钢管混凝土结构施工技术

徐瑞军

摘　要:介绍了钢管混凝土结构的优势,结合具体工程实例,探讨了钢管混凝土施工方案的选定及方案的具体实施过程,经混凝土质量检测表明强度情况令人满意,混凝土内部无夹层、孔洞等缺陷,积累了钢管混凝土施工经验。

关键词:钢管混凝土,排架结构,施工技术,强度

中图分类号:TU745文献标识码:A

　　钢管混凝土排架结构是随着科技进步而出现的一种新型结构形式。钢管混凝土构件轴心受压时,由于钢管产生紧箍效应,核心混凝土的强度大大提高,而钢管又能充分发挥强度作用,因而构件的抗压强度大大增加;同时由于两种材料同时受力,使得结构构件具有良好的塑性和韧性;与钢结构柱子相比,可节约钢材50%左右,工程造价降低,经济效益显著;钢管混凝土柱与普通钢柱相比零部件少,焊缝少,与钢筋混凝土相比免除了钢筋、模板等工序,施工简便,可大大缩短工期。由于具有以上优异特性,因而广泛应用于单层厂房、多层厂房、高层和超高层建筑、拱桥及地下结构,其中应用最多的是单层厂房结构。

1　工程概况

我单位施工的大连船用柴油机厂加工综合车间工程主、辅跨厂房采用钢管混凝土排架结构。主跨厂房跨度33m,长度144m,柱距12m,采用双肢柱,两端各2根抗风柱,共计30根;柱肢采用<720×8mm钢管,辅杆采用<350×8mm钢管,柱顶标高26m。辅跨厂房跨度18m,长度72m,柱距12m,采用双肢柱,两端各1根抗风柱,共计15根;柱肢采用<500×8mm钢管,辅杆采用<220×8mm钢管,柱顶标高16m。柱间采用剪刀式支撑,牛腿上为钢吊车梁,柱顶承载球形网架及彩钢夹芯岩棉屋面板。

2　施工方案的选定

钢管混凝土的施工包括钢管柱的制作和安装及管内混凝土浇灌两部分。钢管柱制作安装就是钢结构施工,应严格按照要求进行施工,质量应符合规范要求。管内混凝土浇灌都在现场进行,属于隐蔽工程,无法直接观察到浇灌后的混凝土质量和存在的缺陷,因此必须制定严格的施工工艺细则,加强浇灌工序的监督管理,浇灌后按规定对混凝土质量进行超声波检测抽查。

2.1　泵送顶升浇灌法

在安装好的钢管柱上,距地面约1m高左右(视混凝土泵车的高度而定)开一浇筑口,插入一短管。短管直径与泵车输送管直径相同,并与输送管连接卡具配套。短管与管柱夹角为45°～60°,伸入管柱内20mm～30mm。为防止停泵卸管时混凝土从灌注口流出,需在浇灌口采取有效的防回措施。在短管上方紧靠管柱处开<18的小孔,泵送时用薄胶皮捆盖住小口;当需停泵时,先不降低泵压,摘去胶皮,将长200mm的<16钢筋垂直打入四个孔内,犹如栅栏起到防止混凝土回流的作用,这时可停泵除去输送管。待混凝土终凝后,将浇灌口短管切除,把孔内混凝土修补光滑后,加盖板补焊完整。

2.2　高位抛落不振捣法

高位抛落不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。高位抛落不振捣的施工方法简易可行,保证质量,采用此法时抛落高度限于4m及4m以上,小于4m时须进行振捣;应做混凝土配合比实验,满足高空抛落不离析的要求。

比较两种施工方案,第一种方案由于钢管直径较大,输送压力较高,对混凝土及输送泵的要求较高,且施工控制难度较大;第二种方案浇筑管内混凝土不需振捣,减少了现场的工作,减轻混凝土施工的劳动强度,加快了施工进度,经济效益显著。因此选用第二种施工方案。

3　方案实施

3.1　混凝土配合比选用

根据要求,混凝土强度等级C30,粗骨料采用0.5cm～3cm,水灰比为0.40,坍落度大于15cm(见表1)。

表1　混凝土配合比选用

水泥

品种

材料用量/kg・m-3

水泥水砂石RW21高

水灰比

%

坍落度

cm

抗压强度/MPa

f cu3f cu7f cu28

养护

方法普通4254631936701004 4.80.4216.219.124.2.8标养3.2　混凝土浇灌

采用现场搅拌站搅拌混凝土,严格按照实验配合比进行配料,材料质量采用电子计量。采用臂长42m的混凝土输送泵车浇筑,混凝土运输采用混凝土搅拌运输车。浇灌过程中输送泵输送管端部尽量靠住钢管混凝土内壁,使得混凝土沿钢管内壁滑落,利用其动能达到混凝土密实度要求。当距离钢管上部小于4m时,混凝土浇灌入钢管后要进行振捣,以达到密实度要求。

3.3　混凝土质量检测

表2　高抛法浇筑双肢钢管混凝土柱混凝土质量检测结果

柱编号柱肢

声速V gh/m・s-1推算强度/MPa

7d14d28d7d14d28d A2③

a36703921397122.630.932.8

b3593310020.529.938.1 C2⑨

a37493953408525.032.137.5

b36174011425621.128.845.4 D2⑥

a37843987413226.130.639.5

b38254044412327.535.739.1 D2⑩

a373929409221.931.237.8

b392839820931.133.543.1

　　管内混凝土浇灌属于隐蔽工程,为确保混凝土质量,浇灌完成后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构件,当超声波通过构件的直径时,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强度和缺陷。超声波频率选择在40kHz～100kHz的范围内,用弧形大跨度小净距隧道施工技术

