钢柱混凝土顶升浇筑施工方案
1 工程概况
A、○G、○L轴中的○6～○18轴框架柱，设计有3×24根矩形HD机场新航站楼○
A轴600×700×30×14002（宽×高×壁厚×柱长）钢管柱，柱的尺寸分别为：○；G轴600×700×25×11500L轴600×700×25×12200○（宽×高×壁厚×柱长）；○A轴柱柱身向西倾斜约9°，并在标高＋10.00m以上（宽×高×壁厚×柱长）。○G轴柱上端（标高＋10.00m以上部分）柱部分柱截面高度由700渐变为1150。○
截面高度由700渐变为785，L轴柱上端（标高＋10.00m以上部分）柱截面高度由700渐变为930。柱内分别设有水平加强钢板5～9道不等，加强钢板中部留有φ250圆孔，标高＋10.00m以下（不含＋10.00m处）加强钢板四角分别留有一个φ25小孔（出气孔），标高＋10.00m以上（含＋10.00m处）加强钢板四角未留孔。每根柱下部侧面留φ150混凝土浇筑孔一个。
A轴柱约为5.1m3/根，G轴柱约设计要求柱内浇筑C40混凝土，混凝土量：○○L轴柱约为4.55m3/根。72根总计混凝土量约为333.12 m3。 为4.23m3/根，○
A轴柱 ○
柱侧面已留混凝土浇筑孔
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2 施工方法
2.1 施工方法选择
根据《矩形钢管混凝土结构技术规程》CECS159：2004的规定，本工程钢柱内混凝土可采用导管浇筑法，泵送顶升浇筑法或手工逐段浇筑法施工。
若采用导管浇筑法，柱高均超过10m，且柱中加强钢板留洞较小，振捣较困
A轴柱柱身倾斜，振捣棒无法插到柱底；采用手工逐段浇筑法，多层难，特别是○
加强钢板会阻挡混凝土下落，经多层加强钢板阻隔后，落到底的混凝土势必造成
A轴柱无法振捣，还有可能在加强钢板下石子多砂浆少，影响混凝土的匀质性，○
部由于气体不能及时排出而造成局部欠密实。
根据本工程特点，结合我局多项工程的实践经验，采用泵送顶升浇筑法自柱下部侧面预留孔接入混凝土泵管，自下而上一次压入自密实高性能混凝土，无需振捣，施工速度快，施工质量可靠，能避免由于加强钢板阻隔造成的局部不密实混凝土离析等质量缺陷。
因此本工程钢柱内混凝土选用泵送顶升浇筑法施工。 2.2 泵送顶升浇筑施工方案
泵送顶升浇筑施工法即采用拖式混凝土泵，将泵管直接接入柱下部预留孔内，利用泵送压力将混凝土自柱底部一次压送到柱顶的施工方法。
采用此种施工方法，要解决3个核心技术问题： 1 混凝土配合比设计与配制；
2 混凝土泵管与柱的连接和浇筑完成后的封闭； 3 混凝土顶升浇筑施工工艺。 2.2.1 混凝土配合比设计与配制
本工程钢管柱混凝土设计强度等级为C40，泵送顶升浇筑法施工必须采用自密实混凝土。依据中国土木工程学会标准《自密实混凝土设计与施工指南》CCES 02-2004，对自密实混凝土的组成材料要求，工作性能评价指标及试验方法，配合比设计与配制，提出如下要求：
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1 自密实混凝土的组成材料要求
1) 水泥：采用42.5普通硅酸盐水泥，其质量应符合现行国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB 175的要求。
2) 骨料：骨料应符合现行国家标准《建筑用砂》GB/T14684和《建筑用卵石、碎石》GB/T14685等的要求。粗骨料应采用5~20mm连续级配的碎石，针片状颗粒含量宜小于10%，空隙率宜小于40%。细骨料宜选用级配合格的中砂，砂的含泥量应小于1%。
3) 水：拌合水应符合现行国家标准《混凝土拌合用水标准》JGJ 63的要求。 4) 外加剂：外加剂应符合现行国家标准《混凝土外加剂》GB 8076和《混凝土外加剂应用技术规范》GB 50119的要求，可采用萘系与胺基磺酸盐系复合高效减水剂或聚羧酸盐系外加剂配制。
