無(wú)站臺(tái)柱雨棚鋼管柱泵送混凝土頂升施工技術(shù)探討

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摘 要：結(jié)合張家界無(wú)站臺(tái)柱雨棚工程實(shí)例，簡(jiǎn)述無(wú)站臺(tái)柱雨棚鋼管柱泵送混凝土頂升澆灌施工工藝、操作要點(diǎn)及質(zhì)量、安全控制。 

  關(guān)鍵詞：鋼管混凝土；泵送頂升    1 引言    近年來(lái)，越來(lái)越多的大跨度無(wú)站臺(tái)柱雨棚在我國(guó)火車(chē)站的建設(shè)中投入使用，而鋼管混凝土柱以其造型流暢、結(jié)構(gòu)受力性能好、截面尺寸 經(jīng)濟(jì) 等優(yōu)勢(shì)在無(wú)站臺(tái)柱雨棚中得到廣泛應(yīng)用。鋼管混凝土（concrete filled steel tube，簡(jiǎn)寫(xiě)為CFST）是由混凝土填入鋼管內(nèi)而形成的一種新型組合結(jié)構(gòu)。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)可使混凝土處于側(cè)向受壓狀態(tài)，其抗壓強(qiáng)度可成倍提高，同時(shí)由于混凝土的存在，提高了鋼管的剛度，兩者共同發(fā)揮作用，從而大大地提高了承載能力。鋼管混凝土主要以軸心受壓和作用力偏心較小的受壓構(gòu)件為主，具有良好的受力性能和施工性能，具體表現(xiàn)為：承載力高、延性好，抗震性能優(yōu)越；施工方便，工期大大縮短；有利于鋼管的抗火和防火；耐腐蝕性能優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu)。      2 張家界無(wú)站臺(tái)柱雨棚工程簡(jiǎn)介      張家界無(wú)站臺(tái)柱雨棚33773m?2,主體結(jié)構(gòu)采用雙肢鋼管混凝土組合柱支撐倒三角形鋼管桁架結(jié)構(gòu)，橫向跨度最大達(dá)到26.25m、縱向柱距為25m,共有46榀雙肢鋼管混凝土組合柱需要澆注C40混凝土。每榀鋼柱由2根φ630×16的鋼管焊接而成，變肢距１.2～３m，其中7榀澆灌高度為29.75m，其余 39榀澆灌高度為23.75m。    3 鋼管混凝土柱泵送頂升的特點(diǎn)    鋼管混凝土柱澆灌已廣泛使用的有開(kāi)孔澆灌法、高位拋落法等施工方法。張家界無(wú)站臺(tái)柱雨棚根據(jù)鋼管混凝土柱變肢距這一特點(diǎn)采用在管柱下部開(kāi)臨時(shí)澆灌孔，用混凝土泵自下而上灌注混凝土的泵送頂升法施工。采用泵送頂升法施工，在混凝土澆灌過(guò)程中不需振搗，可節(jié)省大量的混凝土用工和機(jī)械；由于混凝土從柱根向上頂升逆向澆灌，利用混凝土的重力自密實(shí)，比傳統(tǒng)施工工藝澆灌的混凝土更加密實(shí)、均勻，并較好地杜絕了采用高位拋落法在變肢距處出現(xiàn)離析、爛根等質(zhì)量通??；由于雙肢柱在柱腳底部連通，利用連通器原理只需在任一肢柱上開(kāi)孔就可以同時(shí)將一榀雙肢柱澆灌完畢，極大提高了施工效率；同時(shí)不搭設(shè)高空腳手架，減少了高空作業(yè)量,在安全保障方面可有較大改善,并且具有時(shí)間短、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。      4 混凝土泵送頂升澆灌工藝原理       在鋼管混凝土柱的底部管壁上開(kāi)一個(gè)比輸送管略大的孔洞,用輸送管將混凝土輸送泵的出口與之連接, 利用混凝土泵的壓力將自密實(shí)混凝土自下而上擠壓頂升灌入鋼管內(nèi)，直至管內(nèi)注滿(mǎn)混凝土。鋼管柱頂部設(shè)置溢流排氣孔，以減少泵送壓力。在鋼管柱下部接口的接管上設(shè)置止流閘防止砼倒流。    5 混凝土泵送頂升澆灌施工工藝流程    6 混凝土泵送頂升澆灌施工操作要點(diǎn)      （1）泵送混凝土配合比：除必須滿(mǎn)足混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度和耐久性的要求外，尚應(yīng)使混凝土滿(mǎn)足可泵性要求，使水灰比小、坍落度大，減少混凝土收縮，強(qiáng)度、均勻性和凝聚性均優(yōu)于普通同強(qiáng)度等級(jí)的塑性混凝土。