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扬州火车站钢管混凝土施工工艺

分类:推荐论文 时间:2021-04-21 13:57 关注:(1)

  扬州火车站钢管混凝土施工工艺

  陈允

  江苏扬建集团有限公司江苏省扬州市225000

  摘要:介绍了钢管混凝土结构的优点,结合具体工程实例,探讨了钢管混凝土结构施工的具体过程以及管内混凝土质量的检测。为钢管混凝土结构施工积累了经验。

  关键词:钢管混凝土,混凝土浇筑,混凝土检测

  1. 概述

  钢管混凝土是一种钢管与混凝土的组合结构,钢管内的混凝土在压力的作用下受到钢管的约束,其工作性能发生了质的变化,不但能提高承载力,而且还增大了混凝土的极限压应变,具有良好的塑性和延性。扬州火车站建筑面积22000m2,由一栋二层主楼和东西两侧附房组成,二层主楼采用钢管混凝土柱。钢管混凝土柱由24根Φ1300mm钢管壁厚为24mm的主要受力钢管和8根Φ400mm钢管壁厚为12mm的辅助受力钢管组成。

  2. 钢管结构施工

  2.1钢管柱的设计要求

  每根钢管柱均由基础节和上层节两部分组成,其中主要受力钢管柱长度为21.6m,其基础节长6m,上层节长15.6m;辅助受力钢管柱为斜钢管柱,总长为11m,其基础节长3.6m,上层节长为7.4m。钢管采用Q235-B钢材,焊缝与母材等强,焊缝质量等级为一级。

  2.2钢管柱的制作

  钢管柱均由钢结构加工厂进行制作。按基础节和上层节两段分别进行加工,经检查合格后运至施工现场进行开孔、吊装。

  制作好的钢管柱进入现场后应对钢管柱进行严格的检查,精确测量钢管的长度及失圆情况,查看钢管的加工误差,掌握钢管的技术参数、材质、坡口位置、方向。检查钢管柱上开孔的数量、位置及尺寸是否正确。

  2.3钢管柱的吊装、拼接

  2.3.1钢管柱的吊装分为基础节吊装和上层节吊装。根据现场实际情况、构件重量及机械性能,选用一台25T汽车吊安装基础节钢管柱,选用2台50T汽车吊安装上部节钢管柱。

  2.3.2基础节钢管柱浇筑在基础承台中,因此对基础节钢管柱的安装精度要求较高。在基础节的下部设置基础节支架(见下图),便于对基础节的安装进行调节。通过吊车将钢管柱吊起,慢慢放到基础节支架上。通过支架上的定位铁板固定钢管柱的位置,使钢管柱柱身中线对准中线。调节支架到钢管柱的水平及垂直达到要求,将钢管柱基础节与支架进行焊接。

  2.3.3基础节施工完毕后,通过汽车吊将上层钢管柱吊装就位,在钢管柱柱顶的四个方向用钢丝绳加螺栓作临时固定,斜钢管柱在倾斜方向搭设支撑托架,以控制倾斜角度。钢管柱吊装就位后,架设两台经纬仪进行垂直度的校正。在钢管柱的倾斜方面,架设两支螺旋校正器校正钢管柱的垂直度。

  2.4与钢管柱相连的水平结构施工

  与钢管柱相连的水平结构有劲性混凝土梁和钢筋混凝土梁两种。

  2.4.1劲性混凝土梁中的工字钢梁分成两节进行吊装。工字钢梁的腹板通过M27摩擦型高强度螺栓与钢管柱上的节点板相连,工字钢梁的翼缘与钢管柱壁通过熔透对接焊连接。

  2.4.2混凝土梁中的承重销腹板穿过钢管柱后以两面角焊与钢管外壁相连接,承重销上下翼缘板与钢管壁通过熔透对接焊连接。

  2.4.3劲性混凝土梁与混凝土梁中的钢筋穿过钢管柱后与24mm厚度的钢板进行穿孔塞焊,并紧贴于钢管表面。

  3.钢管柱内混凝土施工

  3.1钢管内混凝土浇筑施工方案的选择

  钢管内的混凝土浇筑方法一般有两种。一种为泵送顶升浇筑法,一种为高位抛落免振捣法。由于本工程中钢管内的混凝土需要与水平结构一同分层浇筑,因此只能采用高位抛落免振捣法进行施工。