5) 矿物掺合料：矿物掺合料采用Ⅰ级粉煤灰，其质量应符合《粉煤灰混凝土应用技术规范》GBJ 146和现行行业标准《粉煤灰混凝土和砂浆中应用技术规程》JGJ 28的要求。
2 自密实混凝土拌合物工作性能指标及评价
1) 自密实混凝土工作性能指标包括填充性、间隙通过性和抗离析性，其具体要求见表2.2.1：
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表2.2.1 拌合物工作性检测方法与指标要求
序号 1 2 3 检测方法 Ⅰ级 坍落扩展度(SF) Ⅱ级 T500流动时间 Ⅰ级 L型仪(H2/H1) Ⅱ级 Ⅰ级 4 U型仪(Δh) Ⅱ级 5 拌合物稳定性跳桌试验(fm) 钢筋净距60mm fm≤10% 钢筋净距60mm 钢筋净距40mm Δh≤30mm 550mm≤SF≤650m 2s≤T500≤5s 钢筋净距40mm H2/H1≥0.8 填充性 间隙通过性 抗离析性 间隙通过性 抗离析性 指标要求 650mm≤SF≤750mm 填充性 检测性能 抗离析性 注：1 对于密集配筋构件或厚度小于100mm的混凝土加固工程，采用自密实混凝土施工时，拌合物工作性能指标应按表中的Ⅰ级指标要求。
2 对于钢筋最小净距超过粗骨料最大粒径5倍的混凝土构件或钢管混凝土构件，
采用自密实混凝土施工时，拌合物工作性能指标应按表中的Ⅱ级指标要求。
2）自密实混凝土拌合物填充性(坍落扩展度和T500流动时间)，试验方法应符合中国土木工程学会标准《自密实混凝土设计与施工指南》CCES 02-2004附录A的规定；间隙通过性和抗离析性试验方法应符合该标准附录B和附录C的规定。
3) 混凝土拌合物的工作性优先选用坍落扩展度和L型仪或坍落扩展度和U型仪的检测方法进行综合测试评价。
3 自密实混凝土的配合比设计方法与试拌、调整和确定，按照中国土木工程学会标准《自密实混凝土设计与施工指南》CCES 02-2004第3.5节的规定执行。
4 本工程钢柱自密实混凝土配合比设计及生产要求 1) 混凝土的力学性能指标应满足设计要求。
2) 混凝土的工作性宜选用坍落扩展度和L型仪进行检测，具体指标按本方案表2.2.1中的Ⅱ级指标控制。
3) 混凝土采用预拌生产方式，预拌混凝土生产企业必须具有相应的资质等级证书，建立完善、可行的规章制度，设置技术与质量管理机构，并配备具有技
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术合格的检测人员和试验设备齐全的试验室。项目生产、技术部门应共同对混凝土生产企业进行考查后确定选用。
4) 混凝土拌制时的原材料计量：除水和外加剂可按体积计量外，其他原材料应按质量计量。原材料的计量允许偏差为：水泥±1%，矿物掺合料±1%，粗、细骨料±2%，水±1%，外加剂±1%。砂、石中的含水量应及时测定，并按测定值调整配合比中的用水量和砂、石用量。
5) 混凝土搅拌时间应比普通混凝土适当延长，具体时间应根据现场试拌试验确定。
6) 混凝土运输使用搅拌运输车，装料前料口应保持清洁，筒体内应保证干净、潮湿、不得有积水、积浆。
2.2.2 混凝土泵管与柱的连接和浇筑完成后的封闭
A轴柱1 本工程钢柱侧面已预留φ150混凝土浇筑孔，其中心标高为○G、○L轴-0.40m。使用自行设计带45°弯头和闸板阀的短管与钢柱点焊-0.55m，○
连接，然后再与泵管连接，连接方法如下图示：
插板封板圈闸板阀钢柱
泵管与钢柱连接示意图
说明：1 插入柱内的短管加45°弯头是为了防止混凝土直接冲击对面钢柱
壁使阻力增大；2 封板圈与钢柱周边顶紧后四周点焊固定，一是防止从此处漏浆，二是防止泵管前后串动；3 后端短管采用φ125标准混
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凝土输送泵管，以便于与输送泵管连接。
2 混凝土浇筑完成后，用大锤将闸板阀内插板打入，阻止柱内混凝土回流。 2.2.3 混凝土顶升施工
1 施工准备 1) 技术准备
(1) 与设计、监理洽商柱顶混凝土浇筑部位(图纸不明确)，应考虑上部钢结构连接构造，如为焊接连接，混凝土应留有一定的余量，浇筑至顶层隔板下为宜。