在混凝土中同時(shí)摻加減水劑和膨脹劑，可使混凝土拌和物泌水率減小，含氣量增加，和易性改善，從而滿(mǎn)足泵送要求，可采用壓力泌水試驗(yàn)結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行控制，一般10S時(shí)的相對(duì)壓力泌水率S10不宜超過(guò)40%。   S 10 =V?10 / V 140 （V 10、V140-混凝土加壓至10S和140S時(shí)的泌水量）    粗骨料選用最大粒徑與輸送管徑比對(duì)碎石不宜大于1：3，對(duì)卵石不宜大于1：2.5，細(xì)骨料宜采用中砂細(xì)度模數(shù)為2.0，同時(shí)摻合適量Ⅱ級(jí)粉煤灰，混凝土水灰比宜為0.4~~0.6，外加劑可選用高效緩凝減水劑增加砼的初凝時(shí)間，同時(shí)摻入10%的UEA膨脹劑使砼澆灌后微膨脹，以補(bǔ)償收縮達(dá)到密實(shí)。?    （2）對(duì)混凝土輸送泵工作壓力的要求：頂升過(guò)程中，混凝土在鋼管內(nèi)呈“泉涌狀”上升，混凝土輸送泵工作壓力與泵產(chǎn)品性能、狀況、泵送高度、泵送水平距離和混凝土坍落度及和易性有關(guān)。施工前要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際水平泵送距離及泵送管路的設(shè)置 計(jì)算 壓力損失（具體見(jiàn)壓力損失換算表），為減少泵送壓力損失，輸送泵與鋼柱間距離不宜過(guò)大，以確保輸送泵的有效工作壓力達(dá)到10～16MPa。   （3）柱肢與混凝土輸送管的連接：在距鋼管混凝土柱底部約800mm的位置開(kāi)一個(gè)進(jìn)料口，進(jìn)料口的尺寸比進(jìn)料短管大3mm，焊接的進(jìn)料短管采用混凝土泵管制作，焊接時(shí)須保證進(jìn)料短管與鋼管柱向下呈450，進(jìn)料短管的出口面呈水平狀態(tài)以防止混凝土進(jìn)入鋼管柱后直接噴射到管內(nèi)壁，減小混凝土向上的頂升阻力（詳見(jiàn)圖2）。進(jìn)料短管與鋼管柱之間采用焊接，焊縫高度不小于壁厚。為防止施工時(shí)進(jìn)料口處振動(dòng)劇烈，將進(jìn)料口與鋼管柱之間的焊縫撕裂，在進(jìn)料短管周?chē)鶆虻丶雍讣訌?qiáng)筋板。    （4）止流閥的制作、安裝：為防止在拆除輸送管時(shí)混凝土回流, 需在連接短管上設(shè)置一個(gè)止流裝置，其形式可以是閘板式的（詳見(jiàn)圖3），或者是插楔式的。為防止在混凝土泵送頂升澆灌過(guò)程中閘板縫漏氣,需用黃油涂縫，或者加設(shè)一個(gè)密封圈墊在閘板縫內(nèi)?；炷帘盟晚斏凉补嘟Y(jié)束后,控制泵壓2～3ｍｉｎ,然后略松閘板的螺栓,打入止流閘板,即可拆除混凝土輸送管,轉(zhuǎn)移到另1根鋼管柱澆筑。待混凝土強(qiáng)度達(dá)70%    后切除連接短管,補(bǔ)焊洞口管壁,磨平、補(bǔ)漆。補(bǔ)洞用的鋼板宜為原開(kāi)洞時(shí)切下的。    （5）卸壓孔：采用泵送頂升澆灌工藝，鋼管柱頂端必須設(shè)溢流卸壓孔或排氣卸壓孔。溢流卸壓孔的面積應(yīng)不小于混凝土輸送管的截面面積，并將洞口適當(dāng)接高，以填充混凝土停止泵送頂升澆灌后的回落空隙。 （6）在混凝土泵送頂升澆灌作業(yè)中注意事項(xiàng)：    ①頂升前必須對(duì)進(jìn)料短管、彎頭、止流閥進(jìn)行全面的檢查，進(jìn)料進(jìn)料短管與鋼管須焊接牢固，以免頂升時(shí)因水平管顫動(dòng)而脫焊，造成頂升失敗。    ②及時(shí)做好混凝土坍落度及坍落擴(kuò)展度的檢測(cè)。    ③同一鋼管內(nèi)的砼頂升必須連續(xù)進(jìn)行。    ④頂升前和首次頂升后續(xù)接砼管時(shí)都必須用與砼相同標(biāo)號(hào)的水泥砂漿潤(rùn)管。    ⑤用于潤(rùn)滑輸送管的水泥砂漿不得替代混凝土注入柱內(nèi)。    ⑥對(duì)鋼柱上開(kāi)啟的雨水管、電力及信號(hào)預(yù)埋管在施工前密封好。    ⑦不可進(jìn)行外部振搗，以免泵壓急劇上升，甚至使?jié)仓黄戎袛唷?nbsp;   ⑧當(dāng)混凝土中石子從卸壓孔洞中溢出以后穩(wěn)壓2～3min方可停止泵送頂升澆灌。等待2～3min后再插入止回流閥的閘板，混凝土頂升澆灌施工完畢。