钢管混凝土在高层建筑中的施工技术研究

陈锦灵

(山西一建集团有限公司，山西太原 030012)

钢管混凝土在高层建筑中的施工技术研究

陈锦灵

(山西一建集团有限公司，山西太原 030012)

针对钢管混凝土的特点，介绍了钢管混凝土配合比设计与施工要求，并对钢管混凝土常用的三种方法作了分析，基于各种浇筑方法的优缺点，提出了几点钢管混凝土浇筑施工的建议。

钢管混凝土，浇筑施工，配合比，泵送压入法

0 引言

随着建筑行业的不断发展和人们的物质需求不断膨胀，建筑的高度和跨度等也随之增加。建筑的高度不断增加，其下部混凝土柱及混凝土剪力墙等构件的轴压比也随之增加，为提高混凝土的承载能力和混凝土所占用室内面积，随之而产生许多新型混凝土，如活性粉末混凝土［1，2］、钢渣混凝土［3］、高性能高强混凝土等新型混凝土，但对新型混凝土应用时又存在许多缺点及弊端，如抗爆性及抗冲击荷载等不足，因此本文引入钢管混凝土。钢管混凝土是将钢管与普通混凝土结合共同使用，可将两种材料有机的结合，发挥出两者更高效的性能及优越性。

1 钢管混凝土的特点

钢管混凝土是将混凝土浇筑在钢管中而形成的新型结构，根据内部钢管的截面形式不同，钢管混凝土可分为圆形钢管混凝土、矩形钢管混凝土和多边形钢管混凝土等，但多边形钢管混凝土由于截面较为复杂，不宜施工，因此在正常结构中圆形钢管混凝土和矩形钢管混凝土应用范围较广［4-6］。

钢管混凝土在实际受力过程中，充分发挥了钢管的韧性及对混凝土的约束力和混凝土的抗压能力，在提高混凝土的抗压性能的同时还可提高构件整体的韧性及塑形变形能力。在钢管中填充混凝土可避免钢管在极限荷载下发生屈曲变形而失稳，提高构件的可靠度及整体承载强度。除此之外，钢管混凝土在实际应用中还具有经济性好、施工方便快捷等优点。

钢管混凝土由于具有钢结构和混凝土结构双重的优点，因此在目前的超高层建筑和大跨结构中应用较为广泛。钢管混凝土与普通混凝土结构相比，可避免因上部荷载较大而出现下部框架柱截面较大的问题，同时还能解决高强混凝土结构中混凝土构件发生脆性破坏的现象;钢管混凝土与钢结构相比，可减少钢结构中用钢量较大的问题，可提高钢结构的抗侧移刚度及耐火性能，降低钢结构的工程造价。尤其在目前超高层建筑中使用的半逆作法和全逆作法施工方法中，更为明显的体现出使用钢管混凝土的便捷性。

2 钢管混凝土的施工方法

钢管混凝土结构在进行施工时，由于其外侧具有钢管的约束，因此在浇筑混凝土时，可不使用模板进行施工，在钢管中置入钢筋网，直接进行浇筑即可。浇筑混凝土时的方法，目前应用较为广泛的主要有泵送压入法、立式手工法和立式高位抛落无振捣法。

2.1 泵送压入法

泵送压入法是在某楼层浇筑位置处将钢管开槽安装带闸门进料管，将钢管上端封闭后，将泵送管与进料管连接，利用泵送车或泵送机的巨大压力将混凝土由上而下注入钢管内。采用此方法的优点在于浇筑的混凝土密实度高、无需人工振捣、浇筑时间短等;采用此方法的缺点在于需在钢管上开槽，影响钢管的整体性，同时还需对进料管的闸门进行相应设计和安装，并且浇筑时对泵送车及泵送机械、施工工艺等要求较高。

2.2 立式手工法

立式手工浇筑法同普通支模构件浇筑方法类似，即浇筑时需人工进行振捣浇筑，每次浇筑的混凝土高度控制在2 m以内。此方法浇筑的优点在于施工工艺简单，方便施工;缺点在于浇筑完成后其内部混凝土密实度不能保证，并且浇筑施工人员的浇筑平台较高，不利于安全施工。同时由于每次浇筑的混凝土高度在2 m以内，浇筑及振捣速度较慢，影响上层钢管安装施工，从而影响施工工期。

2.3 立式高位抛落无振捣法

立式高位抛落无振捣法是根据泵送的动能和混凝土的重力势能而使混凝土达到自密实状态，在浇筑高度4 m范围内将混凝土浇筑至钢管内。采用此方法浇筑的优点在于施工速度快，对施工工艺及材料、设备要求较低;缺点在于由于浇筑高度较高，浇筑完成后混凝土易离析，浇筑质量差。

3 钢管混凝土施工要求

3.1 混凝土配合比要求

钢管混凝土构件中对混凝土的配合比的要求主要有两种要求:满足泵送要求和自身补偿收缩的要求。

1)泵送要求。泵送混凝土中对混凝土的要求为坍落度大、混凝土拌合物中的骨料级配满足泵送要求、可泵性等。满足泵送混凝土中的可泵性主要体现在混凝土自身的流动性和内聚性。混凝土具有一定的流动性是混凝土可泵行动的关键指标，而混凝土的流动性与坍落度呈正比，因此混凝土具有较大的坍落度是混凝土可泵性的关键。混凝土的内聚性是混凝土在搅拌过程中和运输、泵送过程中不会出现离析、分层的能力，确保在上述几个过程中拌合物骨料处于均匀分散的状态。满足混凝土的可泵性和内聚性，需在配合比设计中对混凝土中的减水剂、膨胀剂和骨料的颗粒级配等进行调整，使搅拌好的混凝土拌合物泌水率减小，含气量增加和和易性满足施工要求。确定混凝土配合比时，也应根据施工季节、时间和浇筑环境等确定所配制的混凝土拌合物的坍落度及初凝时间等。

