组合式钢管砼柱施工技术.doc

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1、组合式“V”形钢管混凝土柱施工技术摘要 南京奥体中心主体育场26.2M标高以上共有16组32根钢管混凝土柱，每组钢管混凝土有一根垂直立柱和一根斜叉柱。构成组合式“V”形钢管混凝土柱。本文介绍了组合式钢管混凝土柱的钢管下料、加工、吊装和混凝土的高位抛落施工。关键词 组合式钢管、锚接钢筋、相关线、交叉定位，高位抛落1. 工程概况及特点难点分析1.1 工程概况组合式“V”形钢管混凝土柱，位于体育场东区和西区H轴外侧26.2m标高的钢筋混凝土楼面结构以上。斜柱长度从14m-20m，垂直立柱最高约17m，钢管混凝土柱外径1000mm，钢管壁厚18mm。钢管混凝土柱顶部与44.28m标高钢筋混凝土斜梁相交

2、。斜叉钢管与垂直钢管夹角从20度-32度不等。在钢管混凝土柱的根部和顶端，均有锚接钢筋与26.2m楼面结构和44.28m标高钢筋混凝土斜梁相连接。在26.2m标高钢管混凝土柱的根部位置，采用钢板制作“8”字型预埋件作为支承“V”形钢管柱的依托。在44.28m标高斜梁底部采用环形预埋铁件作为“V”形柱顶端焊接固定的依托。组合式钢管混凝土柱的根部和顶端节点见下图所示。1.2 工程特点和施工难点分析(1) 组合式“V”形钢管混凝土柱共16组，分成4种不同尺寸。“V”形柱根部向两个不同方向制作钢管混凝土柱，钢管与楼面“8”形预埋件焊接，是否能顺利进行，取决于“8”字形预埋件的加工精度和安装固定的位置准

3、确。这是组合式钢管混凝土施工重点和难点之一。(2) 在“V”形柱的根部和顶端分别要预先埋入约2.5m长的锚接短钢筋笼，在根部梁柱交汇处和顶端斜梁位置钢筋密集，安装比较困难，特别是安装角度要准，如果钢筋角度稍有不准，将会给“V”形柱钢管安装造成困难。(3) 最大 “V”形钢管柱的斜管重达8.7t，“V”形钢管混凝土柱位于26.2m标高，且“V”形柱位置距平台边缘约13m远，采用多大的机械和什么方法进行吊装，是本工程施工要考虑的重点。(4) “V”形柱根部钢管相关线下料切割和准确制作是“V”形柱加工制作质量的关键，它的加工精度和焊接质量是“V”形柱顺利安装的重要保证。2. 钢管和埋件加工2.1 “

4、8”字形和环形预埋件加工“8”字形预埋件采用20mm厚、边缘宽为200mm的钢板加工成“8”字形，中间为2个圆形相交的孔洞。在200mm宽边缘的钢板下焊接20 =500mm锚筋共54组。锚筋在圆弧方向间距为150mm，在边缘钢板的宽度方向间距为100mm。“8”字形预埋件平面、剖面见下图所示 “8”字形预埋件平面、剖面示意图“8”字形预埋件加工精度要求高，几何尺寸偏差不能超过5mm，平整误差不得超过5mm，水平度误差不得超1/1000，为了确保上属精度要求，预埋件的相关尺寸，采用电脑放样确定。为了防止焊接锚固钢筋时预埋钢板变形。在焊接时利用夹具将“8”字形预埋件的边缘钢板固定在40mm厚的钢板

5、上，在焊接固定锚筋时，采用对称施焊的焊接方法。从而确保了“8”字形预埋件的加工质量。环形预埋件加工时，同样在边缘板上焊接锚筋、中间呈圆孔，主要是边缘板的加工要根据钢管圆柱周边不同位置和不同标高才能确定，下料加工时同样采用电脑放样，确定相关线后再制作加工，制作方法与“8”字形埋件基本相同。2.2 钢管加工钢管外径1000*18mm，委托南京长江制管公司加工。委托加工前提出加工质量要求，钢管进场时组织了严格的检查验收。加工的精度要求是：椭圆偏差不超过5mm，壁厚偏差不超过1mm，弯曲度不超过1mm/m，全长弯曲度不超过10mm。所有焊缝要求全焊透，要求焊口百分之百作超声波无损探伤检测，所有焊口焊满

