四-(六)鋼管砼施工技術(shù)及質(zhì)量保證措施

第500頁(yè)（六）、鋼管混凝土施工技術(shù)及質(zhì)量保證措施1、主塔鋼管混凝土工程概述根據(jù)設(shè)計(jì)文件，西塔外筒采用鋼管混凝土斜交網(wǎng)格柱，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，插入進(jìn)行鋼管混凝土的施工。鋼管混凝土根據(jù)不同的層段及所處的節(jié)點(diǎn)位置不同而采用不同的強(qiáng)度等級(jí)的混凝土填充。為使鋼結(jié)構(gòu)安裝過(guò)程按部就班的進(jìn)行，在鋼結(jié)構(gòu)安裝過(guò)程中以完成一定的鋼管柱安裝長(zhǎng)度作為鋼結(jié)構(gòu)安裝進(jìn)度分段控制目標(biāo)，一個(gè)分段控制目標(biāo)對(duì)應(yīng)一節(jié)構(gòu)件區(qū)及一節(jié)上段節(jié)點(diǎn)區(qū)組成的一個(gè)分段安裝控制區(qū)域。具體安裝控制區(qū)域的分節(jié)見(jiàn)下圖：鋼管柱施工控制節(jié)分段大樣由于存在構(gòu)件區(qū)的鋼管混凝土強(qiáng)度低于節(jié)點(diǎn)區(qū)的鋼管混凝土強(qiáng)度等情況，為保障鋼結(jié)構(gòu)安裝過(guò)程中構(gòu)件區(qū)與節(jié)點(diǎn)區(qū)能夠順利對(duì)接，在一個(gè)安裝控制區(qū)域完成后，分兩次進(jìn)行鋼管混凝土的灌注施工。鋼管混凝土具體強(qiáng)度等級(jí)分段見(jiàn)下圖：鋼管混凝土強(qiáng)度縱向分布圖2、鋼結(jié)構(gòu)一個(gè)安裝控制區(qū)域內(nèi)的施工流程上一鋼結(jié)構(gòu)施工控制區(qū)域完成上一鋼結(jié)構(gòu)施工控制區(qū)域完成鋼結(jié)構(gòu)安裝控制線(xiàn)及標(biāo)高引測(cè)鋼柱地面拼樁焊接及中心彈線(xiàn)非節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼柱吊裝及臨時(shí)固定節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼柱吊裝及臨時(shí)固定節(jié)點(diǎn)區(qū)與非節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼柱矯正、焊接鋼柱臨時(shí)支撐及節(jié)點(diǎn)鋼梁臨時(shí)固定鋼柱臨時(shí)支撐及節(jié)點(diǎn)鋼梁臨時(shí)固定鋼構(gòu)控制節(jié)矯正、非節(jié)點(diǎn)鋼柱與下部鋼柱焊接跟蹤測(cè)量剩余節(jié)點(diǎn)鋼梁臨時(shí)固定臨時(shí)固定節(jié)點(diǎn)鋼梁矯正、焊接非節(jié)點(diǎn)鋼粱吊裝及臨時(shí)固定鋼管混凝土分段澆注施工鋼粱高強(qiáng)螺栓連接及焊接壓型鋼板鋪設(shè)、栓釘焊接及收邊板施工（樓板支模）下一段鋼結(jié)構(gòu)施工控制區(qū)域安裝樓板鋼筋混凝土施工3、施工難點(diǎn)序號(hào)施工難點(diǎn)解決方法1施工操作難度：一段鋼柱安裝控制高度約有25m，為“X”形，混凝土澆注高度已經(jīng)遠(yuǎn)大于普通混凝土振動(dòng)棒的工作長(zhǎng)度，且特殊形狀不利振搗。施工所處位置在保證安全的前提下施工操作具有非常大的難度，采用普通高標(biāo)號(hào)混凝土很難保證按規(guī)范操作到位，可能影響到鋼管混凝土的施工質(zhì)量；采用高拋混凝土進(jìn)行鋼管混凝土的澆注，對(duì)節(jié)點(diǎn)區(qū)利用高頻振動(dòng)器進(jìn)行輔助振搗；2垂直運(yùn)輸難度：由于鋼管混凝土的澆注位置位于鋼結(jié)構(gòu)的最高處，隨著鋼結(jié)構(gòu)施工高度的增加，鋼管混凝土的灌注高度也相應(yīng)增加，材料的垂直運(yùn)輸存在較大困難，而且在進(jìn)行鋼管混凝土施工時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)安裝控制段樓板還未形成，如果采用泵送混凝土，存在下部混凝土泵管無(wú)法正常固定，接管難度大，核心筒布料機(jī)又不能滿(mǎn)足全部鋼管柱的混凝土澆注。