钢混柱顶升泵送混凝土新技术研究

彭秀川

摘要：钢管混凝土柱顶升灌注混凝土的施工过程，省工、省时、省料，操作简便易行。泵送顶升混凝土的施工是将自密实混凝土从钢管混凝土柱的根部缓慢向上顶升，并通过截 止阀、卸压孔等特殊装置来完成钢管内混凝土的顺利浇筑。

关键词：泵送；钢混柱；顶升

一、前言

钢混柱是一种高强约束柱，具有承载力高、截面小等突出优点，被广泛应用于高层、超高层建筑结构中。钢混柱常规的施工方法为：柱身钢管支撑调直完成后，采用混凝土泵将高强混凝土由柱身钢管的顶部灌入，直至柱体混凝土灌满。施工时一般需搭设施工平台，长时间占用大型吊车或塔吊，并且，由于是高空作业，施工人员极其不安全，且每次浇筑的混凝土量并不大，单位混凝土费用较高，经济性差。

二 、工艺原理

在钢管下端的适当位置安装一个带闸门的进料支管，直接与泵车的输送管相连，利用混凝土泵的压力将混凝土自下而上挤压顶升灌入柱子钢管内，直至注满整根钢管混凝土柱。钢管柱顶部设置有排气孔，以减少泵送压力。在钢管柱下部接口连接管上，采用设置有截止闸，防止混凝土倒流发生。

三、施工工艺及操作要点

1、工艺流程

钢柱开孔焊接短管→安装截止阀→连接混凝土泵管→混凝土泵送顶升→混凝土溢出停止顶升→关闭截水阀、焊接封管→混凝土终凝后割除短管→补焊钢管→检测验收→资料收集整理

2、混凝土的顶升浇筑

（1）混凝土配合比的选择

除必须满足混凝土设计强度和耐久性的要求外，尚应使混凝土满足可泵性要求，使水灰比小、坍落度大，减少混凝土收缩，强度、均匀性和凝聚性均优于普通同强度等级 的塑性混凝土。在混凝土中同时掺加减水剂和膨胀剂，可使混凝土拌和物泌水率减小， 含气量增加，和易性改善，从而满足泵送要求，可采用压力泌水试验结合施工经验进行 控制，一般10s时的相对压力泌水率S10不宜超过40% （S10=V10/V140）。

S10——10s时的相对压力泌水率；

V10一一混凝土加压至10s时的泌水量；

V140——混凝土加压至140s时的泌水量。

粗骨料选用最大粒径与输送管径比对碎石不宜大于1：3，对卵石不宜大于1：2.5， 细骨料宜采用中砂细度模数为2.0，同时掺合适量I级粉煤灰，混凝土水灰比宜为0.4？0.6，外加剂可选用高效缓凝减水剂增加混凝土的初凝时间，同时掺入10%的SY-CMA纤维抗裂膨胀剂使混凝土浇灌后微膨胀，以补偿收缩达到密实。

（2）对混凝土输送泵工作压力的要求

顶升过程中，混凝土在钢管内呈“泉涌状”上升，混凝土输送泵工作压力与泵产品性能、状况、泵送高度、泵送水平距离和混凝土坍落度及和易性有关。施工前要根据现场实际水平泵送距离及泵送管路的设置计算压力损失（见压力损失换算表2.1），为减少泵送压力损失，输送泵与钢柱间距离不宜过大，以确保输送泵的有效工作压力达到 19MPa。

（3）钢管柱与混凝土输送管的连接

在距离钢管混凝土柱底部约800mm处用火焰切割开一个进料口，进料口的尺寸应比 进料短管大3mm，焊接的进料短管采用混凝土泵管制作，焊接时须保证进料短管与钢管柱向上呈45°，进料短管的出口面呈水平状态，目的是防止混凝土进入钢管柱后直接 喷射到管内壁，减小混凝土向上的顶升阻力。进料短管与钢管柱之间采用焊接，焊缝高度不小于壁厚。为防止施工时进料口处剧烈振动，防止将进料口与钢管柱之间的焊缝撕裂，在进料短管周围均匀地加焊加强劲板。

（4）截止阀的制作、安装

为防止在拆除输送管时混凝土回流，需在连接短管上设置一个止流装置，其形式可以是闸板式的，或者是插楔式的。为防止在混凝土泵送顶升浇灌过程中闸板缝漏气，需用黄油涂缝，或者加设一个密封圈垫在闸板缝内。混凝土泵送顶升浇灌结束后，控制泵压2？3min，然后略松闸板的螺栓，打入止流闸板，即可拆除混凝土输送管，转移到另1根钢管柱浇筑。待混凝土强度达设计强度的75%后切除连接短管，补焊洞口管壁，磨平、补漆。补洞用的钢板宜为原开洞时切下的。

（5）卸压孔

采用泵送顶升浇灌工艺，钢管柱顶端必须设溢流卸压孔或排气卸压孔。溢流卸压孔的面积应不小于混凝土输送管的截面面积，并将洞口适当接高，以方便填充混凝土停止 泵送顶升浇灌后的回落空隙。

（6）顶升浇筑施工

每次浇筑混凝土前（包括施工缝）应先浇灌一层10？20cm厚的、与混凝土强度等 级相同的水泥砂浆，以免自由下落的混凝土粗骨料产生弹跳现象。浇筑過程中，每一根钢管柱混凝土浇灌最好连续泵送完成，其间不宜停顿。如必须中断，时间应尽量缩短， 最多不能超过半小时。这样要求的原因是：如果混凝土在输送管及钢管柱内停留时间过长，有可能导致管内混凝土泵不上去，造成工程质量事故。混凝土顶升灌注至钢管柱顶 部从排气孔溢出后，输送泵停止工作，待混凝土沉实约5？6min后，再泵送顶升一次， 当排气孔溢出混凝土后，顶升灌注混凝土作业即结束。

四、结语

传统自密实浇筑的混凝土施工的人工费用、混凝土料斗制作费、钢管柱顶部浇筑作业平台、塔吊等综合措施费，与泵送顶升自密实浇筑方法混凝土人工费、钢管柱根 部浇筑口开孔及浇筑完补焊费用、截止阀制作、顶升法条佳剂量等及泵送费用增加成本等，经综合测算比较，每层节分别约成本约45%、48%。钢管柱混凝土单次浇筑量较大，在保证混凝土浇筑质量的前提下施工效率高，使用过程中安全可靠，工序施工合理，效率高，质量保证，提高了结构构件尺寸确定的精确度，工期省，环境影响小，产生了很好的综合效益。应用本工法，施工快捷，质量可控，节约环保，安全可靠，工期省，经济效益、社会效益显著。

参考文献：

[1] 陆涛；王超；刘佳；李栋. 人民日报社报刊综合业务楼泵送混凝土顶升回流施工技术[J]. 施工技术. 2014-03-25.

[2] 谢琪斌；宋志斌；石军. 钢管拱无收缩顶升泵送混凝土的研究与应用[J]. 混凝土. 2013-08-27.

（作者单位：晟唐伟业建设集团有限公司）