鋼管柱泵送頂升混凝土施工工法國家級附圖

鋼管柱泵送混凝土頂升施工工法前言鋼管混凝土是介介于鋼結(jié)構(gòu)和和鋼筋混凝土土結(jié)構(gòu)之間的的一種結(jié)構(gòu)形形式，兼有兩兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)優(yōu)點。以往施施工都是從鋼鋼管柱頂灌入入混凝土，施施工時需制作作施工平臺，長長時間占用大大型吊車，并并且，由于高高空作業(yè)量大大，施工人員員極其不安全全，且每次澆澆筑的混凝土土量并不大，費費用高。而泵泵送頂升混凝凝土的施工方方法無需長時時間占用大型型吊車，施工工時，現(xiàn)場有有一臺混凝土土輸送泵即可可滿足要求，工工藝相對簡單單，同時減少少了高空作業(yè)業(yè)量，在安全全保障方面可可有較大改善善，并且具有有時間短、費費用低等優(yōu)點點。在武昌造船廠應應用的鋼管混混凝土頂升澆澆筑施工綜合合技術于20000年1月通過了湖湖北省級的技技術鑒定，其其技術水平達達到了國內(nèi)領領先水平。該該工法也獲得得了20000年度的國家家級工法（編編號：XXXXX）。之后在在的XX證券交易所所營運中心工工程、中國一一冶集團有限限公司的武鋼鋼二冷軋工程程等工程中成成功應用。通通過工程實踐踐，聯(lián)合中國國一冶集團有有限公司進一一步總結(jié)此工工法。2011年4月8日，由和中中國一冶集團團有限公司完完成的科技成成果“鋼管柱泵送送混凝土頂升升成套技術研研究與應用”通過了中國國建筑工程總總公司的科技技鑒定，該成成果達到了國國內(nèi)領先水平平。獲得國家家實用新型專專利《插板止止回流式混凝凝土頂升灌注注裝置》，專專利號：XXXXXXX。該工藝具具有很好的推推廣價值。工法特點2.1鋼管混凝凝土柱頂升灌灌注混凝土的的施工，省工工、省料，操操作簡便易行行。2.2泵送頂升升混凝土的施施工是將混凝凝土從鋼柱的的根部緩慢向向上頂升，并并通過截止閥閥、卸壓孔等等特殊裝置來來完成鋼管內(nèi)內(nèi)混凝土的順順利澆筑。施施工過程中柱柱內(nèi)混凝土受受到了頂升壓壓力有效地排排除了鋼柱內(nèi)內(nèi)尤其是橫隔隔板下的空氣氣，混凝土密密實度得到了了提高，避免免了隔板底下下混凝土密實實度不足、離離析等缺陷；；特別是能夠夠保證鋼筋密密集、結(jié)構(gòu)復復雜、施工難難度大的構(gòu)件件內(nèi)混凝土澆澆筑質(zhì)量。2.3可以加快快施工進度。一一般情況下，鋼鋼管柱吊裝就就位后，固定定好后就可以以直接安裝屋屋架、梁板等等構(gòu)件。泵送送頂升工作可可以在上述工工作進行的同同時進行平行行作業(yè)，改變變了以往需要要從鋼管柱頂頂澆注完混凝凝土后才能安安裝屋架等構(gòu)構(gòu)件的作業(yè)模模式。2.4采用泵送送頂升方法施施工，基本可可以不振搗，相相應減少了高高空作業(yè)量。2.5降低施工工費用，與吊吊車提升料斗斗在柱頂落灌灌方法比較，省省支了料斗和和澆灌平臺的的制作，節(jié)省省了施工費用用。適用范圍適用于大型工業(yè)業(yè)廠房及公共共建（構(gòu)）筑筑物的鋼管直直徑小于1.2m、頂升高度度小于45m的圓形及方方形鋼管柱內(nèi)內(nèi)混凝土的施施工。尤其適適用于鋼管柱柱內(nèi)鋼筋密集集、結(jié)構(gòu)復雜雜、施工難度度大的鋼管柱柱內(nèi)混凝土施施工。