而且存在混凝土澆注量少，轉(zhuǎn)接泵管及施工后泵管內(nèi)殘留的混凝土無(wú)法使用，易造成大量的混凝土浪費(fèi)及污染鋼結(jié)構(gòu)等問(wèn)題；利用鋼結(jié)構(gòu)吊裝間隙，用塔吊吊運(yùn)料斗進(jìn)行鋼管混凝土的垂直運(yùn)輸；3混凝土泌漿問(wèn)題：普通混凝土在施工過(guò)程中存在泌漿問(wèn)題，如果采用在鋼管壁上開(kāi)孔排漿的方式進(jìn)行泌降處理，對(duì)鋼構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生不利影響，且排出的混凝土水泥漿易對(duì)鋼結(jié)構(gòu)造成污染，給后期防火涂料施工帶來(lái)不利影響，強(qiáng)行清理易破壞鋼結(jié)構(gòu)油漆，增加不額外的費(fèi)用?；炷翐胶土线x用硅粉，可改善混凝土泌漿問(wèn)題；4混凝土養(yǎng)護(hù)問(wèn)題：鋼管砼施工位置及所處密閉環(huán)境導(dǎo)致鋼管混凝土幾乎不具備人工養(yǎng)護(hù)條件，且鋼管柱內(nèi)壁為光面，在自然養(yǎng)護(hù)下砼存在收縮較大，容易造成混凝土與鋼管壁之間出現(xiàn)空鼓等質(zhì)量問(wèn)題。在混凝土中添加10%～12%的UEA膨脹劑，用于補(bǔ)償收縮；4、鋼管混凝土的施工4.1施工方案的選擇施工方法對(duì)比底部頂升法泵管管口澆注法塔吊吊運(yùn)法施工方法概述在鋼管柱部位開(kāi)孔，通過(guò)泵機(jī)將混凝土從鋼管柱腳底部壓入鋼管柱內(nèi)混凝土通過(guò)泵機(jī)從鋼管柱管口泵入鋼管柱內(nèi)通過(guò)塔吊吊運(yùn)料斗，將料斗內(nèi)的混凝土從管口灌入鋼管柱內(nèi)優(yōu)點(diǎn)施工速度較快施工速度較快，可進(jìn)行混凝土振搗操作簡(jiǎn)單，減少混凝土浪費(fèi)，可進(jìn)行混凝土振搗缺點(diǎn)不能解決混凝土振搗問(wèn)題，需對(duì)鋼柱進(jìn)行開(kāi)孔，泵管內(nèi)的空氣進(jìn)入混凝土內(nèi)無(wú)法排出，影響混凝土密實(shí)性易造成混凝土浪費(fèi)存在鋼結(jié)構(gòu)架空部分泵管固定問(wèn)題，易造成混凝土浪費(fèi)，占用柱頂操作平臺(tái)，泵送過(guò)程中存在一定危險(xiǎn)性占用塔吊時(shí)間，施工速度較前兩種方法而言較慢選擇方案可行性較差可行性差可行4.2鋼管混凝土的施工4.2.1機(jī)械設(shè)備設(shè)備名稱(chēng)數(shù)量型號(hào)塔吊3M900D高頻振動(dòng)器6DZ100超聲檢測(cè)儀3由設(shè)計(jì)文件可知，本工程鋼管混凝土的標(biāo)號(hào)有C60、C70、C80、C90四個(gè)標(biāo)號(hào)，均為高強(qiáng)度混凝土。另外根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工存在的實(shí)際困難，結(jié)合我司多年相似工程施工的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，我局?jǐn)M采在鋼管混凝土施工中采用高拋?zhàn)悦軐?shí)高性能混凝土，從改善混凝土自身性能的基礎(chǔ)上解決施工難度問(wèn)題。其次，結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)安裝工藝特點(diǎn)及該工程自身進(jìn)度控制上的要求，合理計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)與內(nèi)筒混凝土施工進(jìn)度的時(shí)間差及鋼結(jié)構(gòu)施工間歇，根據(jù)塔吊最小起重量為23.3T，擬采用特制的6m由于現(xiàn)場(chǎng)共有30根鋼管柱，三臺(tái)塔式起重機(jī)，鋼結(jié)構(gòu)安裝高度落后核心筒施工進(jìn)度約9層，可以按照就近施工原則，每臺(tái)塔吊負(fù)責(zé)附近區(qū)域內(nèi)的10根鋼管柱混凝土的施工。在鋼管砼柱灌注階段，采用連續(xù)、輪班施工，盡可能利用夜間施工，在一天一夜的時(shí)間內(nèi)完成灌注。鋼管柱混凝土塔吊施工區(qū)域劃分平面布置圖鋼管混凝土施工必須具備在鋼管柱焊接完畢，內(nèi)外筒之間連接鋼梁及鋼管柱間鋼梁完全安裝矯正、固定后才能進(jìn)行，以防鋼管混凝土施工后造成鋼柱偏移、變形，影響鋼梁安裝就位，防止安裝應(yīng)力等對(duì)結(jié)構(gòu)受力不利因素的影響。