一种顶升浇筑钢管柱混凝土技术

卫海亮，杨帆，刘增琦，于浩泉，兰舰

（中国建筑第八工程局有限公司青岛分公司）

1 引言

青岛海天大酒店改造项目（海天中心）一期工程位于青岛市市南区浮山湾畔，项目总用地面积32802㎡，总建筑面积49.4万㎡（地下15.1万㎡），由5层地下室、3栋超高塔楼及东西裙房组成。其中T2塔楼共73层，采用“钢筋混凝土核心筒+钢框架”结构体系，建筑高度369m，为山东省在建第一高，项目建成后将成为青岛沿海新地标。T2塔楼外框由圆形钢管柱及矩形钢管柱组成，总计20根。自二层开始圆形钢管柱每层的定位以不定斜率随标高变化，外立面呈现出摆动的曲线。圆形钢管柱直径为Φ1600mm～Φ2000mm，壁厚35mm～50mm。矩形钢管柱尺寸为2200mm×1400mm，壁 厚30mm～45mm，柱内均填C60高强混凝土。

2 施工准备

2.1 混凝土配合比

本工程钢管柱最终采用C60自密实混凝土，免振捣，依靠拌合物的流动性使柱内浇筑后密实，自密实混凝土要求具有较好的流动性、稳定性，具有较低的粘度。这就要求选用合适的外加剂、粗细骨料、掺和料，并进行特殊混凝土配合比设计。

选择适当的外加剂对控制坍落度损失，减少混凝土离析，增强混凝土的流动性、稳定性至关重要。故选择聚羧酸系外加剂，在实验室试配，检测外加剂与水泥等各种材料的相容性，确定掺量的最合理比例，以保证混凝土的流动性、施工性。

另外，除满足混凝土的强度指标外，根据规范的要求，保证混凝土的坍落度不小于150mm，水灰比不大于0.45，粗骨料粒径采用5mm～20mm。故根据搅拌站及第八工程局在其他工程钢管混凝土柱的施工经验，该工程选用顶升钢管柱C60自密实混凝土。

2.2 机械设备

工程选用青岛市北中联搅拌站，位于青岛市四方区，距本工程约27km，考虑青岛市交通状况，搅拌车从出站到现场浇筑需要40min，每辆搅拌车供应混凝土15m³，搅拌站提供7辆搅拌车，可保证连续浇筑，

2.3 施工平面布置

工程钢管柱顶升施工时，2#大门通过钢坡道与B2区连通，布置在B2区地下室内两台混凝土泵进行混凝土输送，B1-3区5#大门处设置一套备用泵及泵管，为两座塔楼共有备用泵。泵管沿塔楼核心筒内1#、2#楼梯竖向布置，用1m和2m长泵管调节，使接头位置设置在楼板面标高以上0.5m。在连梁洞口处，泵管向核心筒外转接至钢管柱，并在泵管与楼面之间放置橡胶轮胎减小泵管震动，并在36层设置水平转换段。

2.4 混凝土顶升接口设计

顶升接口用泵管制作，在钢管柱距楼板300mm高位置开孔，各浇筑分区钢管柱的开孔均朝向所在区的核心筒角部，以便于泵管对接。钢管柱开孔处焊接一根直径125mm，长100mm的短管。

泵管与顶升接口的转换接头为截取的450mm长泵管，一端为标准泵管接口，另一端与顶升接口匹配的方形连接钢板焊接，以满足高压泵管与顶升接口的快速连接。并加设橡胶密封圈垫在闸板缝内，防止在混凝土顶升过程中闸板缝漏气。

3 顶升注意事项

在钢管柱顶升过程中，泵管布置长度长，不可避免会出现堵管现象。堵管时立即停止泵送，打开止回阀，防止泵管内混凝土倒流，并立即关闭顶升口处挡板。检查泵管，特别是弯管处。发现堵管位置后，将堵管处泵管拆掉，清理管内混凝土。若钢管柱内部被堵塞，则通过钢管柱留设的观察孔及人工敲击来判断被堵塞位置，在堵塞位置上部现场开孔，焊接顶升口重新开始顶升。

顶升混凝土时，在泵管接头处可能出现漏浆现象。发现漏浆要暂停泵送，拆下泵管并重新安装，及时更换橡胶垫圈。高压泵管采用的是法兰连接，在泵管之间垫橡胶圈。并且在顶升过程中，定期用超声波法检查泵管壁的磨损情况，发现壁厚磨损达到更换要求时，及时更换，避免爆管伤人。