工藝原理在鋼管下端的適適當位置安裝裝一個帶閘門門的進料支管管，直接與泵泵車的輸送管管相連，利用用混凝土泵的的壓力將混凝凝土自下而上上擠壓頂升灌灌入鋼管內(nèi)，直直至注滿整根根鋼管混凝土土柱。鋼管柱柱頂部設置排排氣孔，以減減少泵送壓力力。在鋼管柱柱下部接口連連接管上，采采用設置截止止閘方法，防防止混凝土倒倒流。施工工藝流程及及操作要點5.1施工工藝藝流程圖5.1施工工工藝流程圖5.2混凝土的的頂升澆筑混凝土配合比的的選擇除必須滿足混凝凝土設計強度度和耐久性的的要求外，尚尚應使混凝土土滿足可泵性性要求，使水水灰比小、坍坍落度大，減減少混凝土收收縮，強度、均均勻性和凝聚聚性均優(yōu)于普普通同強度等等級的塑性混混凝土。在混混凝土中同時時摻加減水劑劑和膨脹劑，可可使混凝土拌拌和物泌水率率減小，含氣氣量增加，和和易性改善，從從而滿足泵送送要求，可采采用壓力泌水水試驗結(jié)合施施工經(jīng)驗進行行控制，一般般10S時的相相對壓力泌水水率S10不宜超超過40%。S10=V100/V1440（-1）式中SS10------10SS時的相對壓壓力泌水率；；V10------混凝土加加壓至10SS時的泌水量量；V140------混凝土土加壓至1440S時的泌泌水量。粗骨料選用最大大粒徑與輸送送管徑比對碎碎石不宜大于于1：3，對卵石不不宜大于1：2.5，細骨骨料宜采用中中砂細度模數(shù)數(shù)為2.0，同時時摻合適量Ⅰ級粉煤灰，混混凝土水灰比比宜為0.44～0.6，外加加劑可選用高高效緩凝減水水劑增加混凝凝土的初凝時時間，同時摻摻入10%的UEA膨脹劑劑使混凝土澆澆灌后微膨脹脹，以補償收收縮達到密實實。對混凝土輸送泵泵工作壓力的的要求頂升過程中，混混凝土在鋼管管內(nèi)呈“泉涌狀”上升，混凝凝土輸送泵工工作壓力與泵泵產(chǎn)品性能、狀狀況、泵送高高度、泵送水水平距離和混混凝土坍落度度及和易性有有關。施工前前要根據(jù)現(xiàn)場場實際水平泵泵送距離及泵泵送管路的設設置計算壓力力損失（具體體見壓力損失失換算表），為為減少泵送壓壓力損失，輸輸送泵與鋼柱柱間距離不宜宜過大，以確確保輸送泵的的有效工作壓壓力達到100～16MPaa。表混凝土泵送壓壓力損失換算算表管件名稱換算量換算壓力損失值值（MPa）水平管每20m0.10垂直管每5m0.10450彎管每只0.05900彎管每只0.10管道接環(huán)（管卡卡）每只0.10管路截止閥每個0.803.5m橡皮軟軟管每根0.20柱肢與混凝土輸輸送管的連接接：在距鋼管管混凝土柱底底部約8000mm的位置置開一個進料料口，進料口口的尺寸比進進料短管大33mm，焊接接的進料短管管采用混凝土土泵管制作，焊焊接時須保證證進料短管與與鋼管柱向下下呈45°，進料短管管的出口面呈呈水平狀態(tài)以以防止混凝土土進入鋼管柱柱后直接噴射射到管內(nèi)壁，減減小混凝土向向上的頂升阻阻力。進料短短管與鋼管柱柱之間采用焊焊接，焊縫高高度不小于壁壁厚。為防止止施工時進料料口處振動劇劇烈，將進料料口與鋼管柱柱之間的焊縫縫撕裂，在進進料短管周圍圍均勻地加焊焊加強勁板。圖5.2.33進料短管與與鋼管柱連接接止流閥的制作、安安裝：為防止止在拆除輸送送管時混凝土土回流,需在連接短短管上設置一一個止流裝置置，其形式可可以是閘板式式的，或者是是插楔式的。為為防止在混凝凝土泵送頂升升澆灌過程中中閘板縫漏氣氣,需用黃油涂涂縫，或者加加設一個密封封圈墊在閘板板縫內(nèi)?；炷帘盟晚斏凉补嘟Y(jié)束后后,控制泵壓2～3ｍｉｎ,然后略松閘閘板的螺栓,打入止流閘閘板,即可拆除混混凝土輸送管管,轉(zhuǎn)移到另1根鋼管柱澆澆筑。