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，一個(gè)鋼結(jié)構(gòu)控制區(qū)域的長(zhǎng)度約為27m，其中構(gòu)件區(qū)約為15m，節(jié)點(diǎn)區(qū)約為12m，上下段鋼管柱的混凝土的強(qiáng)度相差20MPa。進(jìn)行鋼管混凝土灌注時(shí)，將非節(jié)點(diǎn)區(qū)與節(jié)點(diǎn)區(qū)的鋼管混凝土分兩次灌注，采用超聲波檢測(cè)儀方法確定澆注完成面的位置及鋼管砼柱的抽檢。如圖：超聲波檢測(cè)儀由于施工中存在一個(gè)控制區(qū)域進(jìn)行兩次鋼管混凝土澆注問(wèn)題，在進(jìn)行下段鋼管混凝土澆注時(shí)，混凝土在下落過(guò)程中，混凝土流過(guò)節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼柱且有大的轉(zhuǎn)彎，水泥漿粘附上段管壁，構(gòu)件區(qū)混凝土凝固進(jìn)行節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土澆注時(shí)，粘附在節(jié)點(diǎn)區(qū)的混凝土與鋼管壁之間形成隔離面，影響鋼管壁與節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土之間的黏結(jié)，容易形成鋼管混凝土空鼓等質(zhì)量問(wèn)題。進(jìn)行構(gòu)件區(qū)混凝土澆注時(shí)，必須從漏斗下方節(jié)一條約11m長(zhǎng)在進(jìn)行鋼管混凝土施工前，特制3個(gè)6m3的混凝土料斗，專(zhuān)用于鋼管混凝土的灌注，料斗的焊接焊縫及選材應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)算。鋼管混凝土施工過(guò)程中，可以與鋼結(jié)構(gòu)施工合用一個(gè)操作平臺(tái)。操作平臺(tái)在鋼管混凝土柱端口下6方料斗裝料示意圖鋼管柱混凝土澆注施工示意圖2.1鋼管混凝土的質(zhì)量要求要求鋼管混凝土在終凝后不能出現(xiàn)蜂窩、空洞、疏松、裂縫、連接部位缺陷等質(zhì)量問(wèn)題。2.2鋼管混凝土攪拌站的選擇選擇幾家實(shí)力較為雄厚的混凝土攪拌站，并對(duì)混凝土攪拌站進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地考察，了解其混凝土供應(yīng)能力，機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況及所處位置，運(yùn)輸能力等是否能滿(mǎn)足混凝土施工的供應(yīng)。由于鋼管混凝土為高性能混凝土，對(duì)攪拌站使用原材料的質(zhì)量，混凝土試驗(yàn)水平以及以往混凝土配制經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行作重考察，以保證配制的鋼管混凝土具有可靠的性能。同時(shí)在確定廠家前需各攪拌站提供試配后混凝土的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，單價(jià)等。從中擇優(yōu)選擇混凝土質(zhì)量好，價(jià)格合理的廠家。5、鋼管混凝土的質(zhì)量保證措施1、施工前的質(zhì)量控制1.1高拋混凝土原材料的選擇針對(duì)混凝土出現(xiàn)破壞的機(jī)理，對(duì)于高拋混凝土有高強(qiáng)度、高性能等要求，首先在配料的選擇上更應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)，以取得較好的級(jí)配，同時(shí)選用較大粒徑的粗骨料達(dá)到減小粗骨料的表面的目的，以減小裂隙出現(xiàn)的概率。對(duì)高拋混凝土的含氣量、保水性、粘聚性、流動(dòng)性進(jìn)行著重控制，在滿(mǎn)足強(qiáng)度要求下，最大限度的滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工的需要。摻合料宜優(yōu)先選用硅粉，在提高混凝土的強(qiáng)度的同時(shí)減小其泌水性。通過(guò)合理的配比使混凝土具備自密實(shí)、高強(qiáng)度、收縮補(bǔ)償?shù)刃阅?。材料選料要求見(jiàn)下表：選料要求水泥盡量選擇高標(biāo)號(hào)的低水化熱的水泥。一般選用P.Ⅱ，62.5R普通硅酸鹽水泥，水化熱較低。