4 混凝土顶升浇筑

4.1 浇筑前准备

混凝土浇筑前，将钢管柱内的杂物、积水清理干净，不能有明水。对钢管柱的各道工序办理隐检验收手续，待钢管柱验收合格后进行下道工序施工，并办理书面交接手续。同时，钢管柱与核心筒连接钢梁需安装加固到位。

钢管柱上混凝土顶升口焊接短泵管，楼层内的泵管、卡箍等准备充足，提前做好各管路布设的泵管连接，减少浇筑过程中泵管安拆时间。

4.2 钢管柱混凝土顶升浇筑

浇筑前计算好单根柱及单次混凝土量，保证混凝土顶升的连续性，并通过观察孔将钢管内表面浇水湿润。

为防止堵管，浇注混凝土前，先泵送少量同配比砂浆润湿泵管，泵送砂浆时，泵管先不与顶升口连接，待砂浆泵送完毕后再连接。泵送混凝土时，时刻控制压入速度和压力，防止压力过大对钢柱产生破坏。现场必须保证两辆罐车在场，保证输送连续。柱上端安排专人观察混凝土上升情况，配备通讯设备时刻与放料人员联络，防止混凝土顶升过高。

顶升完毕后，输送泵保持恒压2min后关闭止回阀，清理止回阀和转换接头，并进行多次回抽，柱顶混凝土面无明显回落时，拆除泵管，此时，钢管柱顶升浇筑混凝土工作完成。下附顶升浇筑实拍图。

5 密实度检测及缺陷处理

工程采用我单位研发的红外热像法，检测钢管混凝土浇筑过程中的密实度情况。通过使用ANSYS三维热传导有限元模型分析存在缺陷的钢管混凝土热传导性能，获得在日照温差下或特殊加热方式下，缺陷处温度与密实处温度的差异，判断钢管混凝土是否存在缺陷。钢管混凝土缺陷情况示意图（见图1）：

图1 钢管混凝土缺陷情况示意图

若检测发现柱内混凝土不密实时，需进行补强。在需补强区域上下两端钻透管壁，各钻直径10mm的孔。在下孔外焊直径12mm，长60mm的钢管嘴，并将钢管嘴和注浆嘴连在一起。空压机连接钢管嘴后打开空压机，上孔出风时即可停止工作，若不出风则说明脱空区域不流通，此时须在上下两孔之间再钻一孔，重复上述操作直至出风为止。从注浆口开始注浆，使用空压机将浆体顶入脱空区域直至上孔大量溢浆，即可断开注浆嘴，用密封膏封堵上孔，待补强区浆体固化后，将钻孔补焊固封。最后对每片脱空区进行超声检测，若检测仍有不密实则重复上述操作。

6 顶升后养护保温

工程结合以往经验及相关规范，按要求埋设测温点，时刻观察温升速率。温度感应头绑扎于短钢筋头插入柱中，在柱内环板排气孔位置固定。测温点设置在高度方向上的两个横向剖面中，横向剖面中的中部区域设置测温点，并不少于2点，间距1.0m。横向剖面周边的测温点设置在距结构表面60mm位置处。距浇筑的钢管柱2m处设置一处室外环境温度测温点，并根据测温结果，完善温度控制技术措施，及时增减保温措施。

冬季保温时，钢管外壁先严密包裹一层保温毛毡，并考虑挡风和防火要求，毛毡外侧再严密包裹一层阻燃挡风帆布，若温度较低，将设两层保温毛毡严密包裹，毛毡外侧再严密包裹一层阻燃挡风帆布。保温包裹施工分两次进行，钢管柱吊装前先将钢管柱对接焊接影响区域之外包裹到位，钢管柱对接焊接完成后，再将对接焊缝影响区域的毛毡和帆布包裹到位。

综上所述，泵送顶升施工技术是浇筑钢管柱混凝土的一项核心技术，在超高层施工过程中是非常重要且复杂的，这就要求施工单位必须从现场泵管布置、混凝土配合比、浇筑实时监测、浇筑后保温养护等方面对钢管柱顶升浇筑混凝土实施全面把控。顶升浇筑钢管柱混凝土技术在超高层施工中的应用，可以大幅提高施工质量和施工效率。