6、后将高出母材部分打磨与母材齐平，每组钢管制作长度不允许出现负误差。钢管运到现场后，用自制扇形靠尺检查钢管椭圆度，用游标卡尺检查钢管壁厚，用拉线的方法检查钢管的弯曲度，并认真检查拼接焊缝的超声波探伤报告。2.3 “V”形柱根部相关口制作为了确保钢管在吊装时的对准连接，要严格按相关线要求，准确加工制作“V”形柱根部的相关口。相关口制作要求几何尺寸偏差不超过5mm，相关口组合后焊口宽度偏差不超过5mm。“V”形柱根部相关口加工制作见下图所示。相关口制作示意图各相关口采用电脑放样，将电脑放样绘制出的相关线在钢管上反映出来，然后沿相关线进行切割制作钢管的连接段相关口。具体操作方法是，先沿管周将管外圈弹出

7、纵向四等分线，此等分线作为绘制相关线和钢管就位的基准线。以基准线为参照线描绘各相关线。制作时立管三通相关口时，应按负误差控制，才能确保对口焊接质量。3. 组合式钢管混凝土柱钢管安装3.1 吊装方案“V”形钢管混凝土柱的安装标高在26.2m的混凝土楼面结构的平台上，钢管高度17m。吊装高度在40m以上，且“V”形钢管混凝土柱的位置距平台边缘达13m，采用350t-m以上的吊车才能满足吊装要求。经反复研究决定，施工时采用50t-m汽车吊将管件及拔杆垂直运输到26.2m高平台。通过滚杠将钢管滑移到要求安装位置，用三脚架将管件、预埋件装卸就位。采用拔杆进行钢管起吊安装。3.2 钢管吊装3.2.1 预埋

8、件及锚接钢筋安装在浇筑26.2m标高楼面混凝土之前，必须将“V”形柱相应的“8”字形预埋件和锚接钢筋准确安装完毕。首先安装就位“8”字形预埋件，再施工斜柱锚接钢筋，封“V”形柱根部梁的侧模，最后绑扎柱根部的楼板钢筋。“8”字形预埋件就位前在预埋钢板上标注出相互垂直的就位轴线，在楼板的模板上也制作出相一致的轴线，安装“8”字形预埋件经检查核对无误后，通过相近的梁柱钢筋焊接固定。对锚固钢筋的安装，预先用电脑计算放样，在电脑上设计出所有钢筋的位置和安装角度。按电脑设计结果到现场制作安装。要求斜向钢筋与立面夹角必须准确，所有箍筋距钢管内壁为20mm控制。在浇筑楼面混凝土时，必须确保“8”字形预埋件位置

9、、标高的准确和预埋件钢板表面的水平，混凝土振捣必须密实，同时对混凝土浇筑高度严格控制。3.2.2 钢管吊装(1) 立管和斜管分别一次安装就位 采用25m高拔杆先吊装垂直钢管。待垂直立管焊接完成后再吊装斜管。斜管就位的难点是吊起后斜穿2.5m长锚接钢筋笼。施工时采用一个吊钩固定两个吊耳，在下端的吊耳上安装一只可调长度装置(手拉葫芦)。 立管根部也安装一只手拉葫芦，通过手拉葫芦调整斜管的角度，使斜管顺利插入已安装好的斜向锚筋内。 斜管安装见下图所示(2) 钢管安装焊接 焊接前在预埋钢板上预先坡口，对口时将钢管放在“8”字形预埋钢板的圆孔相应位置，使钢管对接准确方便，保证坡口焊的顺利进行。为了防止焊

10、接方法不当造成焊接变形使钢管产生倾斜和偏移。根据环形焊口的特点，采用等宽焊口、相同焊接遍数，相同焊接速度、分段、对称施焊的方法进行焊接。(3) 斜管测量定位 利用电脑模拟试验，将斜管上端中心坐标点引到管外边缘，作为理论定位观侧点，施工时将斜管投影中心线在斜管及楼面弹出，在楼面斜管投影中心线上标出理论观测点在此线上的投影点，并计算出理论观测点到其投影点的距离。在楼面上投影点处画出投影线的垂直线，在垂线上安装全站仪并测出其到垂足的距离，确定理论观测点的视角。在斜管中心投影线上安装径纬仪。利用全站仪控制斜管上下位置，利用经纬仪控制斜管左右位置。 斜管测量定位见下图所示斜钢管测量定位示意图(4) 斜钢

