衛(wèi)海亮,楊帆,劉增琦,于浩泉,蘭艦
(中國建筑第八工程局有限公司青島分公司)
青島海天大酒店改造項目(海天中心)一期工程位于青島市市南區(qū)浮山灣畔,項目總用地面積32802㎡,總建筑面積49.4萬㎡(地下15.1萬㎡),由5層地下室、3棟超高塔樓及東西裙房組成。其中T2塔樓共73層,采用“鋼筋混凝土核心筒+鋼框架”結(jié)構(gòu)體系,建筑高度369m,為山東省在建第一高,項目建成后將成為青島沿海新地標(biāo)。T2塔樓外框由圓形鋼管柱及矩形鋼管柱組成,總計20根。自二層開始圓形鋼管柱每層的定位以不定斜率隨標(biāo)高變化,外立面呈現(xiàn)出擺動的曲線。圓形鋼管柱直徑為Φ1600mm~Φ2000mm,壁厚35mm~50mm。矩形鋼管柱尺寸為2200mm×1400mm,壁 厚30mm~45mm,柱內(nèi)均填C60高強混凝土。
本工程鋼管柱最終采用C60自密實混凝土,免振搗,依靠拌合物的流動性使柱內(nèi)澆筑后密實,自密實混凝土要求具有較好的流動性、穩(wěn)定性,具有較低的粘度。這就要求選用合適的外加劑、粗細(xì)骨料、摻和料,并進(jìn)行特殊混凝土配合比設(shè)計。
選擇適當(dāng)?shù)耐饧觿刂铺涠葥p失,減少混凝土離析,增強混凝土的流動性、穩(wěn)定性至關(guān)重要。故選擇聚羧酸系外加劑,在實驗室試配,檢測外加劑與水泥等各種材料的相容性,確定摻量的最合理比例,以保證混凝土的流動性、施工性。
另外,除滿足混凝土的強度指標(biāo)外,根據(jù)規(guī)范的要求,保證混凝土的坍落度不小于150mm,水灰比不大于0.45,粗骨料粒徑采用5mm~20mm。故根據(jù)攪拌站及第八工程局在其他工程鋼管混凝土柱的施工經(jīng)驗,該工程選用頂升鋼管柱C60自密實混凝土。
工程選用青島市北中聯(lián)攪拌站,位于青島市四方區(qū),距本工程約27km,考慮青島市交通狀況,攪拌車從出站到現(xiàn)場澆筑需要40min,每輛攪拌車供應(yīng)混凝土15m3,攪拌站提供7輛攪拌車,可保證連續(xù)澆筑,
工程鋼管柱頂升施工時,2#大門通過鋼坡道與B2區(qū)連通,布置在B2區(qū)地下室內(nèi)兩臺混凝土泵進(jìn)行混凝土輸送,B1-3區(qū)5#大門處設(shè)置一套備用泵及泵管,為兩座塔樓共有備用泵。泵管沿塔樓核心筒內(nèi)1#、2#樓梯豎向布置,用1m和2m長泵管調(diào)節(jié),使接頭位置設(shè)置在樓板面標(biāo)高以上0.5m。在連梁洞口處,泵管向核心筒外轉(zhuǎn)接至鋼管柱,并在泵管與樓面之間放置橡膠輪胎減小泵管震動,并在36層設(shè)置水平轉(zhuǎn)換段。
頂升接口用泵管制作,在鋼管柱距樓板300mm高位置開孔,各澆筑分區(qū)鋼管柱的開孔均朝向所在區(qū)的核心筒角部,以便于泵管對接。鋼管柱開孔處焊接一根直徑125mm,長100mm的短管。
泵管與頂升接口的轉(zhuǎn)換接頭為截取的450mm長泵管,一端為標(biāo)準(zhǔn)泵管接口,另一端與頂升接口匹配的方形連接鋼板焊接,以滿足高壓泵管與頂升接口的快速連接。并加設(shè)橡膠密封圈墊在閘板縫內(nèi),防止在混凝土頂升過程中閘板縫漏氣。
在鋼管柱頂升過程中,泵管布置長度長,不可避免會出現(xiàn)堵管現(xiàn)象。堵管時立即停止泵送,打開止回閥,防止泵管內(nèi)混凝土倒流,并立即關(guān)閉頂升口處擋板。檢查泵管,特別是彎管處。發(fā)現(xiàn)堵管位置后,將堵管處泵管拆掉,清理管內(nèi)混凝土。若鋼管柱內(nèi)部被堵塞,則通過鋼管柱留設(shè)的觀察孔及人工敲擊來判斷被堵塞位置,在堵塞位置上部現(xiàn)場開孔,焊接頂升口重新開始頂升。
頂升混凝土?xí)r,在泵管接頭處可能出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)漏漿要暫停泵送,拆下泵管并重新安裝,及時更換橡膠墊圈。高壓泵管采用的是法蘭連接,在泵管之間墊橡膠圈。并且在頂升過程中,定期用超聲波法檢查泵管壁的磨損情況,發(fā)現(xiàn)壁厚磨損達(dá)到更換要求時,及時更換,避免爆管傷人。
