3.5.1. 工程概况
本工程外框筒由16根钢管混凝土柱组成的竖向支撑体系，平面布置见图3.5.1-1。
图3.5.1-1 塔楼钢管柱平面布置图
钢管柱的截面尺寸为-3层至62层由1300*40递减至800*20，62层以上为400*400*20的箱型柱，单节柱最长长度12.16m，最小长度为3.5m（详见钢管柱分节表），钢管柱无内环板，仅在上下节柱接头位置有30mm宽衬环板。如图3.5.1-2所示。
图3.5.1-2 钢管柱内衬环板示意图
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单根混凝土浇筑量4.4m3-14.2m3，钢管内混凝土强度等级为C60-C40。 根据设计说明，钢管混凝土柱中的混凝土采用无收缩混凝土，混凝土的配合比，除应满足强度指标外，尚应考虑施工中所采用的混凝土浇筑工艺的要求。在施工前，应进行必要的足尺混凝土浇筑工艺试验。 3.5.2 基本原理
本技术的原理是：采用合理的配合比，使混凝土拌合物具有很高的流动性，在高空抛落中不离析、不泌水、不经振捣或少振捣,利用混凝土高处抛落时产生的动能实现自密实。 3.5.3 工艺流程及要点 1 工艺操作流程
超高层大直径钢管柱高抛自密实混凝土施工工艺流程如图3.5.3所示。
配合比设计工艺试验混凝土浇筑养护
图3.1钢管柱高抛自密实混凝土施工工艺流程
2 操作要点
1) 配合比设计
(1) 配合比设计应充分结合现场施工工艺和结构特点：抛落高度10～12m；钢管内无配筋，自密实等级确定为三级；强度等级C60,补偿收缩（限制膨胀率%：水中14天≥0.015、水中14天转空气中28天≥－0.030）。
(2) 优选原材料。选用一级粉煤灰，5～20连续粒级粗骨料，Ⅱ区中河砂，降低单位体积用水量。
(3) 配合比设计采用绝对体积法
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(4) 选用聚羧酸类外加剂
(5) 为保证混凝土的流动性能，塌落度要求达到270mm,扩展度达到600±50mm,塌落度经时损失3h≤10mm,扩展度经时损失3h≤100mm。
(6)根据自密实性能等级选取单位体积粗骨料绝对体积0.35m³，质量为350L×2.7kg/L=945.0Kg
（8）由于掺加一级粉煤灰和级配很好的骨料，可选择较低的单位体积用水量168L和水粉比0.85。推算出粉体体积Vp=197.6L。
(9)依据标准推荐选取自密实混凝土含气量为3.0%，即Va=30L。
(10)细骨料中含1.4%的粉体（小于0.075mm的粉体颗粒），根据Vg+Vp+Vw+Va+(1-1.4%)Vs=1000L，计算出单位体积细骨料体积Vs=258.0L,质量用量为：258.0×2.65=683.7kg。
(11)计算单位体积胶凝材料用量Vce=Vp-1.4%×Vs=194L。根据强度等级计算出C60混凝土水灰比（W/C）=0.27,水泥(P.II52.5)用量为436kg。
最终计算得出配合比见表3.5.3-1。
表3.5.3-1 C60混凝土理论配合比
材料名 配合比 ㎏/m3 水泥 0.63 392 粉煤灰 0.15 93 矿粉 0.15 93 水 0.27 168 砂 1.10 684 石 1.52 945 外加剂 0.013 8.1 膨胀剂 0.07 44 2） 工艺试验
按照1:1的比例制作钢管柱模型，按照工艺要求浇筑混凝土，拆除钢管柱，检查钢管与混凝土的粘结情况，并对混凝土钻芯检测,工艺试验施工流程如图3.5.3-2所示。
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混凝土取芯检测 钢管柱混凝土养护 钢管柱基础施工 钢管柱基座加工与安装 试验钢管柱安装 按现场1:1比例加工试验柱 操作平台搭设 自密实混凝土浇筑 混凝土试块制作 试块强度检测
