四 (六)钢管砼施工技术及质量保证措施

（六）、钢管混凝土施工技术及质量保证措施 1、主塔钢管混凝土工程概述

根据设计文件，西塔外筒采用钢管混凝土斜交网格柱，在进行钢结构施工过程中，插入进行钢管混凝土的施工。钢管混凝土根据不同的层段及所处的节点位置不同而采用不同的强度等级的混凝土填充。为使钢结构安装过程按部就班的进行，在钢结构安装过程中以完成一定的钢管柱安装长度作为钢结构安装进度分段控制目标，一个分段控制目标对应一节构件区及一节上段节点区组成的一个分段安装控制区域。具体安装控制区域的分节见下图：

TOPC60C60L97C80C60L89C80C60L81C80C60L73C80C60L67C80C60L61C80C60L55C80C60L49C80C60L43C80C60L37C90C70L31C90C70L25C90C70L19C90C70L13C90C70L7C90C70L1

钢管柱施工控制节分段大样

由于存在构件区的钢管混凝土强度低于节点区的钢管混凝土强度等情况，为保障钢结构安装过程中构件区与节点区能够顺利对接，在一个安装控制区域完成后，分两次进行钢管混凝土的灌注施工。钢管混凝土具体强度等级分段见下图：

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筏板C90C70

钢管混凝土强度纵向分布图

2、钢结构一个安装控制区域内的施工流程

上一钢结构施工控制区域完成 3、施工难点 序号 施 工 难 点 解 决 方 法 施工操作难度：一段钢柱安装控制高度约有25m，为“X”采用高抛混凝土进行钢管混凝土的浇形，混凝土浇注高度已经远大于普通混凝土振动棒的工注，对节点区利用高频振动器进行辅钢结构安装控制线及标高引测 钢柱地面拼桩焊接及中心弹线 作长度，且特殊形状不利振捣。施工所处位置在保证安助振捣； 1 全的前提下施工操作具有非常大的难度，采用普通高标号混凝土很难保证按规范操作到位，可能影响到钢管混非节点区钢柱吊装及临时固定 节点区钢柱吊装及临时固定 节点区与非节点区钢柱矫正、焊接 临时固定节点钢梁矫正、焊接 钢构控制节矫正、非节点钢柱与下部剩余节点钢梁临时固定 钢柱临时支撑及节点钢梁临时固定 钢柱临时支撑及节点钢梁临时固定 跟踪测量 凝土的施工质量； 垂直运输难度：由于钢管混凝土的浇注位置位于钢结构的最高处，随着钢结构施工高度的增加，钢管混凝土的灌注高度也相应增加，材料的垂直运输存在较大困难，而且在进行钢管混凝土施工时，钢结构安装控制段楼板利用钢结构吊装间隙，用塔吊吊运料斗进行钢管混凝土的垂直运输； 2 还未形成，如果采用泵送混凝土，存在下部混凝土泵管无法正常固定，接管难度大，核心筒布料机又不能满足全部钢管柱的混凝土浇注。而且存在混凝土浇注量少，转接泵管及施工后泵管内残留的混凝土无法使用，易造成大量的混凝土浪费及污染钢结构等问题； 非节点钢粱吊装及临时固定 混凝土泌浆问题：普通混凝土在施工过程中存在泌浆问题，如果采用在钢管壁上开孔排浆的方式进行泌降处混凝土掺和料选用硅粉，可改善混凝土泌浆问题； 钢管混凝土分段浇注施工 钢粱高强螺栓连接及焊接 压型钢板铺设、栓钉焊接及收边板施工 3 理，对钢构件会产生不利影响，且排出的混凝土水泥浆易对钢结构造成污染，给后期防火涂料施工带来不利影响，强行清理易破坏钢结构油漆，增加不额外的费用。 楼板钢筋混凝土施工 混凝土养护问题：钢管砼施工位置及所处密闭环境导致在混凝土中添加10%～12%的UEA膨胀4

钢管混凝土几乎不具备人工养护条件，且钢管柱内壁为剂，用于补偿收缩； 光面，在自然养护下砼存在收缩较大，容易造成混凝土与钢管壁之间出现空鼓等质量问题。 下一段钢结构施工控制区域安装

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4、钢管混凝土的施工 4.1施工方案的选择 施工方 法对比 施工方 机将混凝土从钢管柱脚底用特制的6m3混凝土料斗配合塔吊吊运的方式解决混凝土的垂直运输及材料浪费问题。对地面以下部分的钢管混凝土可优先选用泵送的方式进行灌注。

