确保泵送顶升钢管混凝土柱施工一次成功率

确保泵送顶升钢管混凝土柱施工一次成功率

董森武帮成张晶楠张永良刘化锡

中建八局第一建设有限公司济南250000

摘要：某工程整体用钢量约1.5万吨，主要截面形式为：十字柱、圆管柱、H型钢柱、H型钢梁、箱型梁、环形桁架、钢连廊、裙房屋面桁架等部分构成。钢结构主要材质为Q345B、Q345GJ-C、Q420B。最大板厚为50mm，整个项目总用钢梁量约1.5万吨，高强螺栓约12万套，钢筋桁架楼承板约12万㎡。钢管柱直径较大，混凝土强度高，泵送难度大

关键词：超高层；钢管柱；自密实混凝土

一、工程概况

某工程建筑面积25.38万㎡，总工期879天；塔楼建筑总高度为339m，塔楼地上69层。主要功能为高端办公和五星级酒店。

项目整体用钢量约1.5万吨，主要截面形式为：十字柱、圆管柱、H型钢柱、H型钢梁、箱型梁、环形桁架、钢连廊、裙房屋面桁架等部分构成。钢结构主要材质为Q345B、Q345GJ-C、Q420B。最大板厚为50mm，整个项目总用钢梁量约1.5万吨，高强螺栓约12万套，钢筋桁架楼承板约12万㎡。外框钢结构由圆管柱和H型钢梁组成，分布于主楼F01～屋面层，钢管柱主要截面为：Ф1900×35mm、Ф1800×40mm、Ф1700×32mm、Ф1600×28mm、Ф1500×50/25mm、Ф1400×25mm等。

二、选择课题

理由一：施工条件苛刻

此次需要顶升的钢管柱具有大直径（最大直径1.9米，顶升时压力极大），混凝土强度高（C60混凝土，塌落度及泵损等指标很难控制），一次性顶升高度高（最高一次顶升高度达到21.5米）等特点。

理由二：施工需求

超高层项目施工工期紧，核心筒最快3.5天一层，钢管柱顶管混凝土如果无法正常浇筑，将影响后续钢结构钢管柱焊接及水平板的混凝土浇筑工作，核心筒和外围钢结构按照规范要求高差不可以超过80米，从而影响核心筒的结构施工进度，业主要求在2017年12月底前完成核心筒的结构施工工作，故目前急需解决大直径高强超高钢管混凝土施工难题！

三、现状调查

小组聘请有关专家召开了专题讨论会，对泵送顶升钢管混凝土施工进行分析，此方法技术含量高，由于采用了从跟柱根向上顶升逆向浇筑混凝土方法，可以依靠顶升挤压自然密实。

讨论组根据经验提出以下问题：

1、混凝土可泵性不良

2、顶升过程中断

3、标高控制不好

4、钢管柱接头焊接有缺陷

2017年5月，考察了外公司的现场钢管柱混凝土顶升工作，QC小组成立后，我们根据外公司的现场顶管施工时出现的问题完成下列调查，统计如下：

由排列图可以看出，顶升过程中断和混凝土可泵性不良，是影响泵送顶升钢管混凝土施工质量的关键因素。

四、确定目标

通过现状分析，结合目前我们项目实际情况，小组将活动目标确定为：确保泵送顶升钢管混凝土柱施工一次成功，质量合格率100%。

1.可行性分析

1）项目为局、公司重点关注项目，并立项为中建总公司和中建八局科技开发项目，故局、公司对项目科技创新支持力度大，且局总部、公司混凝土专家作为专家指导，可提供强大的技术支持。

2）本小组有一定的QC活动经验和技术、质量、创新管理能力，多人参加过去年的QC活动，并获得优异的成绩。

3）国内外有混凝土向下输送案例，可借鉴参考。

五、原因分析

针对活动目标及上述出现的施工质量问题，结合现场调查获得的相关信息，QC小组对影响因素进行了分析和讨论，对分析出的各种因素汇总后绘制了影响“顶升过程中断”和“混凝土可泵性不良”的因果图：

六、实施对策

制定对策后，QC小组进行了具体布置落实，对人员进行分工，实施对策表中的各项措施：

实施一：结合实际情况编制施工方案

由技术负责人邀请专家及QC小组成员召开专题会，研究制定施工方案，确定最佳方案，其工艺流程如下：

泵送顶升钢管混凝土时，严禁使用任何振捣机具。当混凝土从钢管顶部观察孔溢流满出后，保持稳压停止泵送5分钟后方可插入止回阀的阀板

实施二：根据实际情况合理布置管道，可靠联接、固定

1、泵机停放位置按混凝土管出口与浇筑钢管最近距离不得小于9米，以减弱混凝土回流的冲击了；

2、各管路保证联接牢固、稳定、严密，弯管处加设固定点，以免泵送时管路产生摇晃、松脱；

3、泵机3-5m处的输送管路浇筑一个体积为1立方的混凝土基座固定输送管，以吸收泵送混凝土流动时的反作用力，使泵机平稳和减少输送管路的振动。

实施三：合理选择机械设备

1、选用浇筑主楼混凝土所用的高压泵车，混凝土管出口压力必须保证大于16Mpa的输送泵。

实施四：配合比设计

1、为满足可泵性要求，使配合比达到最佳状态，采用双掺设计，在塑性混凝土中同时掺加减水剂和膨胀剂，从而满足泵送要求

2、水泥为52.5普通硅酸盐水泥，水胶比小于0.45，胶凝材料用量控制在400~550㎏/m?，采用硅灰。

3、细骨料采用级配Ⅱ区的中砂，含泥量和泥块含量不大于3.0%和1.0%。

4、粗骨料采用连续级配或者两个单粒径级配搭配，最大公称粒径不得大于20mm

5、要求泵送顶升钢管混凝土的保塌时间必须大于4小，塌落扩展度达到SF2标准；扩展度损失2h不大于50mm，浇筑前不得小于650mm；塌落度损失1h不大于10mm

七、效果检查

1、混凝土质量采用敲击法进行检查；还采用了应力波脉冲反射波法和直达波法对钢管混凝土完整性进行了检测，无缺陷部位。

2、本次QC活动，在确保钢管混凝土柱质量的前提下，采用泵送顶升施工技术施工，所有22颗钢管柱（直径1.9米的8颗，直径1.2米的14颗，共计800方混凝土）在26小时内完成；与传统施工工艺对比可缩短工时10倍多，施工用工少，作业效率高，缩短施工工期没有对主楼核心筒混凝土施工造成影响，收到业主的高度赞扬，取得了良好的社会效益和经济效益。

八、巩固措施

1、为巩固已取得的成果，将实施中行之有效的措施纳入企业标准，编制了泵送顶升钢管混凝土柱企业工法，在今后类似的工程中贯彻执行。

参考文献

1钢柱混凝土顶升施工技术研究与探讨-葛立杰-《工程技术:全文版》

2望京SOHO-T3标段钢管柱混凝土顶升施工技术-张陆凯-《建筑技术开发》

3钢管混凝土柱泵送顶升混凝土施工技术-赵巨海，张凤敏-《建筑技术》

4天津津塔钢管柱内顶升混凝土浇筑试验研究-高华杰，杨耀辉，王岩-《施工技术》