11、管支撑制作与安装 由于斜管较长，在拆除拔杆之前须对斜管进行临时支撑和拉杆固定。在斜管1/2高度位置焊接水平拉杆，变“V”形成三角形。斜管下支撑用2个DN200钢管组成八字形撑脚，支撑位置距管顶不超过6m，确保了浇筑混凝土时斜管的安全与稳定。用钢管作支撑时，钢管与斜管交接处，按相关线切割后进行施焊。在垂直支撑的底部用14mm厚钢板铺设在楼板框架梁位置。在承受支撑力的梁的下层相应位置增加加固支撑，确保楼面结构安全。(5) 上端环行预埋件安装 在垂直立管和斜管安装后，在44.28m标高的斜梁下部安装环行预埋件，使钢管的端部通过环形埋件焊接与混凝土斜梁固定。4. 管内混凝土施工4.1 混凝土等级和配合

12、比设计混凝土等级C40，每m3材料用量为：PO42.5水泥410kg、2.5江砂688kg、5-31.5石子1077kg、JM-8外加剂6.44kg(具有缓凝、泵送和高效增强作用)、水175kg，级粉煤灰50kg、聚丙烯纤维(丹强丝)0.8kg。4.2 管内混凝土浇筑(1) 浇筑方案。采用泵送混凝土输送到位，先浇筑垂直立管混凝土，后浇筑斜管混凝土，直管内混凝土分两次浇筑完成，第一次先浇筑到管顶锚接钢筋以下，然后安装钢管顶端锚接钢筋，进行第二次浇筑到斜梁底部。斜管内混凝土分三次浇筑，第一次浇筑到斜管支撑部位，三天后再浇筑斜管支撑部位到锚接钢筋下的混凝土，然后安装斜管顶端锚接钢筋，再进行第三次混凝

13、土浇筑到斜梁底部。(2) 采用高位抛落振捣法。混凝土用输送泵自钢管上口灌入，用特制的插入式振捣器振实。在钢管横截面内分布三个振捣点，使振捣棒的影响范围全部覆盖管内混凝土面。每次振捣时间不少于60s。由于钢管高度约18m，特制振动棒长度为18m，使管内混凝土能顺利进行振捣。混凝土一次浇筑高度不得大于2m。钢管内的混凝土浇筑工作要连续进行，为保证浇筑质量，操作人员及时在管外用木槌敲击，根据声音判断是否密实。 在浇筑垂直立管混凝土时，混凝土会从斜管叉口进入斜管内，随着立管混凝土的浇筑高度升高，斜管内的混凝土也随着上升，根据施工时用木槌敲击斜管，斜管内混凝土上升到2m左右就基本稳定。待垂直立管混凝土浇

14、筑到梁底后，再进行斜管内混凝土浇筑。 由于混凝土内掺加了外加剂和外掺料，从而改变了混凝土的性能，防止了后期产生混凝土收缩的可能。从而确保了钢管混凝土三向受力性能达到设计要求。5. 结束语(1) 钢管和预埋件，特别是“8”字形预埋件的加工难度和精度要求很高，施工时采用了电脑放样、将电脑放样数据绘制出相关线在钢管上反映出来，从而解决了加工的难点和精度要求。(2) 斜钢管的吊装的难度很大，施工时通过电脑模拟试验，解决了定位困难，并利用全站仪控制斜管上下位置，利用经纬仪控制斜管左右位置，从而解决了斜管吊装定位难的困难。(3) 针对钢管吊装高度在26.2m平台以上，安装位置距平台边缘13m远的条件，采用50t汽车吊把钢管先吊到平台，然后采用拔杆起吊的方法，取得了好的效果，特别是斜管要插入2.5m长的斜向钢筋笼，难度很大。施工时采用一个吊钩固定两个吊耳，通过二个手拉葫芦调整斜管角度，从而巧妙解决了难题。(4) 管内混凝土浇筑采用外掺料和外加剂改善了混凝土的性能。通过高位抛落加人工振捣，确保了钢管混凝土三向受力性能达到了设计要求。 中建八局三公司 程建军 杨中源 周玫生 汪仲琦2003年12月25日【第一作者简历】程建军：1963年，中建八局三公司总工程师，教授级高工，籍贯江苏省泗阳县。