頂升完后及時(shí)清理被水泥漿污染的鋼結(jié)構(gòu)。      7 施工質(zhì)量控制      在施工中嚴(yán)格遵照《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》、《自密實(shí)高性能混凝土技術(shù)規(guī)程》、《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程》和《建筑工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》的有關(guān)規(guī)定，尤其要求：   （1）泵送混凝土采用的水泥、砂、石子、水、摻和料、外加劑等原材料技術(shù)指標(biāo)必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。特別是骨料粒徑，含泥量、含水率應(yīng)經(jīng)常檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整配合比。    （2） 混凝土添加的水泥摻和料、外加劑均應(yīng)有合格證和出廠(chǎng)檢測(cè)報(bào)告。    （3）現(xiàn)場(chǎng)隨時(shí)檢查混凝土的坍落度，不符合要求的及時(shí)通知攪拌站。    （4）柱內(nèi)混凝土的質(zhì)量檢驗(yàn)，其標(biāo)準(zhǔn)試樣的取樣符合《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》的要求。加強(qiáng)混凝土試塊質(zhì)量管理，專(zhuān)人負(fù)責(zé)制作、養(yǎng)護(hù)、保管及送檢，以試驗(yàn)報(bào)告作為檢驗(yàn)工程質(zhì)量和交工的依據(jù)。    （5）鋼管混凝土施工必須符合《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》（CECS28：90）的要求，澆灌質(zhì)量可用敲擊鋼管的方法進(jìn)行初步檢查，為了對(duì)鋼管混凝土柱的核心混凝土質(zhì)量和鋼管混凝土柱的完整性有一個(gè)更 科學(xué) 的結(jié)論，在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)除按《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(GBJl07-87)留置試塊的方法檢驗(yàn)混凝土的強(qiáng)度外，可采用應(yīng)力波脈沖反射波法和直達(dá)波法對(duì)鋼管混凝土柱完整性進(jìn)行了檢測(cè)。    （6）對(duì)不密實(shí)的部位，應(yīng)采用鉆孔注漿法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，然后將鉆孔補(bǔ)焊封閉。    8 安全措施      除應(yīng)執(zhí)行相關(guān)安全施工措施規(guī)定外，尚應(yīng)遵守注意下列事項(xiàng)：    （1）施工作業(yè)人員必須了解和掌握技術(shù)操作要領(lǐng)，特殊工種（如輸送泵操作人員、電焊工等）應(yīng)持證上崗。    （2）混凝土澆灌前，應(yīng)對(duì)截止閥、輸送管的布管及接頭等進(jìn)行檢查，符合要求后方可開(kāi)機(jī)進(jìn)行空運(yùn)轉(zhuǎn)。    （3）在混凝土澆灌過(guò)程中，截止閥旁嚴(yán)禁站人。    （4）現(xiàn)場(chǎng)道路要平整暢通，保證混凝土輸送泵平穩(wěn)運(yùn)行。    （5）混凝土運(yùn)輸車(chē)出場(chǎng)前應(yīng)清理下料斗，防止混凝土滴灑，經(jīng)洗車(chē)臺(tái)洗車(chē)后方可離場(chǎng)。    9 結(jié)束語(yǔ)     張家界無(wú)站臺(tái)柱雨棚鋼管混凝土柱混凝土澆灌采用泵送頂升法施工，全部46榀鋼柱一次性頂升至設(shè)計(jì)標(biāo)高，施工完成后采用敲擊法檢查鋼管混凝土的密實(shí)性，未發(fā)現(xiàn)空鼓現(xiàn)象，并對(duì)拉索及桁架連接處進(jìn)行了超聲波檢測(cè)，也未發(fā)現(xiàn)明顯收縮相象。