大跨度不规则型钢桁架体系斜柱液压顶升施工技术

龚云飞

摘 要：近年来，随着大环境下建筑业的不断发展，为满足场馆类等特殊造型建筑物施工的需求，钢结构凭借自身的优越性在建筑行业被广泛推广。钢结构作为建筑结构的新要素，其质量的可靠性和技术的专业性成为建筑工程安全和质量的重要保障。钢混结构在发挥型钢混凝土结构良好的稳定性、防火性、抗侧性和抗震性能的同时，且拥有巨型结构，使用功能的灵活性和主、次结构传力明确、利于抗震等优点被广泛使用。而大跨度不规则型钢桁架体系下斜柱压浆施工技术，既是钢结构专业安装焊接的难点，也是土建专业混凝土施工的难点。笔者结合自己参与的实际工程，旨在探讨大跨度不规则型钢桁架体系斜柱液压泵顶升法施工技术及施工中的注意事项，以供同行参考。

关键词：规则型钢桁架体系;斜柱;液压顶升法

中图分类号：TU745.2 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）04-003-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.04.002

1 工程概况

某美术馆新馆项目建筑总面积约9.73万m2，其中计容建筑面积43 384.46m2，不计容面积53 891.44m2（含地上架空层面积8 651.34m2，美术馆地下室22 021.5m2，结建地下室面积23 218.6m2）。建筑呈现不规则的回字形平面，回字形平面中部为中央大厅，主屋面标高为31.8m，中央大厅部分屋面标高为43.35m。该工程地下两层为钢筋混凝土框架结构，地上四层为钢筋混凝土筒体-钢桁架结构，其中央大厅钢结构位于该项目轴线9～14轴/H～M轴，为钢框架结构体系，投影长度42.2m，宽度29.6m，最大高度39.3m，最大跨度25.2m，共6层。某美术馆新馆效果图、某美术馆新馆钢结构三维图如图1所示。

如图1所示，出地下室顶板后钢柱共分为6段，12～14轴钢柱为圆管钢斜柱，斜柱与地面夹角76°～89°。其余钢柱为直箱形柱和直圆管柱;钢梁共6层，标高12.55m～39.3m。中央大厅主结构在2、3、4层分别与外圈桁架3、4、5层连接。中央大厅钢结构轴测图、中央大厅钢结构立面图如图2所示。

2 施工重难点分析

3 斜柱液压泵顶升法施工

通过表1及重难点分析，该部位斜柱灌心可采用地泵输送混凝土施工，但需要做大量临时加固措施，处理加固措施与钢构件碰撞等复杂问题。由于该工程工期紧、任务重，且考虑施工成本等问题，选择液压泵顶升法进行斜柱灌芯。保持与钢构专业沟通，当钢构专业准备安装3GKL11-4和3GKL16-2之前，配合钢构专业在斜柱最大弯矩与钢梁交接3GKL16-2钢梁下部设置200t临时塔架支撑，以便形成稳定框架，同时防止斜柱灌芯时自重增加构件下挠。

3.1 准备工作

为防止混凝土顶升到顶面时溢出大面积污染构件，且保证灌芯混凝土收缩后与注定截面盖板下标高在同一高度，封闭柱顶处预留泵车胶管位置，在其周围等距开设4个φ100mm的孔，外焊φ125mm钢管（长120cm），用δ=12mm钢板作加劲板，钢管垂直截面向上，作排气出浆孔减小混凝土在圆管内流动时的空气阻力[1-5]。

在距圆管混凝土柱底部300mm～500mm（标高为+1.450～+1.650）处开一个Φ145mm圆孔，清除柱底积水、杂物，与楼板面保持水平安装长约1 000mm，且已在625mm处焊接600mm×600mm加劲板的连接管，伸入圆管柱600mm，将加劲板与圆管柱焊接牢固并进行探伤。连接板另一端端部设置止流阀子夹板，与已焊接液压泵输送管连接管的U型槽式母夹板采用高强螺栓链接，连接管直径必须小于液压泵输送管直径，此连接管端头与液压泵输送管端头之间用专用高压卡具连接。开孔位置主视图如图3所示，泵管连接形式示意图如图4所示。

开洞（浇注孔）尺寸需与现场设备核对，割下部分留做补洞使用。

浇筑前，计算好单根柱混凝土量，待所需混凝土运送到施工现场后方可进行顶升（从混凝土拌合至开始顶升的时间应控制在混凝土初凝前），防止所需混凝土在运输过程中耽搁造成顶升中断，并及时做好混凝土坍落度及坍落扩展度的检测。

3.2 液压顶升混凝土

混凝土按实验室提供的配合比拌合，粗骨量及细集料需经过100mm筛网，以防止大颗粒进入液压泵管造成堵管。在液压泵输送管与截止阀连接管连接前，泵送砂浆用以润滑输送管道，并把该部分砂浆清除干净后再进行圆管柱柱芯混凝土的顶升浇筑。此时，混凝土罐车仍要低速搅拌，并确保足够的量以保证每根管道的顶升能连续完成。混凝土自液压泵压入管道的间隔时间不得超过45min。对于因延迟使用所致的流动度降低的混凝土，不得通过加水来增加其流动度[5-6]。

灌芯时每一工作班应留取不少于3组的40mm×40mm×160mm的棱体试块，标准养护28天，其抗压强度不低于50MPa[7-8]。

灌芯时缓慢匀速进行。灌芯过程必须保证所有排气孔孔道内通畅。

灌芯使用HBTS60混凝土液压泵，额定顶升压力为12.5MPa，灌芯至通气孔顶部冒出浓浆为止，并且达到排气孔排出与规定稠度相同的水泥浆。为保证管道中充满灰浆，关闭止流阀前，应保持不小于12.5MPa的一个稳定期，稳压期不少于2min。然后对钢管柱每1m设置一个监测点，采用铁锤敲击圆管柱侧面，耳朵贴近变音的方法进行检测。检测中若每个敲击部位声音基本一致，再用电钻在圆环住封板下表面侧钻孔，如发现封板与混凝土之间没有空隙，则证明此液压顶升混凝土适量，灌芯成功。

混凝土养护28天后，沿柱底加劲板表面切除外露管道，并进行凿毛，凿毛深度等于加劲板厚度，并焊接使用事前原位割下的钢板作为钢板补足孔口。

4 结语

从此次工程实践可以总结如下：通过采取以上液压泵顶升法浇筑混凝土，该方法浇筑过程中易于观察和发现混凝土质量缺陷;在斜柱钢管侧壁和环板上设置排气孔可有效排除在浇筑过程中混凝土的气泡，提高混凝土表观质量和强度;采取无收缩自密实混凝土可有效提高混凝土的密实度。

参考文献

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