浅谈钢管混凝土柱施工技术

2018-11-26谢旺军郑婷丹赵科军

四川水泥 2018年11期

谢旺军郑婷丹赵科军

（1.广西大学；2.广西交通职业技术学院，广西南宁 530000）

钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成的一种组合结构，它具有承载力大、塑性和延性变形好、方便施工、节省时间、抗火性能高、抗震性能好、施工成本低等优点[1-4]，由于钢管混凝土具有以上优势，并且钢管与混凝土组合能够扬长避短，更好发挥各自的优势，现已经广泛的应用在高层建筑、超高层建筑、大型商场、地下工程、地铁车站工程、桥梁工程、机场、水利、军事工程等;按照其截面形式可以分为方钢管混凝土、圆钢管混凝土、多边形混凝土；按照核心混凝土的强度不同可以分为钢管普通混凝土、钢管高强混凝土、钢管超高强混凝土。目前在实际工程中应用最广泛的是方钢管混凝土与圆钢管混凝土结构，本文以某地铁工程钢管混凝土柱施工为例，介绍钢管混凝土柱在施工工程中应该注意的问题与事项，对今后的施工具有指导和借鉴意义。

1 工程概况

该车站为换乘站，是三柱四跨框架结构，埋深厚度为 3.5～6.3米，车站底板位于微风化岩层，采用盖挖逆作法法施工，盖板下方共设45根钢管混凝土柱。在地铁车站施工时，钢管混凝土柱作为支撑使用，但是当施工结束后就是作为承重柱，承受不同方向的荷载，本结构中钢管混凝土柱采用直径为0.8m、壁厚为14mm的钢管，柱芯内填充C40微膨胀混凝土，保证了混凝土与钢管更好的密实。

2 钢管混凝土柱施工

施工工艺流程如下：自动定位器安装→浇筑混凝土固定自动定位器→柱定位测量放样→钢管混凝土柱起吊与安装→钢管柱防锈处理→杯口混凝土的浇筑振捣→柱芯混凝土浇筑→柱四周回填与清理。

2.1.钢管柱进场检测与安装前处理

每根钢管柱由工厂加工，必须达到《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）的要求，钢管焊缝质量等级为一级，其他部位焊缝质量均为二级。验收合格后运至施工现场，现场一次吊装就位安装。

钢管柱在涂装前必须除锈，钢管柱的除锈等级不得低于St3或Sa2，应符合《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-95）的规定。钢管柱防腐处理采用环氧沥青涂料，出厂前进行喷刷（钢管内不需要喷刷），涂层最小厚度不小于150μm。

2.2 钢管柱安装与混凝土施工

1）自动定位器安装

钢管混凝土柱施工中钢管柱安装是保证施工质量和精度的关键技术，因此在施工之前必须要制定安装方案，做到步步有依据，完成安装工作后还要再一次校核。

（1）自动定位器的设计

钢管柱的安装在施工中通常采用两端固定的定位方法，其中下端一般采用自动定位器，能够起到校核柱的标高、平面位置、竖直度等控制精度的参数；上端通常采用花篮螺栓调节器进行定位，一般固定在桩基混凝土中。

自动定位器采用多块钢板焊接形成十字锥形状的设备，锥形底部尺寸通常比钢管柱的内径窄 6mm左右，对其精度要求较高，尺寸误差一般小于等于±3mm,角度偏差一般控制在千分之一内。定位器是由十字锥板、环形锚固底板等组成，其中十字锥板主要起到控制柱子在水平方向的移动，指引柱子移动的方向和大小；环形锚固底板通常固定在柱下桩基中，可以有效保证定位器的变形和移动，它在施工工程中主要是拖住钢柱，并且控制其平面位置和高程。

（2）自动定位器的安装

自动定位器的安装首先在地面加工好，

预埋钢板和支撑钢板的制作要在定位器安装之前完成，钢管柱下桩基混凝土凿除结束后，通过测量放线确定出预埋钢板位置，然后在桩基预留钢筋笼主纵筋上将预埋钢板焊接牢固，同时将桩头和下方定位器钢筋网片清理干净整平；接着

在挖孔桩的护壁上引测出标高控制点，方便后期施工测量和确定定位器支撑钢板的位置，支撑钢板位置的确定通常采用悬挂钢尺的方法测量其标高，此时标记位置并且将支撑钢板与预埋钢板牢固焊接；然后通过吊车的吊装将自动定位器移至支撑钢板上，为了安装位置的正确，通过投点仪在桩顶投射出桩心位置，慢慢移动定位器中心与投射桩心重合，即完成自动定位器的安装。定位器安装大样见图1。

图1 自动定位器安装详图Fig. 1 installation details of automatic locato

2）自动定位器锚固

为了确保定位器与桩基顶面连接牢固可靠，并且在钢管柱施工工程中不发生偏移和变位，通常再一次在桩顶浇筑混凝土方法。由于在工程建设过程中为了节约工期，一般采用的是早强混凝土，本工程中采用C40早强混凝土。混凝土浇筑完成后，采用洒水养护至混凝土强度为75%以上时即可进行钢管柱的吊装作业。