待混凝凝土強度達75%后切除連接接短管,補焊洞口管管壁,磨平、補漆漆。補洞用的的鋼板宜為原原開洞時切下下的。止流閥閥板（350mm**150mmm）法蘭盤（250mm**250mmm）組合圖圖-1止流閥閥的制作及安安裝圖-2止流閥閥卸壓孔：采用泵泵送頂升澆灌灌工藝，鋼管管柱頂端必須須設溢流卸壓壓孔或排氣卸卸壓孔。溢流流卸壓孔的面面積應不小于于混凝土輸送送管的截面面面積，并將洞洞口適當接高高，以填充混混凝土停止泵泵送頂升澆灌灌后的回落空空隙。鋼管柱卸壓孔鋼管柱卸壓孔圖5.2.5卸卸壓孔布置頂升澆筑施工：：每次澆筑混混凝土前（包包括施工縫）應應先澆灌一層層厚度為10～20cm的與混凝土土強度等級相相同的水泥砂砂漿，以免自自由下落的混混凝土粗骨料料產(chǎn)生彈跳現(xiàn)現(xiàn)象。澆筑過過程中，每一一根鋼管柱混混凝土澆灌最最好連續(xù)泵送送完成，其間間不宜停頓，如如果必須中斷斷，時間盡量量縮短，最多多不能超過半半小時，否則則，由于混凝凝土在輸送管管及鋼管柱內(nèi)內(nèi)停留時間過過長，有可能能導致管內(nèi)混混凝土泵不上上去，造成工工程質(zhì)量事故故?；炷另旐斏凉补嘀龄撲摴苤敳繌膹呐艢饪滓绯龀龊?，輸送泵泵停止工作，待待混凝土沉實實一段時間后后（約5至6min），再泵送送頂升一次，排排氣孔溢出混混凝土，頂升升澆灌混凝土土結(jié)束。創(chuàng)新應用近幾年來，中建建三局第二建建設工程有限限公司和中國國一冶集團有有限公司合作作，已將原國國家級工法（鋼鋼管混凝土頂頂升澆筑施工工工法）的應應用范圍和規(guī)規(guī)模進行了大大幅拓展，即即從直徑φ600mm擴展到直徑徑φ1200mm，頂升高度度從36.55m提升到45mm，從單柱頂頂升擴展到雙雙肢柱頂升，從從圓柱擴展到到方柱頂升，從從普通的混凝凝土升級為高高強度混凝土土，并且在XX證券交易所所營運中心工工程、武鋼二二冷軋工程等等工程中成功功應用。1.鋼管柱直徑徑從0.6m擴展到1.2m，從普通的的混凝土升級級為高性能高高強度混凝土土XX證券交易所所營運中心項項目塔樓外框框筒東西兩側(cè)側(cè)首層14根方鋼管柱柱內(nèi)混凝土采采用泵送頂升升施工工藝進進行澆注，方方鋼管柱最大大邊長為1.2m，柱內(nèi)混凝凝土強度等級級最大為C70。2.從圓柱擴展展到方柱頂升升XX證券交易所所營運中心項項目桁架筒柱柱和塔樓的部部分外框筒柱柱為方鋼管柱柱，方鋼管柱柱最大邊長為為2.5m，最小邊長長為0.4m。該工程對對塔樓外框筒筒東西兩側(cè)首首層14根方鋼管柱柱內(nèi)混凝土采采用泵送頂升升施工工藝進進行澆注。圖-1方鋼鋼管柱頂升混混凝土施工3.從單柱頂升升擴展到雙肢肢柱頂升，頂頂升高度從336.5m提提升到45mm武鋼二冷軋三區(qū)區(qū)主廠房采用用單層排架結(jié)結(jié)構(gòu)，圓形雙雙杯口獨立柱柱基礎，鋼管管雙肢格構(gòu)混混凝土柱。鋼鋼管內(nèi)混凝土土設計強度等等級為C30。主廠廠房三區(qū)鋼柱柱設計主要采采用φ800×112mm的鋼鋼管混凝土柱柱，格構(gòu)鋼管管為φ325㎜×8㎜。共有96根雙肢鋼管管柱，最大柱柱高45m。采用用泵送頂升澆澆灌法。圖-2雙肢肢鋼管柱頂升升混凝土施工工4.在原有工法法基礎之上，為為了保證鋼管管混凝土頂升升質(zhì)量，采取取了以下措施施。