钢管混凝土组合柱施工技术研究

钢管混凝土组合柱施工技术研究

曹旭东 周智 侯稳强

中国水利水电第三工程局有限公司 陕西省 西安市 710000

摘要：钢管混凝土组合柱施工技术,解决了钢管吊装、钢管内外砼同时浇筑等技术难题,大大加快施工进度,取得了良好的经济效益。本文根据作者多年工作经验，对钢管混凝土组合柱施工技术进行了详细的阐述，供大家学习和借鉴。

关键词：钢管混凝土组合柱；施工技术

1. 引言

钢管混凝土组合柱( (steel tube-rein forced concrete column)是指由截面中部钢管砼和钢管外钢筋砼叠合而成的柱,简称叠合柱。按截面形态可分为矩形截面和圆形截面。叠合柱的内外组成部分可不同期施工,也可同期施工。同期施工是指,同时浇筑钢管内砼和钢管外砼。同期施工的叠合柱可称组合柱。西安中轴生态公园地景建筑工程外框筒采用组合柱方式。钢管砼组合柱共299根,钢管采用无缝钢管,非定尺加工,层高为5.1m。钢管连接的一般做法为一层一接,从而保证了钢管内外砼同时浇筑。若采用一层一接方式则须将钢管在现场切断,然后再接高,但增加了内衬管的用量以及焊接次,且钢管接高位置不能设在梁柱核心区内,必有部分钢管不能使用,将会大大增加成本,工期也大大增加。钢管长度采用二层或三层一接,吊装临时固定采用专用卡具,钢管内砼浇筑施工时,提前在钢管上留设10*20cm浇筑孔,砼浇筑完毕及时进行封堵,满足二级焊缝要求。

2、钢管混凝土组合柱施工技术

2.1施工工艺原理

钢管砼组合柱施工包含钢管吊装、钢筋绑扎、模板支设和砼浇筑、养护等多道施工工序钢管砼组合柱中钢管采用二层或三层一接,吊装钢管临时连接固定采用专用卡具:钢管内砼浇筑施工时,提前在钢管上留设10*20cm浇筑孔砼浇筑完毕及时进行封堵。

2.2施工工艺流程

2.3柱脚施工 

2.3.1柱底板钻孔 

柱底板为圆盘式，用镀锌板制作专用模具，以保证孔位正确，在下好的钢板上覆上镀锌板模具，先冲定位眼，由专人在钻床上钻孔，以保证螺栓孔位置准确。圆钢上车床车制丝扣； 制作专用定位环板，以保证安装精度； 将6根地脚螺栓组成一个整体，以保证安装精度，柱脚预埋锚栓需固定，锚栓根部用定位钢筋将锚栓下部定位成一个整体。 

2.3.2地脚螺栓预埋 

首先需要复合土建单位给出的标高线和中心线；根据进度要求分流水段预埋；将已经预制好的每组地脚螺栓按轴线和标高进行预埋，遇到梁钢筋干扰时，可以采取将钢筋局部搬弯的方式处理；地脚螺栓安装完毕，利用8号铅丝与钢筋临时固定，固定完毕后，必须复测轴线和标高，并检验螺栓的垂直度是否符合要求； 复测合格后，将地脚螺栓与钢筋进行焊接固定，避免因为浇注砼振捣将地脚螺栓位置移动；在砼浇注完成并振捣完毕，再次检验地脚螺栓位置是否偏移，标高是否变化，螺栓垂直度是否改变等，如果误差超过要求，调整地脚螺栓位置。

2.4钢结构工程

2.4.1第一截钢管柱的安装 

地脚螺栓已经预埋并验收合格；钢管柱的地脚板和肋板已经焊接完毕并验收合格；在柱底板上弹出中心线，并在预埋螺栓处也弹出定位中心线；将下部调整螺母和垫板调整至所需标高，并保证6个垫板在同一标高处；搭设临时固定钢管柱和摘勾用的脚手架；用塔吊将构件吊至需要安装的位置，缓慢降落至地脚螺栓上表面200-300mm范围，两人扶住并推移钢管柱，由信号工指挥，慢慢降落并对准地脚螺栓，将地脚板的中心线与地脚螺栓的中心线重合，盖上垫板，初步拧紧螺母，只有当柱底螺母拧紧并将钢管柱临时固定以后才能将塔吊移开吊装下一根钢管柱。标高和垂直度调整：在钢管柱两侧90度方向挂大线坠，用调整螺母调整标高和垂直度；垫板焊接：当标高和垂直度调整到规范允许误差范围内时，可以将上部螺母拧紧，再次复测标高和垂直度误差，合格后，可以进行垫板焊接；焊接完毕，经验收合格后，可以进行下道工序即钢筋绑扎施工； 

