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钢管柱內灌混凝土施工工法 .doc

钢管柱内灌混凝土施工工法

中铁二局集团建筑有限公司

在城市建设发展过程中，钢结构建筑得到快速发展，为提高结构刚度，设计有钢管柱内灌混凝土，传统钢管柱内灌混凝土施工工艺主要可采用常规人工振捣法、高位抛落无振捣法和泵送顶升法。人工振捣法无法对钢管底部进行振捣，影响了工程质量，要分层振捣均匀用时长，加大工作强度，减低工作效率；高位抛落无振捣法混凝土下落的过程中容易离析，对混凝土自身的要求高，且要求周边有现成道路用于架设汽车泵；泵送顶升法需要特制或采购非常规的机械、机具、构件等。以上三种钢柱内灌混凝土施工工艺都存在一定弊端，不适用于本工程。我们科研小组将“钢柱内灌混凝土施工方法”作为本次活动课题。综合考虑以上三种施工工艺，结合中铁二局集团建筑有限公司中铁佰分之一摩都项目实际情况，提出人工无振捣法，并实际运用于中铁佰分之一摩都项目商业体验中心工程。

此钢管柱内灌混凝土施工工法采用人工无振捣法，与其它施工工艺相比，主要有如下四个特点：

1、本工法选用自密实混凝土，操作方便13人工成孔灌注桩技术交底记录，无需振捣，混凝土浇筑密实，成型质量好，工作效率高。

2、搭设型钢操作平台作为浇筑混凝土和检查验收安全平台，操作安全方便，无需重复搭设钢管操作平台，节约钢管、扣件等材料，减少施工成本。

本工法适用于多层、高层钢管柱内灌混凝土结构工程。

4.1型钢操作平台原理

由于钢柱高度高，施工作业区域狭小，本工程采用特制的型钢操作平台浇筑内灌混凝土。

4.1.1型钢操作平台构造原理

型钢操作平台由操作平台、U字型支撑体系组成。采用电弧焊的焊接方式，将70*4角钢焊接成U字型支撑体系；将C32钢筋间距200mm焊接在U字型支撑体系下侧，满铺木胶合板作为操作平台。

4.1.2型钢操作平台使用原理

在U字型支撑体系外侧四角处焊接A20钢筋吊环，作为型钢操作平台起吊点；在U字型支撑体系内侧焊接三个C32钢筋挂钩。利用塔吊将型钢操作平台吊运至要浇筑内灌混凝土的钢柱上，挂钩挂设在钢管柱壁上，检查挂设牢固后方可上操作平台施工，操作人员必须规范佩戴安全带。

4.2 自密实混凝土原理

结合工程情况未防止钢管柱底部振捣不到位，影响了工程质量，经与建设单位、设计单位沟通，商议决定采取三根钢柱分别浇筑普通混凝土、细石混凝土、自密实混凝土进度对比试验，经过对浇筑过程及浇筑后的成品质量观察，共同决定钢管柱内灌混凝土均使用自密实混凝土，混凝土强度按原设计要求执行。自密实土可在自身重力作用下，能够流动、密实，同时获得很好均质性，并且不需要附加振捣，保证混凝土良好地密实，同时提高生产效率。

5.施工工艺流程及操作要点

5.1.1型钢操作平台制作流程

原材进场→号料→气割→拼装→焊接→矫正。

5.1.2钢管柱内灌混凝土施工流程

按图纸要求焊接组装型钢操作平台→利用塔吊将型钢操作平台放置到位→确保三个挂钩全部挂设牢固→检查操作平台稳固性→浇筑混凝土→利用塔吊将型钢操作平台吊运至下一个待浇筑混凝土钢柱上安装。

5.2.1型钢操作平台加工大样图

5.2.2型钢操作平台制作加工

连接前，检查核对材料，在材料上划出切割位置。下料用氧割，连接时，角钢之间采用电弧焊焊接连接，要求在下料时必须先量再割，保证焊接良好，固定受力。

选用70*4角钢作为横梁、立柱，按图纸要求焊接组装成U字型支撑体系。将C32钢筋间距200mm焊接在U字型支撑体系下侧，满铺木胶合板作为操作平台。用A20圆钢做吊环，焊接于U字型支撑体系上部角钢位置，安放在U字型支撑体系四个角上，以方便吊装施工。用C32钢筋做挂钩，焊接在U字型支撑体系上部角钢位置，安放在U字型支撑体系三个角上，以方便挂设在钢管柱上施工。