1）鋼管混凝土土模擬試驗XX證券交易所所營運中心項項目在鋼管柱柱混凝土施工工時，針對本本工程特點，綜綜合設計及相相關規(guī)范規(guī)程程的要求，在在施工現(xiàn)場進進行鋼管混凝凝土模擬實驗驗。采用超聲聲波檢測管內(nèi)內(nèi)混凝土的澆澆筑質(zhì)量，并并采用鉆芯取取樣，檢測混混凝土強度，檢檢測完后，采采用氧氣切割割方式把鋼柱柱剖開，用目目測的方法觀觀察其澆筑效效果，查看混混凝土與加勁勁板、鋼管柱柱鋼板的結(jié)合合情況。一方方面驗證工程程實體鋼管混混凝土的施工工質(zhì)量，另一一方面進一步步進行總結(jié)和和優(yōu)化施工方方案，確保實實際施工質(zhì)量量達到要求。圖5.2.7--3鋼管混凝土土模擬試驗圖5.2.7--4鋼管混凝土土鉆芯取樣2）鋼管柱內(nèi)設設栓釘和加勁勁板，加勁板板上增設排氣氣孔XX證券交易所所營運中心項項目方鋼管柱柱直徑大，柱柱內(nèi)填充混凝凝土強度等級級最大為C70，鋼管柱內(nèi)內(nèi)設栓釘，且且按節(jié)點設置置加勁板，加加勁板上開設設澆筑孔和排排氣孔，以減減少泵送壓力力。圖5.2.7--5鋼管混凝土土柱內(nèi)設栓釘釘和加勁板材料與設備6.1混凝土泵泵混凝土泵的最大大泵送能力應應有一定的儲儲備，以保證證輸送順利、避避免堵管?？煽蛇x用HBT600C高壓混凝土土泵，其液壓壓系統(tǒng)工作壓壓力可達32MPa，混凝土出出口最高壓力力可達16MPa，完全滿足足工程的需要要。管內(nèi)最大壓力可可達到10MPa，將產(chǎn)生較較大縱向拉力力，所以必須須采用耐高壓壓的管道系統(tǒng)統(tǒng)，具體方案案如下表所示示：表6.1管管道系統(tǒng)選用用方案管徑越小則輸送送阻力越大，過過大則抗爆能能力差且混凝凝土在管內(nèi)流流速慢，影響響混凝土的性性能，綜合考考慮選用內(nèi)徑徑為125mmm的輸送管。選用壁厚為100mm的超高壓管管道，保障管管道的抗爆能能力。采用帶骨架的超超高壓密封圈圈以防止混凝凝土在16MPa的高壓下從從管夾間隙中中流出，確保保密封，耐久久可靠。6.2鋼管柱混混凝土頂升系系統(tǒng)及組件鋼管柱混凝土頂頂升系統(tǒng)主要要由止流閥、短短管、泵管、混混凝土泵組成成，通過短管管和一個135°彎頭實現(xiàn)。連連接短管與鋼鋼管柱呈45°自下而上插插入管洞。管管外徑與彎頭頭及輸送管相相同，便于使使用管卡連接接，從而使混混凝土泵送頂頂升澆筑更加加順利。6.3勞動組織織表6.3勞動動力組織表1混凝土輸送車司司機4～6將商品混凝土從從攪拌站運至至工地2泵機操作工2泵機操作及保養(yǎng)養(yǎng)3接管工4布管、安拆管、安安裝及關閉截截止閥等4電焊工2柱底開孔、焊接接封頭鋼板等等5指揮人員2組織指揮、統(tǒng)籌籌規(guī)劃、調(diào)度度6混凝土工2澆搗、清理、養(yǎng)養(yǎng)護7試驗員1混凝土坍落度及及擴展度的檢檢測試塊制作等質(zhì)量控制采用泵送頂升澆澆灌法施工時時混凝土在泵泵送壓力作用用下向上流動動，在流動過過程中粗骨料料逐漸向管壁壁運動，多余余的漿液滲至至管中間，形形成“栓流”。在混凝土土流動過程中中主要是“栓流”在向前整體體移動，當然然在運動過程程中，栓流與與周圍部分有有各成分的相相互交換，周周圍部分由于于粘性與鋼管管壁的表面張張力作用受擾擾動小，凝結(jié)結(jié)時間較早，基基本不向前運運動?！八鳌睆幕炷撩婷媪鞒龊笥捎谟谥亓ψ饔煤秃蛪毫p失又又落向周圍部部分。