2.4.2钢管的吊装及临时就位 

根据现场钢管长度采用二层或三层一接，吊装临时固定采用专用卡具。

2.4.3下环板及螺栓固定 

接高钢管柱前，将下端卡具圆环固定在已经安装完毕的钢管柱上，位置要适宜，距柱端400mm；将螺栓用上下螺母固定在下环板上；将上环板固定所用的下螺母拧至需要的位置，且保证四个螺母的标高相同。 

2.4.4上环板固定

将上部卡具圆环初步固定在要安装的钢管柱上，位置要适宜，距柱端400mm。 

2.4.5钢管吊装

钢管采用塔吊进行吊装。

2.4.6钢管的临时固定

用塔吊将构件吊至需要安装的位置，由信号工指挥，慢慢降落并对准螺栓；将上环板缓慢落至螺母上，将上环板拧紧并初步拧紧螺栓的上螺母。 

2.4.7垂直度控制

为保证吊装垂直度满足要求，提前在钢管上两个方向上焊接两根直钢筋，采用挂大线坠方式进行垂直度控制，通过调整专用卡具下螺母来调整垂直度， 调整完毕后将上螺母拧紧，再次复测垂直度和间隙，并且在两个方向上再次采用经纬仪来检查垂直度，满足要求后，就可以将塔吊摘钩，吊装下一根钢管柱。

2.5钢管连接固定 

钢管连接固定采用加内衬管焊接的方式。选择合适尺寸的内衬管，再进行机加工；采购外径略大于所需外径且壁厚较厚的内衬管，机加工至所需外径和壁厚。根据无缝管的外径和壁厚来选择内衬管，内衬管与无缝管内壁的间隙预留2mm左右为宜。

2.5.1焊机选择

由于焊缝质量要求比较高，为二级焊缝，采用二氧化碳保护焊焊机焊接，二氧化碳保护焊焊机焊接，穿透能力强，焊渣几乎没有，可有效保证焊接质量。

 等直径钢管接长时采用等强度坡口对接焊缝，焊缝质量不低于二级标准。在钢管连接处设置管壁t=6mm的内衬管作为现场环形焊缝的背衬。焊接前先将接口位置的油污、锈蚀及其他赃物清除干净，打好坡口角度，调整好钢管垂直度；钢管现场采用二氧化碳保护焊焊接时，控制好电流强度大小，尽可能减少焊接残余应力和残余变形。

2.5.2焊接注意事项

除焊工水平以外影响焊接质量的最关键因素是大风天气和雨雪天气，雨雪大风天气不适宜焊接作业，当工期较紧必须焊接作业时，必须采取防风和防雨雪的措施后才能焊接作业，并应预热。

2.6钢筋工程 施工顺序

立柱筋→套箍筋→连接柱筋→画箍筋间距→放定位筋→绑扎钢筋→绑扎垫块 

2.7混凝土工程 

2.7.1管内砼浇筑 

管内混凝土浇筑采用侧壁开孔手工振捣的方法，当钢管采取两层一接时，在钢管中间层板上1m处开设10*20cm砼浇筑口；当当钢管采取三层一接时，在钢管中间两层分别板上1m处开设10*20cm砼浇筑口，并在此浇筑口插振捣棒振捣密实。浇筑完毕后，及时进行封堵，采用二氧化碳保护焊焊接。

2.7.2砼浇注标高的控制

砼浇筑前，确定砼浇注高度，在每层钢管根部上开设2cm的观察孔和排气孔，进行标高控制。在安装钢管前在规定的标高位置上开设10*20cm砼浇筑孔，保证钢管内外砼同时浇筑。

2.7.3钢管内砼浇筑 

应先浇注10到20cm的与砼强度等级相同的水泥砂浆，保证混凝土浇筑密实。浇筑半层时从浇筑孔内插入振捣棒进行振捣，以此进一步让砼达到密实。第一次浇注至梁底，待核心区钢筋和模板施工完毕后，再进行浇注，管内砼浇注至板顶标高处。 当该层砼浇筑完毕后，将原浇筑孔切割下来的钢板采用二氧化碳保护焊的方式将该浇筑孔封堵，并进行探伤试验，保证满足二级焊缝的要求；最后一层采用立式手工浇捣法。直接从钢管顶部进行浇注砼，从钢管顶口直接插入振捣棒进行振捣。 

2.7.4管外砼浇筑 

设计要求管外混凝土需在管内混凝土初凝前，进行管外混凝土浇注，浇注时应用振捣棒振捣密实，拆模后采用塑料薄膜布包裹进行养护。

3、结束语

钢管混凝土组合柱施工技术施工工艺方便快捷,质量安全有保证，加快了施工进度,应用必将越来越广泛。

参考文献：

[1]超高层钢管自密实混凝土顶升法施工技术[J].王丽.科技致富向导.2015(06)

[2]超高层钢管自密实混凝土顶升法施工技术[J].门坤鹏.科技创业家.2014(09)

[3]超高层钢管自密实混凝土顶升法施工技术[J].牛志平,彭世发,朱文生,王瑾.建筑技术.2013(01)