對(duì)水泥的細(xì)度進(jìn)行測(cè)定，在滿(mǎn)足國(guó)家規(guī)范的前提下優(yōu)先選用細(xì)度模數(shù)小，活性高的水泥品牌。粗骨料為了獲得良好的級(jí)配和較小的表面積，選用級(jí)配為5～20mm的花崗石碎石，要求碎石含泥量不大于1%，對(duì)于C60以上標(biāo)號(hào)的混凝土要求巖石50×50×50立方體單軸抗壓強(qiáng)度≥80MPa且高于混凝土強(qiáng)度20MPa上，以保證粗骨料有充分強(qiáng)度儲(chǔ)備。在進(jìn)行實(shí)際配置時(shí)，要求該粗骨料從原材料的碎石中進(jìn)行篩選，以保證混凝土質(zhì)量細(xì)骨料為了減小水泥用量，降低水化熱，且達(dá)到較好的填充效果，細(xì)骨料采用中砂，Ⅱ區(qū)級(jí)配，顆粒堅(jiān)實(shí)，含泥量不大于3.0%。同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制砂中的雜質(zhì)含量，以防發(fā)生堿骨料反應(yīng)。摻合料配置鋼管混凝土?xí)r，為減小水化熱，提高混凝土強(qiáng)度、和易性，一般應(yīng)摻入一定量摻合料代替水泥用量。在該工程中，由于鋼管混凝土對(duì)泌水性要求較高，摻合料優(yōu)先選用硅粉，在提高混凝土強(qiáng)度，減少水泥用量的同時(shí)提高混凝土保水性和粘聚性，為實(shí)現(xiàn)高拋打下基礎(chǔ)。對(duì)于礦渣和硅粉等在滿(mǎn)足國(guó)家規(guī)定的細(xì)度要求時(shí)，盡量采用細(xì)度模數(shù)小的材料，以求獲得較高的活性。外加劑混凝土配置時(shí)可摻入適量高效減水劑及10%～12%的UEA膨脹劑，外加劑的選用不但要求可大量減少水的用量，同時(shí)使混凝土獲得較好的流動(dòng)性，減少混凝土的含氣量，達(dá)到較好的自密實(shí)效果，同時(shí)對(duì)混凝土在自然養(yǎng)護(hù)下的收縮有較好的補(bǔ)償效果。鋼管混凝土施工（說(shuō)明：添加硅粉的高拋?lái)拍茌^好的解決泌水問(wèn)題）1.2鋼管混凝土的性能要求為了使高拋混凝土在施工過(guò)程中有較好的適用性，對(duì)高拋混凝土提出如下性能要求：高拋?lái)判阅芤缶唧w要求內(nèi)容初凝時(shí)間為了在高溫天氣條件下獲得充足的施工時(shí)間，鋼管混凝土初凝時(shí)間控制在8～10小時(shí)塌落度為了獲得混凝土較好的流動(dòng)性，以實(shí)現(xiàn)混凝土的自密實(shí)要求，將混凝土的塌落度控制在240±20mm范圍內(nèi)含氣量為了達(dá)到較好的自密實(shí)效果，對(duì)高拋混凝土的含氣量進(jìn)行了嚴(yán)格控制，一般混凝土的含氣量為2～3%，而高拋混凝土的含氣量宜控制在1～1.5%，含氣量為普通混凝土的一半，以防混凝土在澆注后出現(xiàn)大的下沉，對(duì)提高混凝土的密實(shí)度較為有利。安全儲(chǔ)備為保證混凝土有較高的安全儲(chǔ)備，高拋混凝土在灌滿(mǎn)標(biāo)準(zhǔn)試模且未振搗的情況下進(jìn)行28天標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，在達(dá)到齡期時(shí)混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值高于標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的兩個(gè)等級(jí)，且混凝土基本無(wú)孔洞。1.3高拋混凝土的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)為了驗(yàn)證高拋混凝土的質(zhì)量有較高的可靠性，對(duì)高拋混凝土應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，在充分模擬施工最不利條件下，進(jìn)行取樣驗(yàn)證。1.3.1和易性驗(yàn)證驗(yàn)證鋼管混凝土的和易性時(shí)，應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)混凝土進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取樣，取樣應(yīng)取攪拌車(chē)中間1/3部分的混凝土，并保證取樣工具潔凈，以保證混凝土的樣品與實(shí)際性能未受到影響。