高大箱型鋼柱混凝土頂升澆筑技術(shù)

高大箱型鋼柱混凝土頂升澆筑[摘要]高大箱型柱的頂升澆筑有其自身特點(diǎn)，阻力大，容易鼓脹。在太鋼高大箱型柱的頂升澆筑施工過程中，通過采取有效措施，達(dá)到了預(yù)期的目的。[關(guān)鍵詞]高大箱型柱；頂升；防鼓脹1工程概況某鋼廠主廠房塔樓框架有43根箱型鋼柱，斷面從1000×1000mm～1400×1800mm，鋼柱插于杯口基礎(chǔ)內(nèi)，插入深度2500mm～4500mm，柱內(nèi)從±0.000到+25.00m設(shè)三組計(jì)12塊水平加勁板，中心開六邊形孔，孔口尺寸最小470×470mm，板四角開?50透氣孔（圖1）。設(shè)計(jì)要求在標(biāo)高+25.00m以下柱芯內(nèi)澆筑C30混凝土，總量約1700m3，最大型號鋼柱±0.000以上混凝土量61.2m3。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，選擇溜槽溜送加泵送擠壓頂升的澆筑工藝，±0.000以下溜槽溜送，機(jī)械振搗，±0.000以上擠壓頂升,不需振搗。泵送擠壓頂升較多用于圓鋼管混凝土柱頂升澆筑，是較為成熟的施工工藝，本工程箱型柱與鋼管混凝土柱相比有所不同，一是柱內(nèi)設(shè)水平加勁板，增加了頂升阻力，同時(shí)一次頂升高度較大，相應(yīng)頂升阻力大；二是箱型柱斷面大，壁板抗擠壓變形能力弱。在頂升第一根斷面為1000×1800mm的鋼柱時(shí)，因考慮不周而未采取防鼓，頂升至+15.00m時(shí)，±0.000~＋2.000m柱子較大一面開始外鼓，頂升到+25.00m，最大外鼓達(dá)30mm。2核算頂升壓力，選擇施工機(jī)械柱內(nèi)混凝土壓力：F=γcH=25×25=625kN/m2=0.625MPa；每個(gè)彎頭降壓0.1MPa，共3個(gè)彎頭，降壓0.3MPa；每個(gè)水平加勁肋板考慮降壓0.2MPa，12個(gè)水平加勁肋板，降壓2.4MPa；HBT60C混凝土泵額定頂升壓力9MPa，按85%計(jì)，為7.65MPa；則0.625+0.3+2.4=3.325MPa＜7.65MPa滿足頂升要求，因此選擇使用HBT60C混凝土拖式泵。3柱壁鋼板防鼓脹措施第一根1000×1800斷面鋼柱鼓脹之后，我們查圖發(fā)現(xiàn)，1800一側(cè)板厚32mm，另一側(cè)板厚40mm，柱內(nèi)下部兩個(gè)水平加勁板在＋1.060m和＋7.600m。分析原因，認(rèn)為一是箱型柱焊接過程中產(chǎn)生的應(yīng)力仍未完全消除（這從后續(xù)一根柱子頂升至＋9.000m即發(fā)生鼓脹可得到驗(yàn)證），二是一次頂升高度過大及柱板較薄和水平加勁板間距過大，但二者之中混凝土側(cè)擠為主，焊接應(yīng)力為輔，還有少量泵送時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械拉壓應(yīng)力。為了防止其他柱子頂升時(shí)發(fā)生鼓脹，我們對剩余柱子加以驗(yàn)算，并采取了相應(yīng)的措施。3.1驗(yàn)算壁板防鼓脹能力eq\o\ac(○,1)按兩端固接單跨梁計(jì)算，荷載主要考慮濕混凝土的重力，濕混凝土的重力均布荷載q=γcH×1=25×25=625kN/m梁材性：Q345，跨度1.72m，計(jì)算最大側(cè)脹值為25.3mm。實(shí)際外鼓30mm，考慮焊接應(yīng)力產(chǎn)生的附加變形，計(jì)算值與實(shí)際結(jié)果比較吻合。eq\o\ac(○,2)為了驗(yàn)證柱子壁板厚度對抗擠壓能力的影響，分別按壁板厚度32mm和40mm計(jì)算得最大側(cè)脹值為25.3mm和13.0mm，因此，為了降低側(cè)擠值宜適當(dāng)加大壁板厚度。3.2防鼓脹措施由于驗(yàn)算結(jié)果不能滿足要求，決定采取加設(shè)拉筋板和分兩次頂升兩種處理方法。對于已經(jīng)安裝完的柱子，因無法進(jìn)入柱內(nèi)加設(shè)加拉筋板而采用兩次頂升澆筑（第一次從±0.000頂升到＋12.000m，第二次從＋12.000m頂升到＋25.000m），否則加設(shè)拉筋板（圖2）。筋板的長寬厚及焊縫均經(jīng)過計(jì)算確定，長按柱內(nèi)凈空減預(yù)留空隙確定，寬140mm，厚≥20mm。筋板與柱板角縫焊接，hf=12mm。筋板材質(zhì)與柱子外板材質(zhì)相同，所采用焊條應(yīng)與母材匹配。筋板沿柱子高度方向設(shè)兩層：＋0.300和＋2.200。焊接時(shí)從筋板兩端對稱施焊。4配合比設(shè)計(jì)混凝土配合比除滿足強(qiáng)度、坍落度要求外，還要求槳體豐富、緩凝、微膨脹。