钢柱柱脚二次灌浆施工方法研究

钢柱柱脚二次灌浆施工方法研究

刘永永  张高强 赵朝朝 畅勇博

陕西建工第一建设集团有限公司第二公司 陕西 西安710000

摘要：新建钢结构工程近年来越来越多，国内钢结构的施工水平有了很大提高，但在施工过程中还存在一些亟待解决的问题，本文结合工程实际，结合参与工程施工的作者，针对施工过程中二次浇灌层混凝土灌注钢柱柱脚底板下的不密实的问题研究。钢结构能够极大的减少混凝土柱的用量，提高建筑物的力学性能，因此得到了广泛的应用。钢筋混凝土复合结构可以大大减少混凝土柱的数量,改善建筑物的力学性能,本文研究了二次灌浆施工在钢筋混凝土钢管柱柱脚与筏板基础连接节点应用,以确保其强度和技术质量。

关键词：钢管柱柱脚；二次灌浆；密实性；施工方法

在钢结构建筑物中，钢柱柱脚作为上部钢结构与混凝土基础的重要连接，承担着将上部荷载传递到基础的作用。施工工艺流程和标准存在一定的随机性，在施工中，二次浇灌层混凝土钢柱柱脚底板下的灌注不紧密，不平整，开裂问题，一直没有得到很好的解决，为保证本工程钢柱脚灌浆的密实性，采用试验的方法、施工工艺验证施工方案的可行性，并较好的解决了施工中出现的问题，针对这一问题从灌注料的选用和施工工艺展开研究。以此提高柱脚灌浆施工效率、提升工程质量、降低质量风险、达到降本增效的目标。该项目占地300亩，总面积为154100.33平方米,包括工业厂房及配套用房，共25栋。地上4层,地下1层,建筑高度：23.75米，钢柱截面尺寸1100*1100mm，门式钢构、钢框架柱脚1200余个，柱脚与钢结构之间的混凝土基础用于二次灌浆工程，其中专用灌浆材料A50，Ⅱ类水泥基灌浆料。

一、施工过程中的重难点

项目矩形柱脚的尺寸大,柱的直径可达1100mm,二次灌注高度只有50mm,结束安装柱脚后投入灌浆,灌浆的宽度为800mm,如何保证柱脚灌浆材料的硬度是夏季施工项目的难点之一,天气炎热,日温超过30℃,对钢结构厂房柱脚灌浆的解决高温影响是最困难点。高灌浆料流动性,钢柱难度支撑大,选择合理高效的模板支设是技术难点之一。由于人工灌浆施工周期长,连续灌装不良,流动性灌浆料较快衰减,如何能保证材料在有限的时间内灌注,也是施工的关键之一。

二、施工准备

1.现场准备。（1）浇筑完毕基础混凝土后，混凝土凿除表面浮浆、石子松动等，将清理干净表面的杂物。（2）已安装钢柱就位，将钢柱标高、平面位置、垂直度等并按设计要求调整到位。（3）柱脚底板上、下螺栓均终拧完成。根据图纸要求计算每根钢柱的灌浆料,并准备足够的灌浆料。施工技术人员熟悉图纸和具体要求,掌握灌浆部尺寸的细节。施工前,管理层和施工人员应进行技术确认。灌浆料工作所需的由主管部门进行测试,并报告测试状态。

2.准备材料。对于该项目的二次灌浆料,使用了早强加固型的灌浆材料A50，Ⅱ类水泥基灌浆料。早期强度:1-3天240 MB/秒的低压，抗压28天260-80Mpa强度，微膨胀性:二次灌浆后确保设备与基础紧密接触，不会产生收缩现象；高自流性:填充所有间隙以满足本装置的二次灌浆；强耐久性:疲劳试验经过数百万次、冻融循环实验50次的无明显强度变化，强度在30天内机油中浸泡从而大大提高了强度；可在冬季使用:可于摄氏-10C(度)温度下作业，保暖养护温度低注意，否则会产生前期凝固缓慢等。

三、工艺流程

施工准备→支模→灌浆料配制与搅拌→重力灌浆→收面→拆模→养护

1.养护用品及准备搅拌器、灌浆、模板。24h灌浆前灌浆空间清理，不得有杂物、浮浆、浮灰，并应在油污和脱模剂前向混凝土表面提供充分的湿润1h，以去除积水。

2.根据灌浆施工图结构设置模板，并使用水泥、胶带和其他接缝防止模板与设备底座之间的水平距离离应在100mm控制左右，为了协助施工，当灌溉中出现灌浆时，模板的顶部高度应高于设备底座的顶面50mm，应及时处理跑浆。

