超高层外包钢管柱薄壳混凝土施工技术

徐李传

摘要：随着城市化进程的不断加快，超高层建筑建设数量在不断增加，而其钢管柱建设质量则是影响超高层建筑质量及稳定性的重要因素。本文依据某工程实例，分析了超高层外包钢管柱薄壳混凝土施工难点及相应措施。

关键词：超高层;外包钢管柱;钢管混凝土;施工技术

一、 工程概述

某超高层建筑高度达到了318米，地下共有6层，地上共建有71层，采用的是钢管混凝土柱+钢筋混凝土环梁+框架核心筒结构。整栋建筑外框柱设计为钢管混凝土，钢管柱内浇筑C60混凝土，钢管柱外包混凝土厚度可分为15厘米与5厘米两种，钢管中C60混凝土和人防部位设计外包15厘米厚混凝土与主体结构同时施工，而外包5厘米厚度的混凝土需在主体结构建设完毕且验收合格之后才可浇筑。本文主要分析5厘米厚外包混凝土施工技术。

二、施工难点及解决措施

（一）外包高流态混凝土配制

本工程中外包混凝土采用的是C20混凝土，且厚度为5厘米，中间配置有钢板网，混凝土截面尺寸为25毫米，一次澆筑高度可达到3.3米，混凝土配合比设计质量则是影响混凝土泵送浇筑质量的重要因素，在多次实验之后，采用以下方案：

1、选用高流态混凝土配制方案，水泥中使用的是复合硅酸盐水泥、直径为5到10毫米的碎石、细砂，选用聚羧酸KNF-3B作为高效减水剂。实验发现，将水灰比控制在0.52，坍落度控制在23到24厘米，扩展度控制在54到57厘米，则可保证混凝土符合浇筑施工要求;

（2）由于本项目外包混凝土方量较小，泵送位置较多，因此需选择现场搅拌混凝土方式。

（二）优化外包混凝土模板

在此项目中，外包混凝土柱总共有77层，单层最高高度可达到15.6米，截面尺寸将变化十多次，怎样在保证薄壳混凝土浇筑质量的同时，保证其美观性，则是施工人员选择外包混凝土模板时需重视的问题。研究发现，钢模板较为坚固，加工较为简单，然而由于钢模板质量较大，并不利于高空运输，且施工成本较高，因此在选用外包混凝土模板时并不选用钢模板。

为有效解决这些问题可选用用定型加工木模板：首先，针对圆柱，可选用4片模板组装在一起，并利用5厘米宽3毫米厚的厚柔性钢带将模板固定好。需注意的是：施工过程中需在梁下留有10厘米条带状浇筑口，在拆除模板之后需由施工人员在浇筑口位置涂抹细石混凝土;其次，针对层高在3.8米与4.2米以下的区域，需采用一次配模浇筑施工方式;着呢对层高在4.5米及以上的区域，则需分段配模浇筑。

（三）外包超薄混凝土超高泵送技术

由于钢管柱外包混凝土厚度较薄，进料口与钢管柱间距不大，若使用输送泵直接向模板中灌注混凝土，可能出现混凝土外溢或泵管堵塞的问题。若由施工人员人工控制混凝土输送管道出料速度，需耗费大量人力、物力，增加企业成本。由于本项目结构高度达到317.6米，地上建筑为71层，外包混凝土泵送质量则是影响其建设质量的重要因素。因此，需采用以下方案：

1、在施工过程中，选用HBT40.8.45ES电动拖式混凝土泵、8厘米混凝土输送泵管、特制出料口进行施工，其额定泵压为8兆帕，其泵送高度可达到120米;

2、在出料口需采用U形泵管构件将混凝土分流，如此可有效减少出料口位置混凝土输出量;模板顶部入模位置，需设置入料口，从而把混凝土出料口、木制圆柱模连接在一起;

3、在选择泵送方案时，可选择低区、中区、高区阶段泵送方案。低区泵站可建设在地下2层中，其主要作用是向地下室、地面建筑25层以下泵送混凝土;中区泵站建设在25层处，高区泵站建设在53层处，需注意的是：中区与高区泵站需使用施工电梯运输施工材料;

4、为清洁混凝土泵，选用气洗与水洗结合的清洁方式。气洗方式主要选用W-2.8/5活塞式空气压缩机，利用海绵球清洁输送管中的混凝土;水洗方式则需使用混凝土泵机进行清洁工作。

（四）控制薄壳混凝土裂缝

由于本项目中圆柱壳体与钢管柱结合较为紧密，同时受到气温、湿度等影响，壳体内部将形成多种应力，致使外包混凝土出现裂缝，进而影响钢结构稳定性。因此为保证钢结构稳定性，需采取以下措施：第一，将钢结构表面基层清洁干净;第二，合理控制混凝土配制比;第三，合理振捣薄壳混凝土;第四，混凝土浇筑完毕后需加强养护工作，以免混凝土出现裂缝。

三、施工工艺及关键点

（一）施工前准备工作

技术人员需加强对施工人员的培训，保证施工人员掌握正确施工流程及质量控制标准，严格控制原材料质量，加强对泵送设备的维护;

（二）建设操作架

在每个钢柱周围均需建设双排操作架（需保证其跨距为1.2米，排距为0.6米，步距为1.5米）。在架体周围需建设竖向剪刀撑，操作层需铺设木质脚手板，操作层底部需挂设安全网，防护栏也需挂设安全网;

（三）钢管柱表面处理

施工人员需使用钢丝刷将钢管柱表面锈迹、混凝土流浆清洁干净，如此才可保证施工质量;

（四）钢板网安装

施工人员需在钢板网上依据相关规定与角钢形成梅花形设置水泥垫块，使用扎丝把钢板网、水泥垫块固定在一起;

（五）底节圆柱模定位

施工人员需在楼板上设置8个定位点，需保证定位点与钢管柱表面垂直距离与防火层厚度相同。在任意一个定位点需钻孔插入钢筋头（需保证钢筋头伸出板面3厘米），施工人员可利用钢筋头确定防火保护层厚度;

（六）混凝土浇捣

C20混凝土在搅拌完毕之后由圆柱模四周进行灌注，需将每层浇筑高度控制在30到50厘米。使用附着式振捣器振捣混凝土，在其无明显气泡之后才可停止，通过敲击钢管判断混凝土振捣质量。

四、结语：

钢管柱外包薄壳混凝土属于新型钢结构防火防腐技术，其耐久性明显优于防火涂料。因而为保证钢管柱外包薄壳混凝土建设质量，需严格控制混凝土配合比、泵送速度及振捣质量。

参考文献：

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