陈 军

(重庆中设工程设计股份有限公司，400025)

浅谈地下工程中钢管混凝土柱施工关键技术

陈 军

(重庆中设工程设计股份有限公司，400025)

就钢管混凝土柱特点进行分析，结合其优点分析讨论了钢管混凝土施工中的关键技术，其中包括空钢管制作加工以及验收工艺、钢管混凝土柱柱脚锚固、钢管混凝土柱构件现场拼接和安装、地下钢管混凝土柱和混凝土梁的连接以及钢管内混凝土浇筑等。施工人员在施工过程中，除了要根据相关规定进行，同时还要结合工程实际情况，从而使钢管混凝土柱的优势被发挥到极致。

地下工程；钢管混凝土柱；关键技术

钢管混凝土柱的施工主要是先将钢管安装，然后进行梁、板的施工，最后对核心混凝土进行浇筑。在对这一工程进行施工的过程中，因为钢管需要承担梁、板的自重以及施工负荷，加上对混凝土进行浇筑的过程中，会产生一定的静水压力。因此在钢管混凝土柱施工过程中钢管可能产生一定的初始变形。在这种情况下，施工人员要多加关注。

1.钢管混凝土柱特点

钢管混凝土柱主要是将钢管内填入缓凝土的一种组合型结构。钢管混凝土可以将钢管以及混凝土两种施工材料的优势充分发挥。同时能够避免钢管结构容易变形扭曲的问题。在建筑工程中，钢管混凝土结构早就出现，随着国家经济的迅猛发展，钢管混凝土结构在高层建筑以及地铁等工程施工中被广泛应用和推广，在建筑工程技术的发展中起到了推动作用。

地下工程中，地铁站是我国采用钢管混凝土柱最早的工程项目。在早期地铁施工中，采用的是深埋地下多跨结构，并采取明挖法施工。钢管混泥土柱具有承载力高的特点，因此在地下工程中被广泛应用，其在一定程度上可以减小截面尺寸，并能够科学合理的利用地下空间。近几年，我国城市中心地区建设了不少地下工程，其大多数均采用浅埋深挖的施工方式。一些具有综合功能的地下工程所采用的则是盖挖法，采用这样的方式可以在很大程度上减少对地面建筑的影响，当土方开挖到底板面标高后，就一定要遵循从下到上的顺序[1]。因此，需要设置中间支柱，钢管混凝土柱是最好的选择。

2.地下工程钢管混凝土柱施工关键技术

2.1 空钢管制作加工以及验收

地下工程中，钢管混凝土柱具有截面大的特点，因此制作工艺上和地上建筑相比较为复杂，其具有较高的技术含量，也存在着较大的旱缝。在这以情况下，很容易发生变形。在施工制作过程中，如何保障焊缝质量是其中的重点也是难点。为了使混凝土浇筑要求得到满足，要在钢管的表面设置相应的孔洞，例如泵送孔、排气泄压孔或者浇筑孔等。泵送孔的设置位置和泵车停放所处的位置之间有着一定的关系，浇筑孔设置的位置和浇筑时的高度有着一定的关系。另外，应当将排气孔设置在钢管的顶端位置，这样可以保证在排压的同时填补混凝土的沉降。对焊缝进行焊接的过程中，需要严格按照规定进行，同时对其进行探伤检测，对于不合格的焊缝需要返工。钢管制作完毕要涂漆防锈。

2.2 钢管混凝土柱柱脚锚固

对于地下工程中的钢管混凝土柱来说，其承载的荷载过大，通常情况下采取大直径柱作为基础，在这种情况下可以采用插入式柱脚构造，在已经埋入的桩内钢管外壁处设置一定的抗剪连接件，以此增加其的锚固能力。例如，某市地铁工程中，在钢管混凝土柱钢管管壁处焊接200mm的变形钢筋来充当连接件。当承担的荷载较小时，可以在柱脚处埋设地脚螺栓，具体的构造应当结合实际设计来确定。