和易性示例圖片1：高拋混凝土實(shí)驗(yàn)筒的填充和易性示例圖片2：高拋混凝土準(zhǔn)備和易性實(shí)驗(yàn)和易性示例圖片3：高拋混凝土塌落度實(shí)驗(yàn)和易性示例圖片4：高拋混凝土擴(kuò)展度實(shí)驗(yàn)1.3.2含氣量實(shí)驗(yàn)混凝土含氣量對(duì)混凝土的密實(shí)度、強(qiáng)度有較大影響。對(duì)高拋混凝土含氣量高低的測(cè)定可間接反映高拋混凝土的自密實(shí)性能。含氣量示例圖片1：高拋混凝土填充儀器含氣量示例圖片2：高拋混凝土含氣量測(cè)定1.3.3自密實(shí)性、強(qiáng)度驗(yàn)證根據(jù)招標(biāo)文件要求，需對(duì)節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土作模擬實(shí)驗(yàn)，取節(jié)點(diǎn)區(qū)高度為12m，具體實(shí)驗(yàn)如下：高拋混凝土節(jié)點(diǎn)模擬實(shí)驗(yàn)在混凝土試樣自然養(yǎng)護(hù)達(dá)到28天強(qiáng)度后，對(duì)混凝土試樣分高度進(jìn)行鉆孔抽芯。對(duì)抽芯試樣送檢，保證鋼管混凝土的實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值高于強(qiáng)度等級(jí)兩個(gè)標(biāo)號(hào)以上。并取同批混凝土制作三組試件，在自密實(shí)條件下，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，分別取得3天、7天、28天增長(zhǎng)強(qiáng)度，以作參考。高拋混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件2.高拋混凝土的施工過(guò)程中的質(zhì)量控制由于高拋混凝土具有較好的性能，所以施工時(shí)較普通混凝土施工簡(jiǎn)便，按本段“2）鋼管混凝土的施工”中的方案施工即可，但施工還需注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：2.1為保證鋼管混凝土在接頭部位的質(zhì)量，在進(jìn)行鋼管柱施工過(guò)程中，應(yīng)避免建筑垃圾吊入鋼管柱內(nèi)。下班后，應(yīng)用彩條布封閉柱頂，并用繩子扎緊，避免鋼管柱內(nèi)集水。對(duì)于鋼管柱內(nèi)的積水，在混凝土澆注前應(yīng)基本排除干凈，可采用自吸泵或潛水泵等吸出積水，以保證混凝土澆注入鋼管柱后不會(huì)因?yàn)槁淙胨谐霈F(xiàn)水泥漿與砂石分離的現(xiàn)象，以免影響混凝土強(qiáng)度。對(duì)于施工難度較大的部位，無(wú)法用機(jī)械抽水時(shí)，可在鋼管柱底部鉆一小孔，待水排干后補(bǔ)焊封閉，不得已的情況下不要采用這種方法進(jìn)行排水，以免影響構(gòu)件質(zhì)量。2.2每次進(jìn)行混凝土灌注時(shí)，應(yīng)同混凝土公司的技術(shù)人員從現(xiàn)場(chǎng)的混凝土攪拌車(chē)中隨機(jī)抽取混凝土試樣，抽取試樣時(shí)應(yīng)抽取中間1/3部分混凝土的試樣進(jìn)行試件的制作。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)進(jìn)行塌落度、擴(kuò)展度及倒流速度的試驗(yàn)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)和易性等性能不良時(shí)，應(yīng)立即告知混凝土攪拌站作好調(diào)整。由于鋼管混凝土出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題時(shí)的處理難度較大，施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行檢測(cè)，把好質(zhì)量關(guān)。2.3在進(jìn)行混凝土澆注前，向鋼管柱內(nèi)灌入少量配合比同混凝土的砂漿，在混凝土澆注中以起到緩沖作用，以防混凝土在高速下落時(shí)撞擊鋼管柱底部出現(xiàn)砂石分離的質(zhì)量問(wèn)題2.4當(dāng)混凝土澆注過(guò)程中應(yīng)控制澆注速度，特別是節(jié)點(diǎn)區(qū)的混凝土澆注，以防澆注速度過(guò)快，導(dǎo)致空氣封閉在鋼管柱內(nèi)形成空洞及蜂窩等質(zhì)量問(wèn)題。2.5由于高拋混凝土粘性非常好，完成鋼管混凝土灌注后，應(yīng)將鋼管外壁上的混凝土沖洗干凈