由于现场共有30根钢管柱，三台塔式起重机，钢结构安装高度落后核心筒施工进度约9层，

泵管管口浇注法 塔 吊 吊 运 法 底 部 顶 升 法 在钢管柱部位开孔，通过泵可以按照就近施工原则，每台塔吊负责附近区域内的10根钢管柱混凝土的施工。

在钢管砼柱灌注阶段，采用连续、轮班施工，尽可能利用夜间施工，在一天一夜的时间内

混凝土通过泵机从钢管柱管口泵入钢管柱内 部压入钢管柱内 施工速度较快，可进行混通过塔吊吊运料斗，将料斗内的混凝土从管口灌入钢管柱内 操作简单，减少混凝土浪费，可进行混凝土振捣 占用塔吊时间，施工速度较前两种方法而言较慢 完成灌注。

法概述 优 点 施工速度较快 凝土振捣 不能解决混凝土振捣问题，存在钢结构架空部分泵需对钢柱进行开孔，泵管内管固定问题，易造成混凝土浪费，占用柱顶操作平台，泵送过程中存在一定危险性 塔1负责钢管砼吊运区域缺 点 的空气进入混凝土内无法排出，影响混凝土密实性易造成混凝土浪费 塔2负责钢管砼吊运区域选 择 可行性较差 可行性差 可行 方 案 4.2钢管混凝土的施工

塔3负责钢管砼吊运区域4.2.1机械设备 设备名称 塔吊 高频振动器 超声检测仪 数量 3 6 3 型号 M900D DZ100

钢管柱混凝土塔吊施工区域划分平面布置图

钢管混凝土施工必须具备在钢管柱焊接完毕，内外筒之间连接钢梁及钢管柱间钢梁完全安装矫正、固定后才能进行，以防钢管混凝土施工后造成钢柱偏移、变形，影响钢梁安装就位，防止安装应力等对结构受力不利因素的影响。

根据设计图纸，一个钢结构控制区域的长度约为27m，其中构件区约为15m，节点区约为12m，

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由设计文件可知，本工程钢管混凝土的标号有C60、C70、C80、C90四个标号，均为高强度混凝土。另外根据现场施工存在的实际困难，结合我司多年相似工程施工的实际工作经验，我局拟采在钢管混凝土施工中采用高抛自密实高性能混凝土，从改善混凝土自身性能的基础上解决施工难度问题。其次，结合钢结构安装工艺特点及该工程自身进度控制上的要求，合理计算钢结构与内筒混凝土施工进度的时间差及钢结构施工间歇，根据塔吊最小起重量为23.3T，拟采

上下段钢管柱的混凝土的强度相差20MPa。进行钢管混凝土灌注时，将非节点区与节点区的钢管混凝土分两次灌注，采用超声波检测仪方法确定浇注完成面的位置及钢管砼柱的抽检。如图：

通过漏斗将料斗内的混凝土放入钢管柱内。节点区钢管混凝土卸完一斗混凝土后，立即将DNZ100高频振动器放入钢管柱内进行辅助振捣，直至混凝土浇注至设计标高为止。 6方料斗

6方料斗装料示意图

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超声波检测仪

由于施工中存在一个控制区域进行两次钢管混凝土浇注问题，在进行下段钢管混凝土浇注时，混凝土在下落过程中，混凝土流过节点区钢柱且有大的转弯，水泥浆粘附上段管壁，构件区混凝土凝固进行节点区混凝土浇注时，粘附在节点区的混凝土与钢管壁之间形成隔离面，影响钢管壁与节点区混凝土之间的黏结，容易形成钢管混凝土空鼓等质量问题。进行构件区混凝土浇注时，必须从漏斗下方节一条约11m长φ125的软管深入钢管柱构件区进行浇注。

在进行钢管混凝土施工前，特制3个6m3的混凝土料斗，专用于钢管混凝土的灌注，料斗的焊接焊缝及选材应进行验算。钢管混凝土施工过程中，可以与钢结构施工合用一个操作平台。操作平台在钢管混凝土柱端口下1.4m处进行安装固定，操作平台可用钢管架搭设或角铁焊接而成，必须与钢管柱可靠固定，钢管混凝土施工人员通过钢梁上保护绳及爬梯进入平台内，每个施工平台配备4名施工人员。在浇注钢管混凝土前，用先将混凝土漏斗插入钢管柱内，漏斗出料口处距钢管柱端口，当混凝土浇注非节点区上口时停止浇注。施工时，塔吊指挥与操作工人密切配合，协同作业。当塔吊吊运混凝土至钢管柱上方时，操作平台上施工人员，扶稳料斗，

