简论密实超高层钢管自密实混凝土顶升法施工技术

【摘 要】某超高层建筑，为了保证其稳定性与质量，所以施工人员在该建筑工程的主楼结构中采用自密实混凝土顶升法来对其钢管进行浇筑，在浇筑过程中，施工人员可采用合适的机泵组进行，并且混凝土的配制与拌制都应该符合相关规定，这样才能够从源头上保证施工的质量，缩短施工工期。本文结合该工程为例，主要分析了钢管自密实混凝土顶升法的施工技术，以供相关技术人员参考。
【关键词】超高层；钢管柱；自密实混凝土；顶升法；输送泵；顶升构造
自密实混凝土主要是指在混凝土自身的重力作用之下，通过流动与密实，就算存在较密的钢筋的钢管，同样也能够将其填充，并具有很好的均质性，而且不用通过振捣器对其进行额外的施工。在超高层建筑工程中，这种钢管自密实混凝土施工技术主要分类两种方法，一是高抛法；二是顶升法。目前在我国较为常见的方法是高抛法，这种方法也就是施工人员将通过自由落体原理将自密实混凝土抛到指定的钢管中，但是这一方法的缺点较多，例如延长了施工工期、降低了工程的质量、不够安全可靠等。顶升法是近几年发展的一种新的施工方法，这种方法是设计师结合所有相关因素进行综合考虑，从而通过精心设计而形成的一种方法，这种施工方法的原理主要是将自密实混凝土从下往上顶升，它能

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够有效的避免高抛法的施工缺点。本文结合某工程案例，主要分析了这种顶升法，并对其施工技术进行深入探讨。

1 工程概况

本建筑工程主要分为地下室、主楼与附楼三部分结构，地下室为3层，主楼有43层，附楼有7层，该建筑的总高度为189.15m，建筑面积为160520m2。主楼的外墙采用的是钢斜撑钢管混凝土框架结构，内墙采用的是钢筋混凝土内筒框架结构，建筑的裙房主要采用的是框剪结构。在本工程建设过程中，施工人员采用的是自密实混凝土顶升法进行浇筑，需浇筑的总放量为500m3。在浇筑过程中，由于建筑工程的要求不一，所以对自密实混凝土的强度也有一定的要求：1）建筑的第1～11层，要求混凝土的强度等级为C60；2）建筑的第11～26层，要求混凝土的强度等级为C55；3）建筑第26层的顶板到屋面，要求其混凝土的强度等级为C50。此时施工人员采用的顶升法的施工措施有三个步骤：首先应该在建筑物的钢管根部预留一个孔洞；其次在孔洞内开始浇筑自密实混凝土；最后采用合适的机泵与孔洞连接，采用其压力将混凝土输送到钢管的顶端。

2 施工难点

（1）自密实混凝土强度高。
通过上述，在该建筑工程当中，我们要求自密实混凝土的强度等级为C50、C55、C60，属于高强度混凝土。但是从我国目前的情况来看，自密实混凝土的强度等级最高也只能在0之内，如果将这种自密实混凝土应用在高层建筑工程中，其没有明显的收缩性，也就不能够满足施工的要求，据此，工程师或者相关专业的研究者还需要对其进行深入探索。
（2）超高泵送。
本工程的建筑高度为189.15m，所以说我们在施工时要求机泵的长度不得小于300m。正因为是针对于超高层建筑施工，所以机泵输送的高度非常高，距离非常远，也就是说施工人员在选用机泵的过程中，必须要其具有超强的输送能力，并且安全可靠。这就需要相关专业研究者对泵管的直径、厚度等进行全面考虑。
（3）一次最大顶升高度21m。
该建筑的主楼结构主要采用的是带有钢斜撑的混凝土框架结构，根据该结构的需要，在施工过程中我们需要将混凝土一次性升到钢柱顶部，其高度应该为21m。所以施工人员应该严格控制混凝土的配合比、泵送能力等。

3 自密实混凝土原材料性能及配合比

3.1 原材料

在配制自密实混凝土的过程中，为了满足自密实混凝土的性能，我们需要在其原材料上花功夫，通过试验与研究，需要的原材料有：P·042.5级水泥，S95级矿粉，-93级硅灰，粗骨料，细骨料以及外加剂等。另外需要注意的是，粗骨料必须是采用玄武岩碎石，并且要求其粒径为5～16mm；细骨料必须采用天然的河砂，粒径适中；为了增强自密实混凝土的强度，外加剂可以采用聚羧酸外加剂。

3.2 配合比

自密实混凝土配合比设计宜采用绝对体积法。自密实混凝土水胶比宜小于0.42，胶凝材料用量宜控制在450～550kg/m3。试验室试配结果见表4～6。

4 施工工艺

4.1 泵的选型及泵管布置

根据工程实际情况，100m层以下采用一台HBT80C型混凝土普通托泵。100m以上采用一台HBT90CH～2122D型混凝土超高压泵。

4.2 顶升浇筑工艺

（1）钢结构柱制作期间，在其钢管柱顶部钢板中间设置排汽孔，以保证钢管柱顶部混凝土充满密实，所有开孔在钢结构制作时完成。在钢管柱距地0.7m标高处开设混凝土浇灌口，焊接连接管，焊接须牢固可靠。
（2）短管长0.4m，其钢管壁厚须不小于混凝土输送管壁厚，短管端头采用压口处理，端头与混凝土输送管端头之间用专用高压卡具连接。
（3）混凝土浇灌口连接钢管与钢管柱之间的连接焊缝高度不小于壁厚。为防止施工时浇灌口处振动剧烈，将浇灌口与钢管柱之间的焊缝撕裂，在浇灌口下方钢管柱与连接管之间焊加肋钢板，加强其刚度。
（4）在混凝土浇灌口连接钢管上距钢管柱165mm的位置设置一道闸阀作为止回阀，止回阀在使用前涂抹油性润滑剂。
（5）泵送混凝土除满足强度设计值要求外，同时需具有良好的可泵性、小水灰比、大坍落度。在接泵前，先使用清水湿润泵管，湿润完成后的水统一收集到存水筒内.不得打入钢管柱内。
（6）开始浇筑混凝土时，为保证顶升浇筑的流畅，使用同混凝土配合比的砂浆再次润管，砂浆打入钢管柱内。每一根钢管柱芯混凝土浇灌最好连续泵送完成，其间不宜停顿，若必须中断，时间尽量缩短，否则，由于混凝土在输送管及钢管柱内停留时间过长，有可能导致管内混凝土初凝泵送失败。
（7）混凝土顶升浇灌到钢管柱顶部从排汽孔溢出后.输送泵停止工作，待混凝土沉实一段时间后（约5～6min），再泵送顶升一次，至排汽孔溢出混凝土，顶升浇灌混凝土结束。
（8）在钢管混凝土泵顶升浇灌完成后、拆除混凝土输送管之前，撤去胶皮，将止回阀敲过打混凝土的管洞，并将止回阀与钢柱转接件电焊上，从而达到阻流的目的。
5 结语
通过上述，在某高层建筑当中采用自密实混凝土顶升法能够顺利的完成浇筑工程，并且提高了工程的质量，缩短了施工工期。在自密实混凝土输送的施工中，施工人员首先应该要了解机泵的泵送能力，并且需要将自密实混凝土的性能以及顶升方法的各种构造等进行综合考虑。通过实践证明，在超高层建筑工程中采用顶升法进行施工，不仅能够安全的施工，质量得到了保证，还达到了施工的要求，降低了工程的成本。
参考文献
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