2.3 钢管混凝土柱构件现场拼接和安装

因为在地下工程中，钢管混凝土柱承担较大的负荷，因此需要采用较大尺寸的钢管。进行拼接时，需要采用法兰盘，也可以在施工现场采用高强螺栓进行连接。有时法兰盘属于穿心式，也就是钢管内部有着一定宽度的环板，其主要是为了提升钢管连接处的强度[2]。在对钢管进行吊装之前，需要在柱身上标注上、下以及中心线和标高，当上、下线吻合后，需要对法兰盘上的环板距离进行调整，从而保证钢管垂直。采用水准仪对标高进行调整，当其和标准要求相适应时，可以将法兰盘上的螺栓拧紧。地下工程层数较少，因此钢管拼接处不多，通常是两层楼拼接一次，当所有钢管安装完成后，进行统一浇筑。

2.4 地下钢管混凝土柱和刚健混凝土梁的连接

加强环梁式节点以及板件式节点等。例如某市地铁施工中，加强环式采用的是钢筋混凝土单梁节点，采用的环板宽度是200mm，其梁中的钢筋分别和上、下环板进行焊接，并且在环板中加入劲肋。

2.5 钢管内混凝土浇筑

为了对混凝土的收缩进行适当的弥补，使钢管与核心混凝土能够共同工作，混凝土类型应当选用微膨胀型，并且保证坍落度在120-180mm之间。因为坍落度过大会导致混凝土出现离析现象，坍落度过小则会导致粘滞阻力增大，并使泵送压力受到影响。近几年自密实混凝土技术发展起来，被很多地下工程采用。一般情况下，核心混凝土浇筑方式主要有导管浇筑法、手工浇筑法、泵送顶升浇筑法以及高位抛落浇筑法等。其中较为常用的是高位抛落浇筑法和泵送顶升浇筑法。

2.5.1 高位抛落浇筑法

高位抛落浇筑法主要是利用混凝土自由下落的动力使其达到密实目的。混凝土浇筑之前，首先要清理管壁，以防止浇筑质量受到影响。为了避免在混凝土自由下落过程中出现粗骨料弹跳现象，需要在混凝土浇筑前放入10-20cm和核心混凝土强度一样的水泥砂浆。伸入管内的出料口长度要大于或等于2cm，当混凝土抛落的高度在4m以下时，要利用振捣器对每一层进行振捣。

2.5.2 泵送顶升法

泵送顶升法对混凝土自重以及粘滞阻力的预防主要是利用泵送压力实现的，将核心混凝土自上而下注入钢管内。先利用水泥砂浆润滑管壁，然后进行泵送混凝土的灌注，但是不能将其作为泵送的混凝土泵入钢管内部。为了使泵送的内部产生的摩擦减小，可以通过排气孔注入和核心混凝土配合比相同的水泥砂浆进行润滑，直到泵送结束。对于相同的钢管内，需要进行连续性浇筑，如果必须要停止，间断的时间不能比终凝时间长。在对混凝土进行浇筑的过程中，应当有专职人员在旁仔细观察，当排气孔产生持续性溢流，那么泵送即可结束。这时将阀门关闭，等到混凝土终凝后将短管截断，然后对泵送空和排气孔中的混凝土进行休整，并适当的喷施水泥浆，最后对钢管进行加板补焊[3]。在地下工程中，层数较少，对于钢管混凝土柱核心混凝土一般使用的是连续性浇筑，可以不用设置施工缝。钢管混凝土柱施工所需机械如下表所示：

表1 机械设备表

结束语：

钢管混凝土柱施工技术被广泛的应用在现代城市地下工程建设中，在施工过程中，施工人员要严格按照国定进行下管和灌注，保证按照管柱内的混凝土质量。注重浇筑流程，防止因为浇筑不合格导致钢管混凝土柱出现质量问题。同时，在施工过程中，要注重钢管安装的垂直度、柱内混凝土以及焊接质量，以保证在工期上和质量上可以达到经济效益最佳效果。

[1]王珂,李顺群,尹长权.钢管混凝土柱定位偏差对地下结构位移的影响[J].广西大学学报(自然科学版),2013,01:165-169.

[2]高强,高文皂.逆作法液压插入钢管柱技术在地铁施工中的应用[J].华北地震科学,2015,S1:12-15.

[3]张栋樑.南京南站钢管混凝土施工技术研究[J].铁道工程学报,2011, 03:109-114.

TU75

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1007-6344（2016）02-0181-01