凝土供应能力，机械设备运转情况及所处位置，运输能力等是否能满足混凝土施工的供应。由于钢管混凝土为高性能混凝土，对搅拌站使用原材料的质量，混凝土试验水平以及以往混凝土配制经验进行作重考察，以保证配制的钢管混凝土具有可靠的性能。同时在确定厂家前需各搅拌站提供试配后混凝土的各项技术指标，单价等。从中择优选择混凝土质量好，价格合理的厂家。

5、钢管混凝土的质量保证措施

1、施工前的质量控制 1.1高抛混凝土原材料的选择

针对混凝土出现破坏的机理，对于高抛混凝土有高强度、高性能等要求，首先在配料的选择上更应严格把关，以取得较好的级配，同时选用较大粒径的粗骨料达到减小粗骨料的表面的目的，以减小裂隙出现的概率。对高抛混凝土的含气量、保水性、粘聚性、流动性进行着重控制，在满足强度要求下，最大限度的满足现场施工的需要。掺合料宜优先选用硅粉，在提高混凝土的强度的同时减小其泌水性。通过合理的配比使混凝土具备自密实、高强度、收缩补偿等性能。材料选料要求见下表： 材 料 水 泥 粗 于1%，对于C60以上标号的混凝土要求岩石50×50×50立方体单轴抗压强度≥80MPa且高于混选 料 要 求 尽量选择高标号的低水化热的水泥。一般选用P.Ⅱ，62.5R普通硅酸盐水泥，水化热较低。对水泥的细度进行测定，在满足国家规范的前提下优先选用细度模数小，活性高的水泥品牌。 为了获得良好的级配和较小的表面积，选用级配为5～20mm的花岗石碎石，要求碎石含泥量不大骨 凝土强度20MPa上，以保证粗骨料有充分强度储备。在进行实际配置时，要求该粗骨料从原材料料 的碎石中进行筛选，以保证混凝土质量 细 钢管柱混凝土浇注施工示意图

2.1钢管混凝土的质量要求

要求钢管混凝土在终凝后不能出现蜂窝、空洞、疏松、裂缝、连接部位缺陷等质量问题。 2.2钢管混凝土搅拌站的选择

选择几家实力较为雄厚的混凝土搅拌站，并对混凝土搅拌站进行现场实地考察，了解其混

骨 料 掺 合 料 为了减小水泥用量，降低水化热，且达到较好的填充效果，细骨料采用中砂，Ⅱ区级配，颗粒坚实，含泥量不大于3.0%。同时应严格控制砂中的杂质含量，以防发生碱骨料反应。 配置钢管混凝土时，为减小水化热，提高混凝土强度、和易性，一般应掺入一定量掺合料代替水泥用量。在该工程中，由于钢管混凝土对泌水性要求较高，掺合料优先选用硅粉，在提高混凝土强度，减少水泥用量的同时提高混凝土保水性和粘聚性，为实现高抛打下基础。对于矿渣和硅粉第 496 页

等在满足国家规定的细度要求时，尽量采用细度模数小的材料，以求获得较高的活性。 土的含气量为2～3%，而高抛混凝土的含气量宜控制在1～1.5%，含气量为普通混凝土的一半，以防混凝土在浇注后出现大的下沉，对提高混凝土的密实度较为有利。 为保证混凝土有较高的安全储备，高抛混凝土在灌满标准试模且未振捣的情况下安 全 储 备 进行28天标准养护，在达到龄期时混凝土的立方体抗压强度标准值高于标准强度的两个等级，且混凝土基本无孔洞。 1.3高抛混凝土的现场实验

为了验证高抛混凝土的质量有较高的可靠性，对高抛混凝土应进行现场实验，在充分模拟施工最不利条件下，进行取样验证。

1.3.1和易性验证

验证钢管混凝土的和易性时，应对实验混凝土进行现场取样，取样应取搅拌车中间1/3部分的混凝土，并保证取样工具洁净，以保证混凝土的样品与实际性能未受到影响。

外 加 剂

混凝土配置时可掺入适量高效减水剂及10%～12%的UEA膨胀剂，外加剂的选用不但要求可大量减少水的用量，同时使混凝土获得较好的流动性，减少混凝土的含气量，达到较好的自密实效果，同时对混凝土在自然养护下的收缩有较好的补偿效果。

