌注混凝土砂浆时，钢管柱50中的气体能够顺利地排除。

如图1～3所示，所述连接弯管30的位于钢管柱50外侧的管身上焊接固设有抵靠在所述钢管柱50外壁上的辅板31。所述辅板31的靠近钢管柱50的一侧侧面设置为与钢管柱50的外侧管壁相适配的形状，从而使得辅板31能够与钢管柱50较好地贴靠在一起。

钢管柱50可以为一个单体，也可以由若干个钢管段通过法兰连接而成。对于由法兰连接而成的钢管柱50，本装置在法兰贴合面处绕法兰周向灌注有一圈连续的玻璃胶，形成一道严密的防泄露用阻隔墙，以进一步保证钢管柱50的密封性。

下面结合附图，对前述钢管砼柱混凝土顶升灌注装置的施工工艺进行详细说明，其包括如下步骤：

s1、把竖直输送管40固设在钢管柱50中，并使竖直输送管40的下端与连接弯管30的竖向端口，所述连接弯管30的水平端口伸出在钢管柱50外侧并与水平输送管10的一端通过插板阀20连接在一起；所述水平输送管10通过输料弯管71与泵车70相连接；

s2、在混凝土顶升开始前先用水湿润竖直输送管40、连接弯管30、水平输送管10、输料弯管71以及钢管柱50，然后将水排除；

启动泵车70，依次通过输料弯管71、水平输送管10、连接弯管30、竖直输送管40向所述钢管柱50中泵送少量水泥砂浆用于润滑输送管道；

s3、启动泵车70，依次通过输料弯管71、水平输送管10、连接弯管30、竖直输送管40向所述钢管柱50中泵送配置好的混凝土，直至观察到溢流管60的管口处有混凝土喷出，立即停止泵车70并关闭插板阀20，待所述钢管柱50中的混凝土终凝后再拆除水平输送管10和插板阀20，随后再拆除溢流管60。

s4、对顶升完毕的混凝土，在浇筑完成4小时内用敲击法进行浇筑质量检测，所述钢管柱50内的混凝土存在不密实面积超过1/3的钢管柱横截面积时按以下方案进行补救：根据测试选定一片脱空区域即补强区域，在补强区域的钢管柱的管壁上下两端用钻头各钻一通孔，要求钻透管壁；在下部通孔的外侧焊接一注浆管道，将注浆管道通过注浆嘴与空压机连在一起；启动空压机，打开注浆嘴开始注浆，至上部通孔往外大量溢浆时，关闭注浆嘴，用密封膏封闭上部通孔，断开注浆嘴和注浆管道，封闭注浆管道；待补强区域中的浆液固化后切除注浆管道，并将上部通孔、下部通孔补焊封固；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。