倪剑波
（浙江天工建设集团有限公司，浙江 绍兴 312000）
我国建筑行业发展速度较快，工程体量大，促进了施工技术的进步和创新。钢管柱混凝土集混凝土的抗压强度高和型钢的抗弯能力强于一身，实现了良好的弹塑性，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高。同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。钢管柱混凝土作为一种新兴的组合结构，被广泛使用于框架结构中（如厂房和高层）。钢管柱混凝土结构具有良好的受力性能和施工性能，这是其发展迅速的根本原因。其性能优势主要表现在承载力、延性和抗震性能方面。钢管柱混凝土柱中，钢管对其内部混凝土的约束作用使混凝土处于三向受压状态，提高了混凝土的抗压强度；
钢管内部的混凝土又可以有效地防止钢管发生局部屈曲。研究表明，钢管柱混凝土柱的承载力高于相应的钢管柱承载力和混凝土柱承载力之和。钢管和混凝土之间的相互作用使钢管内部混凝土的破坏由脆性破坏转变为塑性破坏，构件的延性性能明显改善，耗能能力大大提高，具有优越的抗震性能。
钢管柱混凝土的浇筑方法有泵送顶升浇筑法、高位抛落免振捣法、自密实混凝土浇筑法三种，目前也有一些创新方法用于实践。本文在介绍钢管柱混凝土结构的性能优势的基础上，根据建筑工程实例，仅对钢管柱混凝土浇筑高抛法施工技术进行分析。
以某住宅工程项目10#居住楼以及5#配套裙房为例，该工程采用筏形基础，包括地下3层和地上19层，总建筑面积256599m2。其中，地下部分为混凝土框架剪力墙结构，地上12～16层部分采用钢结构框架体系，主要由小截面钢管柱、工字钢梁组成。在进行钢梁连接时，主要采用高强螺栓，配合焊接，钢柱则采用焊接方式进行连接，两者焊接作业时焊缝等级为Ⅰ级。结合该工程施工规范，钢管柱（9.45m高，即3层1节）内混凝土浇筑采用高强自密实混凝土，即C40-C60。该工程钢构件规格见表1。
表1 钢构件规格及分段情况
在进行建筑工程项目钢管柱混凝土浇筑时，目前施工领域主要总结出高抛工艺和顶升工艺。结合表1中内容可以看出，该工程钢管柱截面比较有限，加之管壁相对较薄，顶升工艺施工过程中，容易发生钢管柱变形，不仅影响后续施工，还有可能造成建筑物主体结构破坏。与此同时，对于自密实混凝土来说，其浇筑高度通常低于9.0m，但是该工程每节钢管柱长度达到9.45m，高于施工规范所要求的浇筑高度允许值。在此基础上，钢管截面小，也会相应增加混凝土浇筑难度[1]。经过综合分析认为，在进行混凝土浇筑时，需要在兼顾上述因素的同时，进一步考虑混凝土浇筑后密实度是否符合施工设计要求。经过研究分析决定，该工程钢管柱混凝土浇筑采用高抛法工艺。高抛法的施工工艺原理是通过采用一定的配合比，使混凝土拌合物在自由落下时不泌水、不离析，利用混凝土拌合物从高处自由抛落时产生的强大动能，不经振捣或轻微振捣就能够达到自行密实的效果。
3.1 机具准备
建筑主体钢管柱部位的混凝土主要由塔式起重机吊进行运送，为避免运送过程中对混凝土造成影响而出现施工质量问题，该工程采用专用漏斗，并在漏斗上配置可伸缩导管，此种导管可自由伸缩，并且深入到钢筋柱内部0.6m，从而将C40-C60混凝土自由下落高度下降到8.86m，小于浇筑高度允许值9.0m，符合混凝土高抛施工工艺的实施要求。
3.2 材料准备
钢结构装配式建筑钢管柱混凝土结构在施工时，主要施工材料包括钢筋、水泥砂浆、掺合料、预埋件等，严格根据结构施工相关要求，对上述材料进行质量管控，确保进场材料质量。结合该工程施工设计中的相关要求，混凝土材料要求[2]见表2。
表2 混凝土材料施工质量要求
3.3 现场准备
为保证混凝土浇筑施工质量，需要关注施工现场可能产生的影响因素，通过勘察分析施工现场是否存在钢管柱混凝土浇筑施工风险，并且准确分析是否存在不利于混凝土浇筑作业的其他因素。除了关注施工现场条件外，为促进浇筑施工有序开展，在浇筑混凝土前应对建筑项目所处地区气候、降雨、地质等情况加以勘察，保证浇筑作业与环境因素相符合，提前将潜在的施工风险排除。
3.4 技术准备