通過鋼鋼管中混凝土土流速分布情情況的分析可可以看出，“栓流”的直徑與混混凝土的坍落落度、混凝土土輸送泵管及及進料支管直直徑、鋼管傾傾角、混凝土土的凝結(jié)時間間、粗骨料粒粒徑有關。且且隨著混凝土土面的不斷上上升，泵送壓壓力需要不斷斷加大。表7質(zhì)量保證措措施1坍落度夏天宜大于2220mm，冬天宜在180mm左右2混凝土輸送泵管管及進料支管管直徑選用內(nèi)徑為1225mm的輸送管3鋼管傾角鋼管柱柱通過短管和和一個135°彎頭實現(xiàn)。連連接短管與鋼鋼管柱呈45°自下而上插插入管洞4粗骨料粒徑粒徑5mm～330mm5泵送壓力有效工作壓力達達到10～16MPaa安全措施8.1對作業(yè)人人員進行“三級”安全文明施施工意識教育育，特別是在在施工前召開開班前會，熟熟悉現(xiàn)場作業(yè)業(yè)條件。8.2澆筑施工工前，檢查輸輸送泵管道的的接頭和輸送送管道的架體體，確保接頭頭嚴密和固定定架體的牢固固。8.3夜間澆筑筑必須有足夠夠照明，提前前準備燈具等等用具，以保保證混凝土施施工的正常進進行。8.4所有電路路、機械出現(xiàn)現(xiàn)故障，均應應由值班電工工、修理工進進行處理，不不得擅自進行行處理。8.5混凝土澆澆筑完成后，清清洗混凝土泵泵時，泵管的的出口應朝安安全方向，以以防廢漿高速速飛出傷人。環(huán)保措施9.1對于夜間間作業(yè)和對周周邊環(huán)境的影影響，提前與與建設行政主主管部門、環(huán)環(huán)保部門、城城管部門溝通通并進行申請請，批準后方方可作業(yè)。將將混凝土施工工需連續(xù)作業(yè)業(yè)的原因、時時間、審批情情況以慰問信信或致歉信的的形式進行告告示，尋求周周圍的居民的的諒解。9.2輸送泵及及泵管應及時時清洗干凈，堆堆放整齊，要要做到工完料料凈場清。9.3混凝土運運輸車在出施施工現(xiàn)場時，要要用水沖洗輪輪胎，不得讓讓罐車帶泥上上路。效益分析10.1可解決決鋼管混凝土土柱內(nèi)混凝土土密實度不足足、離析等缺缺陷，確保施施工質(zhì)量。10.2采用用本工法，減減少了施工工工序，避免多多工種交叉施施工，有利于于安全管理工工作。可組織織流水施工，加加快施工進度度。10.3本工工藝與傳統(tǒng)逐逐段澆搗法相相比，具有良良好的綜合效效益。以XXX證券交易所所營運中心項項目為例，效效益分析如下下：1）按總共144根鋼管柱計計算，每根柱柱平均12m3混凝土計；；采用傳統(tǒng)逐逐段澆搗法和和采用頂升施施工法，費用用分析如下：：a.傳統(tǒng)逐段段澆搗法費用用：混凝土振搗費用用30元/m3，計：14×122×30＝5040元。每根柱至少需開開1個振搗孔，開開孔及封堵費費用計120元/個：14×1220＝1680元。b.頂升施工工法費用：頂升法施工增加加閥門的費用用，截止閥每每個450元，截止閥2個，閥門費費用為：2×4550＝900元。頂升法施工采用用自密實混凝凝土，其添加加外加劑和粉粉煤灰每立方方混凝土成本本增加15元：14×122×15＝2520元。開孔及焊接封口口鋼板等的費費用計120元/個：14×120＝＝1680元。c.總共節(jié)省費費用為：5040＋16680－900－2520－1680＝1620元。2）采用頂升施施工法，相比比逐段澆搗法法，工期縮短短約8天。應用實例11.1武昌造造船廠裝焊廠廠房工程，建建筑面積8968mm2,屬鋼結(jié)構(gòu)排排架工業(yè)廠房房。基礎下部部采用鉆孔灌灌注樁，上部部為杯形獨立立基礎，柱子子為四肢鋼管管組成的