(2) 方案报监理或业主审批后实施。
(3) 考查确定预拌混凝土搅拌站，确定自密实混凝土原材料，进行配合比设计和试配。
2) 施工机具准备
混凝土泵车HBT80C-181D 1台；混凝土运输车根据需要由混凝土搅拌站配备；Φ150电动砂轮机1台；氧气表、乙炔表各1只；氧气瓶、乙炔瓶各1瓶；氧气、乙炔气管及气枪1把；直流弧电焊机1台；E40电焊条若干；Φ125混凝土输送管、各种弯头及管卡若干。接头短管与闸板阀72个(自行设计、委托外加工)。混凝土坍落度仪、试模及配套工具。
3) 现场准备
(1) 每根柱四周搭设脚手架至柱顶，以便设人观察混凝土顶升浇筑情况。 (2) 规划混凝土泵放置位置及运输罐车行走路线(见附图)。 2 施工工艺 1) 工艺流程
本工程钢柱混凝土顶升浇筑施工工艺流程图如下：
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短管与闸板阀制作 确定砼顶升施工技术条件 钢管柱预留孔修整带弯头短管安装并与柱焊接 移至下一根柱
柱混凝土顶升施工工艺流程图
2) 施工要点
(1) 确定混凝土顶升施工技术条件：钢柱内混凝土顶升施工应在+6.8m标高纵向钢梁吊装并焊接完成后进行，以防止在顶升施工时造成钢柱发生位移。
(2) 钢柱预留孔修整：根据现场实测钢柱预留孔尺寸偏差较大，如偏小的短管插不进去，应用气割进行扩孔。
(3) 接头短管与闸板阀加工：接头短管与闸板阀应事先按设计图纸委托外加工，加工时必须注意以下几点：一是后端短管必须使用标准混凝土泵送φ125
质量验收 混凝土强度达到70%后，切除柱外短管补焊孔板 试块试压、提供报告 卸下闸板阀螺栓、 拆下后端短管和泵管 试块制作、养护 浇筑完成后打入止回插板并与前端短管法兰焊接 泵送顶升浇筑混凝土 混凝土坍落扩展度测试 安装闸板阀并与泵管连接 7
钢管，末端带连接沟槽；二是两块法兰板、一块封板圈必须与短管直线部分垂直，保证组装后前后短管平直，封板圈与钢柱周边紧贴；三是插板大面平、直，两侧面平行光滑，以便能顺利打入。加工件到场后，必须逐件组装验收，不合格的应退回重做。
(4) 前端(带弯头)短管安装：安装前应从预留孔检查柱内是否有杂物或积水，清除干净后开始安装短管接头。安装时，必须保证插入柱内的短管弯头开口朝上，封板圈与钢柱周边紧贴后焊接，如个别孔口过大封板圈盖不严处应加衬5mm厚钢板补焊严密，防止漏浆跑气。
(5) 安装闸板阀并与泵管连接：将后端短管和插板与前端短管用螺栓组装连接形成闸板阀，安装前先将插板孔洞与短管内口对齐，在法兰板外做出标记，防止安装后因内口不齐，影响混凝土通过或增大阻力。螺栓安装：螺帽下必须加装平垫圈和弹簧垫圈，螺帽必须拧紧，防止漏浆漏气或振动后螺帽松动。短管后端与泵管用卡压连接，此处应用短钢管做一支架，固定泵管防止串动。
(6) 泵送顶升浇筑混凝土：
混凝土泵送施工前，计算一根柱的混凝土用量，保证一次运送到工地后再开始泵送，防止供料中断；第一根柱施工前，混凝土泵启动后，应先泵送适量水（约10L）以湿润混凝土泵的料斗、活塞及输送管的内壁等直接与混凝土接触部位。经泵送水检查，确认混凝土泵和输送管路无异常后，先泵送砂浆（采用与将泵送的混凝土同配合比的去石砂浆）润滑管道。砂浆泵送前，应先拆开泵管与短管接头，将润滑管道的砂浆放出，然后重新接上接头，开始泵送混凝土，以防止出现过多浮浆，影响混凝土强度。每车混凝土到工地后必须检查坍落度或坍落扩展度，合格后方可使用。
开始泵送时，混凝土泵应处于慢速，匀速状态，泵送速度应先慢，后加速。同时，应观察混凝土泵的压力和各系统的工作情况，待各系统运转顺利，方可以正常速度进行泵送。
泵送混凝土时，混凝土泵的活塞应尽可能保持在最大行程运转。一是提高混凝土泵的输出效率，二是有利于机械的保护。混凝土泵的水箱或活塞清洗室中应经常保持充满水。如输送管内吸入了空气，应立即进行反泵吸出混凝土，将其置于料斗中重新搅拌，排出空气后再泵送。
在泵送过程中，当混凝土泵出现压力升高且不稳定、油温升高、输送管有明