3、浆料配制按12-14%的标准加水搅拌，建议用于机械搅拌，在人工搅拌时，搅拌时间通常为1-2min，必须先加入三分之二的用水量，然后再加入至均匀搅拌中，以确保材料在现场使用后40min内将料用完，严禁加入外加剂、外掺料

4. 二次灌浆时，必须在一侧或相邻一侧灌浆多个点，直到另一侧溢出，以帮助灌浆排出气体。不得同时从四面灌浆，开始灌浆后，必须继续进行，灌浆时间并尽快缩短，在此过程中，如有必要，禁止振捣，使用灌浆助推器将灌浆料沿灌浆层底部推动。基础设施灌浆建成后，严禁层中、上部推动灌浆保证均匀性灌浆层，3-6h应在灌浆后边缘外切45度，才能在自由端产生裂缝。如果不能切割边缘，则在灌浆层厚于150mm时，必须在将灌浆层表面3-h后用抹刀压光在灌浆后，以防止出现温度裂缝

5.养护，灌浆完毕后30min内加盖湿草帘或岩棉被,湿润并保持。冬季施工时,还应符合养护措施<<钢筋混凝土工程施工及验收规范>>(GB50204)的有关规定。达到拆膜灌浆料时间后，设备安装,时间具体参见“拆膜和养护时间及环境温度的关系表”

四、技术解决方案

1.如何保证灌浆过程隐蔽部位的密度;(1)灌浆料特性和顺序的控制:灌浆料良好的流动和膨胀性,有助于控制正确的减气剂和合理的浇筑顺序，灌浆顺时针一侧沿着。不能同时灌浆两或四侧，请按顺序开始,并尽可能浇灌时间缩短。（2）在灌浆过程中,高度大于10mm钢柱柱脚面,气泡由自身的重力去除。

2.如果灌浆过程中温度过高,应根据施工工艺将局部温度控制在>35℃,在灌浆前24小时采取覆盖措施,避免直接暴露在阳光下;采取适当的冷却措施(冷水,冰敷等)。混凝土表面的接触温度不超过35℃,不超过30℃浆体浇筑。

3.灌浆料如何确保在有限的时间内灌注。(1)拌制灌浆料位置应接近独立钢柱的位置,以减少物料的运输时间。(2)将灌浆料拌制好后倒入现场灌浆料斗装置中中,并导管流入指定的位置。(3)灌浆中可用于引流钢条,灌浆料以加运动速度。

五、二次灌浆有哪些注意事项

一旦合格检测调整后,二次灌浆应尽快进行。二次灌浆主要起到垫板防止松动作用,一层用于固体铁垫,另一层用于承受负荷,以提高设备的稳定性。为了用较小的空间二次灌浆层的低高度,所选的无收缩灌浆料应大于300mm流动度,竖向膨胀应大于或等于0.02%。

1.检查垫铁和地脚螺栓。检查垫铁并记录每个垫铁特性,数量和位置,以确保每个垫铁满足要求并正确组织。然后用锤子敲打垫铁,以确保紧密接触点，检查松动情况，用扳手地脚螺栓检查，应一致紧度是否有松动。

2.检查基础。地面应检查麻面,铲除干净油污混凝土,基础面应清洁,孔和凹处积水应清洁。

3.全面复查设备安装精度。检查设备的所有中心点是否根据基线两端的参数正确设置,以及线和中心点是否在中心线上，确保中心标板上设备中间的安装基线。高度检查:对平尺、水平仪、钢板尺及量杆高度进行全面检查,特别是标高面检查;为了确保高度计的校准和准确性,必须使高度水平与表面尺寸相匹配。

钢管柱与基础筏板的二次灌浆的关键,但由于钢柱的隐蔽性,施工的技术难度越来越明显。结合实际工程实例,探讨了柱脚与筏板与连接节点之间的二次灌浆设计方法,分析了施工难点,总结了施工二次灌浆技术,为类似项目提供了经验。

参考文献：

[1]胡浩．超高层建筑施工[M]．北京：中国建筑工业出版社，2021．

[2]张琳．广州东塔超大截面钢柱柱脚灌浆施工技术[J]．施工技术，2021，43（9）：1~4．

[3]姜志忠．柱脚二次灌浆施工方法研究[J]．施工技术，2021（15）：193~195．

[4]王波诚．超高层钢结构支撑架柱脚底座施工技术[J]．施工技术，2021（8）：38~40．

[5]程鹏．浅淡钢管混凝土巨柱柱脚与筏板混凝土基础连接节点二次灌浆质量控制[J]．施工技术，2021（12）：372~375.