在钢管柱混凝土结构施工时，要关注钢筋加工质量，为后续开展混凝土浇筑提供更多保障。加工钢筋的方式比较多，该工程结合实际需要，主要采用三种加工方法，分别为冷拉、除锈和焊接方式。对于不同级别的钢筋，冷拉率存在一定差异。例如，HPB235级别钢筋，冷拉率要控制在4%，HRB335、HRB400以及HRB400级别钢筋，冷拉率均为1%[3]。与此同时，在进行钢筋焊接作业时，关注环境温度，尽量避免在低于-5℃的条件下进行焊接施工，如无法改变温度环境，则及时调整焊接工艺及相关参数，避免造成焊接质量下降。此外，结合混凝土浇筑高抛施工操作规范，明确混凝土浇筑技术相关指标，包括混凝土拓展度、强度等，浇筑前及时确定施工流程，避免对浇筑作业产生不良影响。
4.1 施工前试验
因该工程特殊情况，混凝土浇筑施工高度相对较高，在进行高抛混凝土浇筑时，要关注混凝土自由下落度，并将其控制在合理范围内，以免发生离析现象而对总体浇筑质量带来不良影响。该工程C40-C60混凝土采用预拌混凝土，施工前严格按照混凝土扩展度、出入模温度、运输距离，详细与搅拌站进行技术交流，制定最佳施工方案。同时，施工前于现场开展浇筑，为确保浇筑质量，确定浇筑速率，明确拓展度，从而保证浇筑方法符合实际需要。在此基础上，对料斗进行湿润处理，漏斗插入到钢管柱内后，塔式起重机、料斗共同协作开展混凝土浇筑[4]。根据施工现场实际情况，在进行高抛浇筑前，划分3个区域，同时对3个区域混凝土浇筑的速率进行合理控制，具体见表3。
表3 不同区域混凝土浇筑速率
4.2 质量控制
在进行混凝土浇筑时，详细观察透气孔状况，对出气、冒浆情况进行分析，当出气孔冒浆后，及时对混凝土浇筑量进行查看，如果发现与设计数据存在较大误差，则及时对浇筑施工进行改进。结合该工程浇筑施工规划，对每个钢管柱混凝土充盈系数进行准确计算，浇筑结束后由专门技术人员负责全面检查，常规检查发现异常情况后，及时采用超声波检测技术，对钢管柱内混凝土密实度进行确定。完成混凝土浇筑后，在适宜时间开展养护工作，防水混凝土浇筑结束并凝固后，马上进行养护，按要求养护时间超过2周。该工程混凝土养护按照不同位置，采用不同养护方法，其中地下框架和墙体喷洒养护液，底板位置采取浇水方法进行养护，顶板浇水后采用塑料薄膜对其进行覆盖。
为进一步加强混凝土浇筑施工质量，应做好如下施工质量控制：
（1）粗骨料、细骨料等材料进场时，对材料进行质量检查，确保混凝土材料质量。针对混凝土强度、扩展度、配合比等要求，浇筑前开展试验。
（2）由于施工环境复杂，对施工过程中可能存在的阻碍因素进行分析，做好各方面施工准备工作，合理设计施工方案，评估施工技术的适用性，从而完善混凝土施工工艺。
（3）混凝土浇筑过程中，施工人员密切关注出气孔状况，为进一步加强高强自密实混凝土的密实度，可采用钢管轻敲钢管柱。
（4）为保证混凝土密实度，除了常规判断方法外，对混凝土实际用量与施工设计用量进行对比计算，提供一定参考依据[5]。
（5）混凝土浇筑施工结束后，对排气孔进行封堵，采用防火涂料喷覆方法进行处理。
该工程10#主楼共使用380根钢管柱，1370根方柱，混凝土浇筑过程中专人负责对出气孔进行检查，结合施工要求对每根钢柱混凝土浇筑充盈系数进行准确计算，浇筑结束后根据计算值开展全面检查，结果显示，柱体根部混凝土密实度满足施工要求，且未出现离析，腹板下侧无漏浇和空洞状况，检查结果符合施工设计规范。同时，在进行钢管柱混凝土浇筑时，结合施工规范，对结构收缩沉降情况进行分析，根据混凝土自身性的收缩沉降作用，于初凝前对柱体上部位置开展二次振捣，从而进一步加强柱体结构的稳定性与安全性，确保柱体结构完整。
综上所述，建筑工程项目中混凝土施工难度比较大，对浇筑施工技术水平的要求比较高，特别是小截面钢管柱，为保证施工质量，需要结合混凝土具体施工情况，做好施工方案选择，同时不断对施工技术进行改进。与此同时，从机具、材料和技术三个方面做好施工准备，并且对浇筑施工进行严格的质量控制，结合该工程施工情况，总结钢管柱混凝土浇筑施工技术要点、施工注意事项，并且采取有效措施减少潜在安全风险，最大程度规避施工问题，切实提升建筑工程项目总体施工效益。通过完善浇筑施工工艺，改进施工技术，可保证混凝土浇筑施工满足设计规范以及施工要求，具有良好的施工效益。
值得一提的是，对于钢管柱混凝土结构的维护，由于裸露的钢管在火灾高温下会弱化钢材的性能，需要在钢管外表面喷涂防火涂料来解决钢管柱混凝土的防火问题。
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