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显振动等现象而泵送困难时，不得强行泵送，并应立即查明原因，采取措施排除。一般可先用木槌敲击输送弯管、锥形管等部位，并进行慢速泵送或反泵，防止堵塞。当输送管堵塞时，应采取下列措施排除：
A 反复进行反泵和正泵，逐步吸出混凝土至料斗中，重新搅拌后再泵送。 B 可用木槌敲击等方法，查明堵塞部位，可在管外敲击以击松管内混凝土，并重复进行反泵和正泵，排除堵塞。
C 当上述两种方法均无效时，应先关闭闸板阀，在混凝土卸压后，拆除堵塞部位的输送管，排出混凝土堵塞物后，再接通管道打开闸板阀，排除空气，拧紧接头，重新泵送。
试块留置、养护按现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204的规定执行，增加一组判定70%设计强度的试块。
采用自密实混凝土，试块制作过程中，不应采取任何振捣措施，分二次均匀将拌合物装入试模中，中间间隔30s，然后刮去多余的混凝土拌合物，最后用抹刀将表面抹平。
(7) 浇筑完成后打入止回插板并与前端短管法兰焊接：混凝土泵送顶升到顶后，稳压3～5分钟，观察顶端混凝土不下落，将闸板阀内止回插板打入，随即与前端短管法兰两侧焊接。同时将柱上端混凝土面抹平，用塑料薄膜封严防止失水。
(8) 待焊缝冷却后即可松开闸板阀连接螺栓，卸去后短管，拆除泵管移至下一根安装。
(9) 待柱内混凝土强度达到设计强度的70%后，切除柱侧多余的短管，将管口部混凝土仔细剔凿到柱壁内侧，将原洞口钢板复位焊牢，用砂轮打磨平整，补刷防锈底漆和面漆。
(10) 质量验收：柱内混凝土的浇灌质量，可用敲击钢管的方法进行初步检查，如有异常，则应用超声波检测。对不密实的部位，应采用钻孔压浆法进行补强，然后将钻孔补焊封固。混凝土强度按照现行国家标准《混凝土强度检验评定标准》GBJ107进行合格评定。
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2.2.4 质量控制要点
在施工中严格遵照现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204、中国建筑标准化协会标准《矩形钢管混凝土结构技术规程》CECS 159：2004、和中国土木工程学会标准《自密实混凝土设计与施工指南》CCES 02-2004的有关规定，重点强调以下质量管理要求：
1 泵送顶升混凝土采用的水泥、砂、石子、水、掺合料、外加剂等原材料技术指标必须符合国家标准规定，均应有出厂合格证或试验报告。
2 混凝土拌合物运送到工地后必须每车检查坍落度或坍落扩展度，不符合要求的不得使用。
3 加强混凝土试块质量管理，专人负责制作、养护、保管及送检，以试验报告作为检验工程质量和交工的依据。
4 各种条件准备好后，先做一根试验柱，以便发现问题，积累数据。针对出现的问题进行调整后再组织全面施工。
3 劳动力组织
施工总负责1人、技术负责1人、技术员1人、质安1人、工长1人、电气焊工1人、电工1人、试验1人、机修1人、辅助工7～8人(负责协助电气焊操作，安拆泵管及短管接头，混凝土辅助卸料等工作)。
4 安全、环保和文明施工
混凝土顶升浇筑施工时的安全防护、环境保护必须符合国家和地方有关法律、法规和本企业《职业安全和健康管理体系》、《环境管理体系》文件的规定外还应特别注意以下几点：
1) 泵管拆卸时必须待闸板阀关闭、管内混凝土卸压后进行；打入闸板阀插板时应快速准确，对面不得站人，防止有压力混凝土浆喷出伤人。
2) 电气焊操作应带防护面罩或防护镜，带绝缘手套穿绝缘鞋。
3) 混凝土泵管拆装时，管中残余混凝土不得随地倾撒，应集中收集处理。 4) 冲洗混凝土泵管、泵车的水应集中排放，残余石子应收集集中堆放，以
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便二次选用。
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