5.2.3型钢操作平台吊装

主体结构施工时，待钢柱、钢梁安装完成并校准完成后，方可吊装型钢操作平台，浇筑钢管柱内灌混凝土。吊装时，利用平台四角的吊环将平台吊至钢柱上，然后缓慢就位，慢慢放下平台，将挂钩挂设在钢柱柱壁上，调整平台，确认安装稳固后，松去塔吊吊绳。

图 5.2.3型钢操作平台吊装就位

5.2.4 浇筑钢管柱内灌混凝土

型钢操作平台作为浇筑钢管柱内灌混凝土的操作平台，为操作人员带来极大便宜。用塔吊将自密实混凝土吊运至钢管柱上部，操作人员在操作平台上浇筑混凝土。

图 5.2.4浇筑钢管柱内灌混凝土

本钢管柱内灌混凝土施工工法所有材料为C30自密实混凝土、70*4角钢、A20圆钢吊环、C32钢筋、C32钢筋挂钩、木胶合板。采用电弧焊焊接而成，所用材料必须符合现行国家规范及标准。以下以制作一台型钢操作平台所用材料机具为例：

8.1 吊装型钢操作平台时信号工、塔吊司机和安装工人紧密配合，由专人进行监督，严格按照操作规程作业，平台上严禁上人堆物。在吊装就位后，要对平台进行验收，合格后方可投入使用，确保安全可靠。

8.2安全部门要对平台定期和不定期的检查，掌握平台的使用、维护情况，要对操作平台进行检查，对不合格的部位进行修复或更换，合格后方可继续使用。

8.3 施工人员必须戴安全帽、系安全带、穿防滑鞋。

相对其他钢管柱内灌混凝土施工工艺，本工法具有良好的环保效益，不仅节约钢管、扣件等材料和非常规的机械、机具等，节约人力消耗，不用振捣混凝土，减少噪音污染。

传统每层每根钢管柱内灌混凝土施工需搭设钢管脚手架操作平台。搭设、拆除时间较长，工期效益差，且搭设钢管脚手架操作平台耗费大量钢管、扣件等材料，成本较高。

以中铁佰分之一摩都商业体验中心为例（钢管、扣件每层周转使用），搭设如下图：

商业体验中心负三层至五层为钢结构，钢管柱内均需浇筑混凝土。

每层每根钢柱所需钢管长度：50m。

每层每根钢柱所需扣件个数：16个。

负三层至五层共有钢柱260根。

一层钢柱总根数：33根。

一层所需钢管总长度：50×33=1650m。

一层所需扣件总个数：16×33=528个。

钢管及扣件租用总天数：20+20+25+15×5=140天

若钢管租金是0.014元/米*天,扣件租金是在0.008元/个*天，钢管、扣件按平均使用量计取，每天租金合计为1650×0.014元/米*天+528×0.008元/个*天=27.324元/天。

整个主体结构施工阶段，钢管、扣件租金为27.324元/天×140天=3825元。

搭设每层钢管脚手架操作平台用工约10工日。

共用工：8工日/每层×150元/工日×8层=9600元。

目前角钢市场价为5000元/吨GB／T 37121-2018 无损检测 工业计算机层析成像(CT)检测用裂纹测试卡，钢筋市场价为4400元/吨。

制作一个型钢操作平台花费：

角钢：0.176吨×5000元/吨=880元。钢筋：0.096吨×4400元/吨=880元422元。合计880元+422元=1302元。

制作一个型钢操作平台人工费：6工日/每层×150元/工日=900元。

综合以上价格，不计人工费搭设钢管脚手架需花费：3825+9600=13425元。

制作型钢操作平台需花费：1302+900=2202元。

可见，商业体验中心钢管柱内灌混凝土采用型钢操作平台施工可以节约4440元，且吊装过程方便，节约工期。所以相比传统的施工工艺有较好的经济性。

钢管柱内灌混凝土施工属于人工高空作业，是建筑施工过程中的重大危险源，在实际施工过程中诸多安全隐患，而采用型钢操作平台安全可靠，安装过程属于整体吊装，在各工种配合施工中，有利于提高施工安全系数，减小安全隐患。采用自密实混凝土不用振捣混凝土多向水泥搅拌桩施工方案，减少噪音污染。