混凝土澆筑前,將鋼管柱內(nèi)的雜物、積水清理干凈,不能有明水。對鋼管柱的各道工序辦理隱檢驗收手續(xù),待鋼管柱驗收合格后進(jìn)行下道工序施工,并辦理書面交接手續(xù)。同時,鋼管柱與核心筒連接鋼梁需安裝加固到位。
鋼管柱上混凝土頂升口焊接短泵管,樓層內(nèi)的泵管、卡箍等準(zhǔn)備充足,提前做好各管路布設(shè)的泵管連接,減少澆筑過程中泵管安拆時間。
澆筑前計算好單根柱及單次混凝土量,保證混凝土頂升的連續(xù)性,并通過觀察孔將鋼管內(nèi)表面澆水濕潤。
為防止堵管,澆注混凝土前,先泵送少量同配比砂漿潤濕泵管,泵送砂漿時,泵管先不與頂升口連接,待砂漿泵送完畢后再連接。泵送混凝土?xí)r,時刻控制壓入速度和壓力,防止壓力過大對鋼柱產(chǎn)生破壞?,F(xiàn)場必須保證兩輛罐車在場,保證輸送連續(xù)。柱上端安排專人觀察混凝土上升情況,配備通訊設(shè)備時刻與放料人員聯(lián)絡(luò),防止混凝土頂升過高。
頂升完畢后,輸送泵保持恒壓2min后關(guān)閉止回閥,清理止回閥和轉(zhuǎn)換接頭,并進(jìn)行多次回抽,柱頂混凝土面無明顯回落時,拆除泵管,此時,鋼管柱頂升澆筑混凝土工作完成。下附頂升澆筑實拍圖。
工程采用我單位研發(fā)的紅外熱像法,檢測鋼管混凝土澆筑過程中的密實度情況。通過使用ANSYS三維熱傳導(dǎo)有限元模型分析存在缺陷的鋼管混凝土熱傳導(dǎo)性能,獲得在日照溫差下或特殊加熱方式下,缺陷處溫度與密實處溫度的差異,判斷鋼管混凝土是否存在缺陷。鋼管混凝土缺陷情況示意圖(見圖1):
圖1 鋼管混凝土缺陷情況示意圖
若檢測發(fā)現(xiàn)柱內(nèi)混凝土不密實時,需進(jìn)行補強。在需補強區(qū)域上下兩端鉆透管壁,各鉆直徑10mm的孔。在下孔外焊直徑12mm,長60mm的鋼管嘴,并將鋼管嘴和注漿嘴連在一起??諌簷C連接鋼管嘴后打開空壓機,上孔出風(fēng)時即可停止工作,若不出風(fēng)則說明脫空區(qū)域不流通,此時須在上下兩孔之間再鉆一孔,重復(fù)上述操作直至出風(fēng)為止。從注漿口開始注漿,使用空壓機將漿體頂入脫空區(qū)域直至上孔大量溢漿,即可斷開注漿嘴,用密封膏封堵上孔,待補強區(qū)漿體固化后,將鉆孔補焊固封。最后對每片脫空區(qū)進(jìn)行超聲檢測,若檢測仍有不密實則重復(fù)上述操作。
工程結(jié)合以往經(jīng)驗及相關(guān)規(guī)范,按要求埋設(shè)測溫點,時刻觀察溫升速率。溫度感應(yīng)頭綁扎于短鋼筋頭插入柱中,在柱內(nèi)環(huán)板排氣孔位置固定。測溫點設(shè)置在高度方向上的兩個橫向剖面中,橫向剖面中的中部區(qū)域設(shè)置測溫點,并不少于2點,間距1.0m。橫向剖面周邊的測溫點設(shè)置在距結(jié)構(gòu)表面60mm位置處。距澆筑的鋼管柱2m處設(shè)置一處室外環(huán)境溫度測溫點,并根據(jù)測溫結(jié)果,完善溫度控制技術(shù)措施,及時增減保溫措施。
冬季保溫時,鋼管外壁先嚴(yán)密包裹一層保溫毛氈,并考慮擋風(fēng)和防火要求,毛氈外側(cè)再嚴(yán)密包裹一層阻燃擋風(fēng)帆布,若溫度較低,將設(shè)兩層保溫毛氈嚴(yán)密包裹,毛氈外側(cè)再嚴(yán)密包裹一層阻燃擋風(fēng)帆布。保溫包裹施工分兩次進(jìn)行,鋼管柱吊裝前先將鋼管柱對接焊接影響區(qū)域之外包裹到位,鋼管柱對接焊接完成后,再將對接焊縫影響區(qū)域的毛氈和帆布包裹到位。
綜上所述,泵送頂升施工技術(shù)是澆筑鋼管柱混凝土的一項核心技術(shù),在超高層施工過程中是非常重要且復(fù)雜的,這就要求施工單位必須從現(xiàn)場泵管布置、混凝土配合比、澆筑實時監(jiān)測、澆筑后保溫養(yǎng)護(hù)等方面對鋼管柱頂升澆筑混凝土實施全面把控。頂升澆筑鋼管柱混凝土技術(shù)在超高層施工中的應(yīng)用,可以大幅提高施工質(zhì)量和施工效率。