2)混凝土补偿收缩要求。配制钢管混凝土构件用混凝土时，所使用的水泥、水、砂、石、外加剂和外掺料等原材料的技术指标除满足相关规范要求外，所配制出的混凝土拌合物还应满足相关规范中对混凝土的补偿收缩要求，确保浇筑完成后混凝土与钢管内壁紧密结合。在混凝土中掺入适量膨胀剂，浇筑完成后混凝土可发生适当膨胀变形，从而增强混凝土与钢管的连接;或在混凝土中加入减缩剂，以免混凝土的膨胀系数超过钢管变形要求，而使钢管发生较大变形或混凝土内部产生变形裂缝等危害。

3.2 施工要求

当商品混凝土运送至施工现场后，首先对混凝土的实际性能进行测试，如对混凝土的坍落度、和易性和微膨胀性等施工性能进行检测，达到相关施工规范和现场实际要求后方可进行泵送施工。泵送施工时，根据现场的环境及温度变化可采取遮阳、泵管喷水降温，避免混凝土内水分蒸发过多而降低其坍落度或影响拌合物的和易性。同时也应对钢管进行降温处理，以免由于温度较高钢管发生膨胀变形的程度高于混凝土的膨胀变形而导致混凝土与钢管不能有效粘结，而影响两者的共同受力。

浇筑钢管混凝土时，避免将上次清管所使用的水泥砂浆注入钢管内，从而影响钢管混凝土的承载能力。浇筑时，选择适宜的振捣方法进行施工，将振捣的密实性达到设计要求。对钢管内存在肋板的部位应加强振捣，以免肋板下方存在孔洞，从而影响浇筑密实性。

浇筑完成后，及时对最上层混凝土进行清除浮浆和拉毛处理，以便于下层混凝土施工。同时对最上层混凝土进行洒水养护，确保混凝土初凝时达到设计强度。

4 浇筑施工的技术路线

钢管混凝土浇筑时的浇筑原则为低立高抛、压注备选，其具体含义为:当浇筑10层以下混凝土结构时，宜采用立式手工浇筑法进行浇筑施工，以达到浇筑1层、安装1层的施工效果;当浇筑10层以上混凝土结构时，宜采用立式高空抛落法进行浇筑施工;而泵送压入浇筑法则作为最后的备选浇筑方法。

将泵送压入浇筑法作为最后的备选浇筑方法的原因是由于采用此方法对技术要求和设备等要求较高。采用此方法进行浇筑施工时，必须在泵管上安装止流装置，避免因钢管内浇满混凝土后混凝土产生回流;浇筑时对泵送设备的泵送压力要求较高，达到泵送压入浇筑的施工效果所需的泵送压力为10 MPa～16 MPa，这对泵送设备的要求较高，一般的泵送设备均达不到此项要求;在进行浇筑时，不能对钢管进行外部振捣密实，以免泵送回压较大而触发回流装置工作，进而导致浇筑工作中断。因此在具体施工时，仅将此浇筑方法作为备选浇筑方法进行施工。

钢管混凝土施工时，需协调好钢管的施工速度和混凝土工程的施工速度，若钢管施工与混凝土施工同步进行，则浇筑混凝土时所产生的振动或其他影响会影响钢管安装的精度等，从而影响结构的整体施工质量;若混凝土工程浇筑的时间滞后于钢管的安装速度，原则上钢管的安装速度不得领先于混凝土工程6层，以确保钢管和混凝土可协同合作受力，减小钢管开口处所受到的局部应力。

5 结语

钢管混凝土作为目前应用较为广泛的混凝土结构，其具有的力学性能优点及其他优点将会越来越明显的体现出来，并且在施工时选用合适的浇筑方法进行施工，将会得到更好的施工效果，因此具体施工时，应根据现场的环境条件和外部条件等选用合适的施工方法进行施工，更能保证钢管混凝土的施工质量及施工工期满足预期效果。

［1］ 郭继祥.不同外掺纤维对活性粉末混凝土抗压性能影响［J］.混凝土，2016(5):87-90.

［2］ 张建隽，赵贵哲，赵源源.掺加不同纤维的活性粉末混凝土抗拉强度研究［J］.中北大学学报(自然科学版)，2016(3): 318-322.

［3］ 郑 晟，许家文.钢渣—纳米SiO2复掺混凝土抗压强度及耐久性能研究［J］.新型建筑材料，2016(6):21-24.

［4］ 王建生.钢管混凝土施工中的监控要点［J］.山西建筑，2008，34(2):242-243.

［5］ 李军习，徐 诚.某工程钢结构钢管混凝土施工方案［J］.工程建设与设计，2008(9):100-102.

［6］ 许岩剑，钟德明.钢管混凝土施工技术探讨［J］.山西建筑，2010，36(31):116-118.

Research on the construction technology of concrete filled steel tube in high rise building

Chen Jinling

(Shanxi First Construction Group Co.，Ltd，Taiyuan 030012，China)

According to the features of the steel-pipe concrete，the paper introduces its proportional ratio design and construction requirements，analyzes the common three methods for the concrete，and points out some suggestions for its construction based on the advantages and disadvantages of all kinds of grouting methods.

steel-pipe concrete，grouting construction，proportional ratio，pump pressure method

TU974

A

1009-6825(2016)35-0098-02

2016-10-08

陈锦灵(1977-)，女，工程师