钢管混凝土施工

（说明：添加硅粉的高抛砼能较好的解决泌水问题）

1.2钢管混凝土的性能要求

为了使高抛混凝土在施工过程中有较好的适用性，对高抛混凝土提出如下性能要求： 高抛砼性能要求 具 体 要 求 内 容 为了在高温天气条件下获得充足的施工时间，钢管混凝土初凝时间控制在8～10初 凝 时 间 小时 为了获得混凝土较好的流动性，以实现混凝土的自密实要求，将混凝土的塌落度塌 落 度 控制在240±20mm范围内 含 气 量 为了达到较好的自密实效果，对高抛混凝土的含气量进行了严格控制，一般混凝和易性示例图片1：高抛混凝土实验筒的填充 和易性示例图片2：高抛混凝土准备和易性实验

和易性示例图片3：高抛混凝土塌落度实验 和易性示例图片4：高抛混凝土扩展度实验

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1.3.2含气量实验

混凝土含气量对混凝土的密实度、强度有较大影响。对高抛混凝土含气量高低的测定可间接反映高抛混凝土的自密实性能。

在混凝土试样自然养护达到28天强度后，对混凝土试样分高度进行钻孔抽芯。对抽芯试样送检，保证钢管混凝土的实验强度标准值高于强度等级两个标号以上。并取同批混凝土制作三组试件，在自密实条件下，进行标准养护，分别取得3天、7天、28天增长强度，以作参考。

含气量示例图片1：高抛混凝土填充仪器 含气量示例图片2：高抛混凝土含气量测定 1.3.3自密实性、强度验证

根据招标文件要求，需对节点区混凝土作模拟实验，取节点区高度为12m，具体实验如下：

2.高抛混凝土的施工过程中的质量控制

由于高抛混凝土具有较好的性能，所以施工时较普通混凝土施工简便，按本段“2）钢管混凝土的施工”中的方案施工即可，但施工还需注意以下几个方面的问题：

2.1为保证钢管混凝土在接头部位的质量，在进行钢管柱施工过程中，应避免建筑垃圾吊入钢管柱内。下班后，应用彩条布封闭柱顶，并用绳子扎紧，避免钢管柱内集水。对于钢管柱内的积水，在混凝土浇注前应

100X50木枋加固模板

高抛混凝土标准试件

基本排除干净，可采用自吸泵或潜水泵等吸出积水，以保证混凝土浇注入钢管柱后不会因为落入水中出现水泥浆与砂石分离的现象，以免影响混凝土强度。对于施工难度较大的部位，无法用机械抽水时，可在钢管柱

12000底部钻一小孔，待水排干后补焊封闭，不得已的情况下不要采用这种方法进行排水，以免影响构件质量。

2.2每次进行混凝土灌注时，应同混凝土公司的技术人员从现场的混凝土搅拌车中随机抽取混凝土试样，抽取试样时应抽取中间1/3部分混凝土的试样进行试件的制作。同时现场应进行塌落度、扩展度及倒流速度的试验。当发现和易性等性能不良时，应立即告知混凝土搅拌站作好调整。由于钢管混凝土出现质量问题时的处理难度较大，施工现场应严格进行检测，把好质量关。

2.3在进行混凝土浇注前，向钢管柱内灌入少量配合比同混凝土的砂浆，在混凝土浇注中以起到缓冲作用，

木模高抛混凝土节点模拟实验

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以防混凝土在高速下落时撞击钢管柱底部出现砂石分离的质量问题

2.4当混凝土浇注过程中应控制浇注速度，特别是节点区的混凝土浇注，以防浇注速度过快，导致空气封闭在钢管柱内形成空洞及蜂窝等质量问题。

2.5由于高抛混凝土粘性非常好，完成钢管混凝土灌注后，应将钢管外壁上的混凝土冲洗干净，以防后期难以清洗。

3.钢管混凝土质量问题的处理

对浇注完成的钢管混凝土应进行检测，一般可采用敲击等方法进行初步检查，通过判断敲击声音的不同来判断钢管壁与混凝土之间是否有空洞等质量问题。同时采用超声波抽测，对不密实、有裂缝的部位，采用钻孔压浆法进行补强，然后将钻孔补焊封固。

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（六）、钢管混凝土施工技术及质量保证措施 ........................................................................ 492

1、主塔钢管混凝土工程概述 ............................................................................................ 492 2、钢结构一个安装控制区域内的施工流程 .................................................................... 493 3、施工难点 ........................................................................................................................ 493 4、钢管混凝土的施工 ........................................................................................................ 494 5、钢管混凝土的质量保证措施 ........................................................................................ 496

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