简述矩形钢管混凝土柱施工技术

摘要：矩形钢柱内填充混凝土的结构可大幅度地节省钢材、水泥，减轻自重，提高承载力及抗震性能，与钢筋混凝土柱和钢柱有着不能比拟的优点。控制钢管混凝土的施工和质量，使其更有效地发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点，协同互补，共同工作，有效的确保结构安全稳定性。现结合施工现场模拟试验以及工程应用实例、检测结果，简述矩形钢管混凝土施工关键技术。

关键词：制作 焊接柱脚灌浆 混凝土浇筑 检测

中图分类号：TU375 文献标识码：A

1、工程概况

成都仁恒置地广场工程属综合性建筑，位于成都市锦江区，由两座塔楼组成，最高顶标高180米、39层，总建筑面积212481.82m2。采用矩形钢管混凝土柱、型钢梁--钢筋混凝土核心筒结构。矩形钢管混凝土柱分别采用膨胀C70、C60、C55、C50、C45、C40。矩形钢管混凝土柱全高168.7米，矩形钢管最大截面1200*600、最小截面400*400，上下分32节施工，累计施工802棵柱子。

2、工艺流程

矩形钢管柱深化设计与制作 矩形柱的定位与柱脚预埋件的固定矩形钢管柱的安装柱脚人工灌浆柱脚灌浆检测 上一节矩形钢管柱安装焊缝检测矩形钢管柱内砼浇筑矩形钢管柱内混凝土密实度、混凝土强度、与钢板粘结强度等检查。

3、关键部位操作要点

矩形钢管混凝土结构的制作和施工应符合矩形钢管混凝土结构技术规程CECS159-2004的规定外，还应符合钢结构工程施工质量验收规范GB50205和混凝土结构工程施工质量验收GB50204的规定。

3.1.矩形钢管的制作与焊接

矩形钢管柱的制作应符合矩形钢管混凝土结构技术规程CECS159-2004、气焊、手工电弧焊以及气体保护焊接坡口基本形式和尺寸GB/T985-1988、埋弧焊焊缝坡口形式和尺寸GB/T986-1988、建筑钢结构焊接技术规程JGJ81-2002以及钢结构工程施工质量验收规范GB50205的规定。

钢板焊接成矩形钢管柱时采用了坡口熔透焊缝，现场焊接时采取可靠的施焊工艺措施，同时施工中尽可能减少焊接残余应力和残余变形。柱子拼接中，施焊点应与混凝土保持一定的距离，否则会消减混凝土强度。

3.2.安装柱脚预埋件并固定

在预埋钢柱螺栓时，应弹出十字中心线和控制线，并对预埋螺栓的精确度进行核实。在固定螺栓时采用上下定位模具与螺母进行定位，同时采用斜撑进行固定。在吊装时柱基础节就位后，采用全站仪配合经纬仪、水准仪及吊线监测方法进行三维高效测量定位，从而精确地确定矩形钢管混凝土柱的水平位置和垂直度。

3.3.柱脚灌浆

型钢柱脚通常采用埋入式构造，但是本工程设计采用了预埋螺栓构造形式。柱脚底板与基础承台而两者净距只有70mm，为保证两者之间紧密结合，确保柱上部所有承受设计荷载，采用了自流平高强度微膨金刚砂灌浆料进行施工，但是施工时必须高低位进行流淌，使需要密实部位达到一定压力。

3.4.混凝土的施工

3.4.1、混凝土配合比的设计是矩形钢管混凝土柱施工成败关键之一。开工前必须进行了多种试配进行多种实验，试配中值得重视的掺入高效膨胀剂的量和型号，否则将会混凝土强度与混凝土膨胀系数相对立，造成混凝土强度不足或者膨胀系数不够等，所以试配过程中必须保证混凝土的强度、膨胀系数，稳定性、抗腐蚀性，缺一不可。细骨料含泥量应小于1.0﹪，粗骨料5~15mm连续粒径，膨胀剂掺量，控制14天的限制膨胀率值为2.0×10-4～2.5×10-4。