郭小华

摘　要:结合具体工程实例,详细介绍了大跨度小净距隧道的施工技术,重点对隧道洞身的开挖方法进行了阐述,以积累大跨度小净距隧道施工经验,全面提高大跨度小净距隧道的工程质量。

关键词:大跨度,小净距,隧道,施工

中图分类号:U455文献标识码:A

1　工程概况

贵阳市贵金线道路工程位于贵阳市云岩区,为市政道路工程,总长2600m。黔灵山隧道左、右线间距24m左右,隧道之间净距离为5m左右;隧道道路设计为双向六车道,建筑限界净长14.25m、限界净宽5.0m;属于大跨度、小净距隧道。

2　工程地质

据区域地质资料,隧址区位于扬子准地台黔北台隆遵义断拱之贵阳复杂构造变形区。场地位于贵阳向斜北段扬起端近轴部,隧道段断裂、褶皱十分发育,受其影响,隧址区地层产状变化较大。隧道段及附近发育有10余条大小断层。

黔灵山隧道段地表为第四系杂填土、耕植土及残坡积黏土层,下伏基岩为三叠系安顺层(T a1)厚层白云岩,三叠系大冶组(T d1)薄～中厚层石灰岩,二叠系龙潭组(P t21)页岩、砂页岩、灰岩、燧石灰岩及煤层。隧道线路通过地段岩溶分布较广。

3　“大跨度、小净距”隧道施工技术

3.1　隧道洞身开挖方法

3.1.1　环形开挖预留核心土法

环形开挖进尺一般为0.5m～1.0m。开挖后应及时按设计施作喷锚支护、安设钢架支撑,必要时增加超前支护手段。

该方法开挖工作面稳定性好;但施工干扰大、工效低。

3.1.2　侧壁导坑法

根据侧壁导坑开挖的个数,分为单侧壁导坑法及双侧壁导坑法。单侧壁导坑法侧壁导坑宽度不宜超过1/2洞跨、双侧壁导坑法侧壁导坑宽度不宜超过1/3洞跨,侧壁导坑高度以到起拱线为宜。

1)单侧壁导坑法。

单侧壁导坑开挖工序横断面示意图见图1。

a.后掘进隧道(上台阶222①/②)的开挖一般应落后于先掘进隧道(下台阶212⑤)5m～10m。或滞后于先掘进隧道仰拱及填充或二次衬砌完成后进行。

b.侧壁临时支护拆除应在(下台阶21/22⑤)完成20m～30m后,二次衬砌紧跟前进,监时支撑拆除后,仰拱回填和拱墙二次衬砌应尽早施作。

c.二次衬砌、仰拱及填充混凝土与(下台阶21/22⑤)开挖面的合理距离应根据(下台阶21/22⑤)开挖放炮振动情况作具体确定,一般设定为20m～30m。

d.如果掌子面稳定性差,单侧壁导坑分为两个台阶不能确保掌子面稳定,则可根据现场地质条件,将单侧壁的开挖、支护分为三个或四个台阶进行。

2)双侧壁导坑法。

双单侧壁导坑开挖工序横断面示意图见图2。

双侧壁导坑法施工注意事项:a.后掘进隧道(上台阶222①/②)的开挖一般应落后于先掘进隧道(下台阶212⑥)5m～10m。或滞后于先掘进隧道仰拱及填充或在二次衬砌完成后进行。b.侧壁临时支护拆除应在(下台阶21/22⑧)完成20m～30m后,二次衬砌紧跟前进,监时支撑拆除后,仰拱回填和拱墙二次衬砌应尽早施作。c.二次衬砌、仰拱及填充混凝土与(下台阶21/22⑧)开挖面的合理距离应根据(下台阶21/22⑧)开挖放炮振动情况等确定,一般设定为20m～30m。d.双侧壁导坑形状应近于椭圆形断面,导坑断面为整个断面的1/3。e.侧壁导坑领先距离一般为30m～50m,以开挖一侧导坑所引起的围岩应力重分布不影响另一侧导坑为

探头对圆弧形管柱进行测试。

超声波检测法可以根据下列公式计算混凝土的抗压强度:

f sk=3.859×10-5V gh4.704。

其中,f sk为由超声波推算的核心混凝土抗压强度值;V gh为超声波通过核心混凝土的声速,m/s。

经对现场4根柱进行检测,结果如表2所示。

检测结果,强度情况令人满意,混凝土内部无夹层、孔洞等缺陷。参考文献:

[1]　林长荣.浅谈钢管混凝土柱施工技术[J].山西建筑,2008,

34(17):1592160.

Construction technology of concrete2f illed steel tubular structure

XU Rui2jun

Abstract:The advantages of concrete2filled steel tubular structure are introduced.Combined with practical works the selection of construction scheme of concrete2filled steel tubes and practical implementation process are discussed.Quality inspection show the strength of concrete is sat2 isfied.There are no sandwich,hole and other defects,which accumulate good experiences for the construction of concrete2filled steel tubular structures.

K ey w ords:concrete2filled steel tube,bent structure,construction technology,strength