混凝土摻高效泵送緩凝劑、UEA微膨脹劑，砂率42.3%，坍落度16~20cm，擴(kuò)展度30cm，初凝時(shí)間≥6h，配合比如表（kg）。水泥砂碎石粉煤灰水泵送緩凝劑微膨脹劑礦渣32.5中砂5-25Ⅱ級UEA3707551030201859.5405施工方法施工順序：開孔→下柱澆筑→焊管→泵車就位，安裝輸送管→頂升→拆管→堵孔。5.1開孔開孔時(shí)應(yīng)用割軌等輔助工具，盡量保證孔的圓度，孔徑140mm，保留割下的圓板，將來封堵時(shí)使用。孔邊二次修出坡口，方便焊接泵管?？组_在柱子大面的中心線上，同時(shí)應(yīng)避開水平隔板，一般開在+0.100m處，柱子包腳混凝土可將其永久包裹；有隔板處開孔上移。5.2下柱澆筑、焊管下柱用汽車泵從開好的孔澆注，邊澆邊插入振動棒振搗，至孔口以下150mm左右停止。然后將一個(gè)二分之一90o彎頭管插入柱內(nèi)，帶箍的一端朝外，焊接焊牢不允許漏漿，外露80mm，其余全部插入（圖3）。帶箍的一端朝外便于用卡環(huán)連接。5.3泵車就位，安裝輸送管泵車應(yīng)盡量靠近柱子，使輸送管盡量縮短，彎頭不宜超過3個(gè)，目的是減小頂升阻力。止流裝置接在與柱子相連的彎頭上。泵車出口處接一節(jié)高性能高壓軟管，調(diào)整與輸送管的連接（如圖4）。輸送管用腳手架子支撐牢固，保持水平或在一條線上，不得彎折。止流裝置為閘板式成品構(gòu)件，為防止混凝土在泵送頂升澆筑過程中閘板縫漏氣，需用黃油涂縫并加設(shè)密封圈墊，并將加固螺栓擰緊。閘板水平安置，便于堵管時(shí)臨時(shí)封閉，故障清除后及時(shí)恢復(fù)泵送頂升。5.4頂升混凝土頂升施工前要檢查泵的狀況和性能，保證泵送正常進(jìn)行，澆筑前現(xiàn)場應(yīng)檢查砼塌落度，符合要求才可使用，在泵送過程中，不可進(jìn)行外部振搗，以免泵壓急劇上升，使?jié)仓袛?。混凝土頂升?yīng)在第一罐混凝土初凝前完成。當(dāng)混凝土供應(yīng)數(shù)量不能確保連續(xù)澆筑一根鋼柱時(shí)就不澆筑，以免出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。當(dāng)混凝土泵送達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后穩(wěn)壓2—3min，再用大錘將閘板砸至另一端，則混凝土被封閉，頂升施工完畢。閘板閥之后的輸送管和泵車拆除，移至下一柱子附近，繼續(xù)頂升。根據(jù)工藝要求，上柱在下柱混凝土頂升前不得安裝，以便頂升失敗后采取高拋澆筑，因此頂升時(shí)可派一人在柱頂觀測澆筑情況。加之每根柱的砼量可預(yù)先算出，所以砼頂升至+25.000即停止，以確?；炷敛煌庖?，防止污染鋼柱表面。混凝土澆筑后第二天，即可切除外露彎頭，補(bǔ)焊洞口，磨平，補(bǔ)漆。6其他注意事項(xiàng)eq\o\ac(○,1)泵送頂升混凝土的原材料應(yīng)檢測合格，根據(jù)檢測結(jié)果調(diào)整配合比。專人負(fù)責(zé)制作、養(yǎng)護(hù)、送檢試塊。eq\o\ac(○,2)安排專人檢查混凝土，及時(shí)挑揀其中的大塊石，防止堵管。eq\o\ac(○,3)根據(jù)實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，泵送時(shí)應(yīng)采用正泵泵送，盡量不打反泵，避免堵管。eq\o\ac(○,4)泵送前應(yīng)檢查電壓，使其在380±5%范圍內(nèi)，否則不得開機(jī)。應(yīng)提前與有關(guān)部門協(xié)調(diào)，保證電力正常供應(yīng)，防止頂升中途停電。eq\o\ac(○,5)頂升澆筑砼前，應(yīng)保證現(xiàn)場道路暢通，防止頂升中途停止。7結(jié)語eq\o\ac(○,1)《矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS159:2004）條為強(qiáng)制性條款：矩形鋼管混凝土構(gòu)件尚應(yīng)按空矩形鋼管進(jìn)行施工階段的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和變形驗(yàn)算。施工實(shí)踐表明，大斷面箱型柱頂升澆注前應(yīng)進(jìn)行頂升阻力驗(yàn)算和防鼓脹驗(yàn)算，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮加設(shè)拉結(jié)筋板，或者適當(dāng)加密水平筋板，同時(shí)制作過程中要盡量消