  高位抛落免振捣法是利用混凝土从高空顺钢管下落时的动能达到混凝土密实的目的。高位抛落免振捣法的施工方法简易可行,保证质量。但采用此法时为了满足动能要求抛落高度限于4m及4m以上,小于4m时必须进行振捣。同时还应做混凝土的配合比实验,满足高空抛落不离析的要求。

  3.2混凝土配合比设计

  钢管柱内混凝土采用C40补偿收缩混凝土,施工前根据设计强度等级进行了试配,配合比设计除应满足设计强度等级,还要考虑混凝土塌落度选择、外加剂及外掺料的实际工作效果。C40补偿收缩混凝土配合比见表1

  表1C40钢管柱混凝土配合比

  混凝土强度等级 材料用量(kg/m3) 塌落度

  (mm)

  水泥 水 砂子 石子 JM-6外加剂 粉煤灰

  C40补偿收缩混凝土 420 184 740 1096 33 45 140-160

  经过检测混凝土强度达到设计要求。其胀缩实验结果见表2

  表2C40钢管柱混凝土膨胀(收缩)率(×10-4)

  混凝土龄期 1d 3d 7d 14d 28d

  C40混凝土收缩率 0.09 0.10 1.03 1.45 1.89

  混凝土的收缩一般包括两个部分:一是水泥水化后体积减小引起的化学收缩,另一部分是失水引起的胶体体积改变的失水收缩。对于钢管混凝土而言,仅管顶部分敞开其他部分都是封闭的,失水表面相对于其他混凝土要小得多,因此由于失水造成的混凝土的收缩要比其他混凝土要小的多,但也存在失水收缩。实验结果表明混凝土的收缩值比正常条件下的混凝土收缩值减小约3倍。

  3.3钢管柱内混凝土浇筑

  钢管混凝土浇筑前,应先浇筑一层和混凝土等级相同的砂浆100mm~200mm,以防止混凝土弹跳。

  钢管柱内混凝土浇筑采用商品混凝土,严格按照实验配合比进行配料。混凝土运到施工现场后用汽车泵进行浇筑,浇筑过程中汽车泵泵管的端部应尽量靠住钢管混凝土内壁使得混凝土沿钢管内壁滑落,这样可以防止混凝土离析,同时使其动能达到混凝土密实的要求。当距离钢管上部小于4m时,混凝土浇筑入钢管后要进行振捣,以达到密实度的要求。

  由于钢管柱上部高度为15.6m分为两次浇筑,首次浇筑的混凝土振捣高度达到12m,振动棒的长度不够,采用麻绳系住振动器伸入管中。同时放入带有防护网的灯具进行照明。钢管内的混凝土浇筑工作要连续进行,必须间歇时,时间不应超过混凝土初凝时间。

  为了保证柱内混凝土浇筑的密实度,派专人用木锤敲击钢管,根据声音判断管内混凝土是否密实。为了保证柱内混凝土的浇筑高度符合要求,在钢管柱上预先开设观察孔,以判断管内混凝土的浇筑高度。当混凝土浇筑到与水平结构相连的位置时,派工人用振动棒振动管外钢筋,引起管内钢筋共同振动,以提高梁柱节点混凝土的密实度。同时管内混凝土的浇筑高度应超过梁柱节点1.5m~2m,通过混凝土的自重以提高梁柱节点混凝土的密实度。

  3.4混凝土质量检测

  钢管内混凝土浇筑属于隐蔽工程,为了确保混凝土的施工质量,混凝土浇筑完毕后应对钢管混凝土构件抽样进行超声波检测。因钢管混凝土是钢管与混凝土的组合结构,当超声波通过构件时,其通过的声速、振幅、波形等参数的变化与管内混凝土的密实度、均匀性和局部缺陷的状况有关,所以可以用超声波来检测混凝土的缺陷和强度。经对现场4根柱进行检测,强度及密实度符合设计要求。混凝土内部无夹层、空洞等缺陷。

  4.结语

  近20年来,钢管混凝土结构已经得到了广泛的应用,尤其在高层建筑结构和大跨度结构中。扬州火车站工程由于采用了钢管混凝土柱和劲性混凝土梁结构使得柱子的间距达到16.8m,此外与使用钢筋混凝土结构相比钢管混凝土结构在缩短施工工期与节约工程造价方面也具有明显的优势。

  参考文献

  【1】 魏加志,钢管混凝土施工有关问题的探讨[J]四川建筑,2006,(4)

  【2】 程波,超生法检测钢管混凝土缺陷的研究与工程应用[J]混凝土,2008,(4)

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