混凝土配制过程严格按混凝土配合比通知单下料，严格控制混凝土的配料顺序。投料时要确保原材料品种使用无误，计量允许偏差不得超过下列规定：水泥、掺合料、为±1%；粗细骨料为±2%；外加剂为±1%。严格控制水灰比，定时检测砂石含水率，每班不少于4次，发现砂、石含水率变化时应及时调整配合比。

3.4.2、矩形钢管柱和梁安装完毕检测合格后方可浇筑矩形钢管柱内混凝土。混凝土自上往下施工，采用地泵输送塔吊配合的方法浇筑混凝土。

3.4.3、混凝土浇筑前搭设操作防护脚手架和支设混凝土泵管，做好一切准备工作；

3.4.4、施工顺序：现场准备工作就绪 溜管安装浇筑100～200㎜同柱子标号混凝土砂浆一次浇筑1000㎜～1500㎜混凝土采用特制超长振捣器振捣混凝土每次放料高度不大于1.5米且振捣 后检查混凝土密实性换短溜管 第三次放料振捣同上方法浇筑柱顶1000～500㎜ 封闭柱子顶混凝土浇筑口，进行养护。

3.4.5、以12米高柱子浇筑为例，当浇筑柱最下段1～ 3米时，先安装9米的溜管，待混凝土浇筑高度至柱最下段4米左右时，改换6米溜管；最后可以直接使用喇叭斗放料浇筑至柱顶保留1000～500㎜下节柱浇筑。

3.4.6、混凝土应分层浇筑、振捣，分层厚度应≤1500mm振捣采用加长型（15m）振捣棒，棒中标有尺度，并要求先插入振捣棒，以确保从源头上切实提高钢管内混凝土的密实度。混凝土振捣过程中重点振捣梁柱核心区和加劲板位置，中间段适当振捣严禁过振，防止混凝土胶凝体中石子下沉不均。振捣时应快插慢拔，沿梅花形插点振捣，逐点移动，按顺序进行，不可漏振。振动时间每点控制在10～30s，以混凝土表面已呈现浮浆及石子不再沉落，不冒出气泡为止。混凝土浇筑至内环肋板时，应沿内环肋板方向加强振动，使混凝土内气泡通过内环肋板排气孔排出，防止肋板下气泡聚集使混凝土产生空鼓。

4、 矩形钢管混凝土柱的检测方法

4.1、认真对矩形钢管柱的检查检测是保证结构整体质量的关键，采用传统的敲击法进行全检是非常重要的一步。检查时敲击点的间距不宜大于300mm，敲击时声音出现异常的找出缺陷位置，圈出缺陷进一步采用超声波检测。我们在成都仁恒置地广场工程中，为了确保工程质量同时为了本工法提供更精确的数据，委托工程检测中心对每节柱年均采用了超声波检测，均能满足设计和规范要求。

4.2、如在检测中出现钢管混凝土存在不密实、空洞等缺陷，必须采用局部钻孔压力注浆再进行复检，合格为止。

5、模拟试验

施工前制作模拟柱子，模拟柱子的构造与实际保持一致，对采用不同型号的混凝土和不同浇筑的方式进行破坏性检查和检测，为下一步正式施工提供更可靠的数据。

6、结束语

随着建筑事业的发展和施工技术的不断发展，施工经验也在不断积累。我们通过模拟试验和其他类似工程的施工，以及在成都仁恒置地广场工程应用中，委托工程检测中心对所有矩形钢管混凝土柱进行全检，混凝土强度、密实度等各指标均符合设计与规范要求。

参考文献：1. 2007年人民交通出版社《现代钢管混凝土结构》；

2. 2007年科学出版社《钢管混凝土结构-理论与实践》；

3. 1996年大连理工大学出版《钢管混凝土力学》；

4.上海市工程建设标准DG/TJ08-015-2004；

5. 矩形钢管混凝土结构技术规程CECS159：2004；

6. 钢管混凝土叠合柱结构技术规程CECS188：2005；

7. 空心钢管混凝土结构技术规程 CECS254：2009.