3）钢管柱定位与安装

（1）定位放线

钢管柱的平面位置与标高的测量直接影响到柱安装的效果，钢管中柱平面位置的确定一般采用全站仪完成，为了保证桩心平面位置的准确，通常在护壁外十字轴线方向上做好护桩。

定位器的中心位置是先从地面借助锤球将桩心引测到桩顶面上确定的，进行定位器的初次安装；而后为了保证其位置的精确，通常采用二十万分之一的投点仪通过全站仪直接置于地面桩心位置，将桩心直接投测于定位器中心，指导定位器的精确安装，直至安装完毕。应该注意的是投点按照直角变化四个不同方向，假如所有点都落在同一个位置，则该位置为桩心点，相反假如四个点构成了一个不规则的矩形，这种情况下一般采用不规则矩形的中心作为桩心。

钢管柱底部高程的确定采用自动安平水准仪、钢尺及锤球等测量设备，测设高程中必须把握精度，确保位置的准确。在测量的过程中通常会将柱底部高程增大0.5米，如使用钢尺测量高程时，通常连续测量三次，精度满足要求后在挖孔桩护壁十字轴线方向标记对应的点，作为定位器安装标高控制点。

（2）钢管柱体吊装

在轴线的护桩上分别架设两台经纬仪，通过观察其相交点的位置指挥钢管柱的吊放，一般情况下直到钢管柱底部高程和竖直度满足精度要求后才完成吊装下放入孔。为了保证钢管柱在吊装下放过程中安全可靠，通常在柱出厂前沿上节法兰盘底加肋板上对称焊接一对吊耳，同时在吊耳侧加焊肋板，准备工作完成后，采用两台25吨吊机相互配合作业。

（3）钢管柱加固

钢管柱吊装完成后，通常采用顶丝杠对钢管柱由上到下四周对顶加固，具体位置为钢管柱法兰连接处和顶端位置，进一步确保了钢管柱在浇筑核心混凝土时柱位置的准确无误，提高了施工质量和经济效益。

4）钢管柱的防锈蚀处理

钢管柱出厂前先在加工厂进行除锈和喷涂环氧防锈漆，进场后采用架空覆盖存放，避免其遭受曝晒和雨淋，钢管柱入孔前再次对站厅层和站台层柱身外露部分包裹塑料彩条布，防止吊装和回填过程损坏防锈漆。

5)杯口混凝土的浇筑

杯口混凝土的浇筑一般采用直升导管法浇筑，混凝土强度可以略低于柱芯混凝土的强度，本车站采用C35混凝土施工浇筑。在浇筑的过程中标高控制是重点，一般通过估计混凝土量并且结合锤球绳测量来控制浇筑混凝土的标高，在浇筑时为了保证混凝土桩顶部的强度，通常浇筑面略高于底板底部高程大概0.1～0.2m，为了后期底板结构施工时混凝土的凿除高度。

6)钢管柱芯混凝土的浇筑

钢管柱芯混凝土的浇筑采用高位抛落无振捣法进行灌注，主要是考虑了钢管混凝土结构设计与施工规范与盖挖逆作法施工的钢管柱的特点来确定此方法。该方法是利用混凝土的重力在钢管柱口自由下落冲击振动混凝土至密实，因此必须要控制好下落高度，一般要求其高度在四米以上，对浇筑柱口段混凝土不足四米的情况，通常采用常规的振捣棒进行振捣密实。为了混凝土在下落过程中排出钢管内的空气，因此每次抛落的混凝土量不能太大，装混凝土料斗的卸落口尺寸要比钢管柱内径小，一般下落的混凝土量控制在0.7方以内为宜。此方法具有节约施工时间、方便施工、控制程序简单、无需对钢管开孔、无需振捣等优点。

（1）为了保证初次浇灌混凝土落下时不产生离析、较大骨料分离等现象，在初次浇筑钢管柱芯混凝土之前，应该先在钢管柱底部浇筑铺设一层与柱芯混凝土强度等级相同的水泥砂浆，其厚度一般为15cm左右。

（2）为了保证钢管柱芯混凝土的施工质量，在浇筑过程中不允许大于混凝土初凝时间的停顿时间。

（3）对于钢管柱顶面以下四米内的混凝土浇筑振捣，为了保证振捣质量，通常采用在振捣棒上标记尺寸标识，并且结合测绳控制混凝土标高的方法确保施工质量。

7）钢管柱四周回填

钢管柱芯混凝土浇筑完毕后，通常在柱芯混凝土初凝后，将中粗砂撒入到柱与挖孔桩孔壁之间的空隙内，起到保护钢管混凝土柱的作用。