图3.5.3-2工艺试验施工流程
图3.5.3-3 钢管柱高抛自密实混凝土施工工艺试验
图3.5.3-4高抛自密实混凝土取芯检测
3) 混凝土浇筑
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(1) 准备工作
○1 钢管柱安装、焊接完成。 ○2 钢管柱操作平台搭设完成。 ○3 检验批质量验收。 ○4 交接检查完毕。 (2)操作平台搭设
1采用工具式工作平台。 ○
2 工作平台边距离钢管柱边至少保留80cm间距，○以保证操作工人有自由活
动空间。
(3) 混凝土运输：
1 运输车在接料前应将清洗干净。 ○
2 混凝土运输过程中严禁向车内加水。 ○
3 混凝土在90min内卸料完毕。 ○
4 卸料前应高速旋转搅拌运输车1min以上。 ○
5 如需对混凝土扩展度进行调整时，加入外加剂后混凝土搅拌运输车应高○
速旋转3min，使混凝土均匀一致，经检测合格后方可卸料。外加剂的种类，掺量等由混凝土供应供应商派专业技术人员负责控制。
（4） 混凝土浇筑 ○1 坍落扩展度检测：
全数做坍落扩展度检测，合格后方可使用。
图3.5.3-5 坍落扩展度监测
○2 出料口位置控制
为防止砼下落时与钢管柱壁和内隔板碰撞离析，出料口应居中，让混凝土在
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空腔内垂直下落。
○3 混凝土分层控制：
a 分层进行浇筑，分层高度不大于2米，间歇10min～15min再次浇筑。如果中途下料有中断，中断时间不得超过混凝土初凝时间。
b 用测绳法控制浇筑高度，提前在绳子上测量好尺寸并做标记，在绳子的下端系一颜色鲜明物体，便于识别，在浇筑过程中通过绳子上端标记及观看下端物体来控制浇筑高度。
c 当浇筑固定高度混凝土时间间隔小于10min时，可两个或多个钢管柱循环浇筑。
地下室部分汽车泵浇筑 地上部分塔吊吊运浇筑 测绳法控制单次浇筑高度 浇筑时间与高度记录 图3.5.3-6 现场浇筑控制
○4 辅助振捣：
混凝土抛出高度＞4米时，无需振捣，≤4米浇筑范围必需采用辅助振捣。振捣方法同传统方法。
○5 混凝土上表面控制：
中间每节钢管柱的混凝土浇筑预留 600mm ，以防焊接高温影响混凝土质量。
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4）浮浆清理、养护：
每节钢管柱浇筑完，应清除上面的浮浆，待混凝土初凝后灌水养护。 用塑料布将管口封住，防止异物掉入。 3.5.4 主要技术指标
钢管柱混凝土高抛施工技术指标为：
（1） 适用于管径大于350mm，高度4m~12m的钢管混凝土柱。 （2） 混凝土到达现场后逐车检验坍落扩展度： （3） 混凝土塌落度250~280mm。 （4） 混凝土扩展度650~700mm。
（5） 扩展度刚好达到500mm时，所用时间为 3~20s。
（6） 分层进行浇筑，分层高度不大于2米，间歇10min～15min再次浇筑。如果中途下料有中断，中断时间不得超过混凝土初凝时间。
（7） 混凝土抛出高度＞4米时，无需振捣，≤4米浇筑范围必需采用辅助振捣。振捣方法同传统方法。
（8） 中间每节钢管柱的混凝土浇筑预留 600mm ，以防焊接高温影响混凝土质量。
3.5.5 质量控制 1 检查质量的方法
1) 敲击法
即通过声音来分析管内混凝土是或密实。用质检专用的3号钢锤进行敲击检查，每层每根钢管柱进行全检，7天、28天共两次（敲击的时间不宜过早，以免影响混凝土与钢管壁的粘结）。检查方法为沿柱周边取等距离若干个点，从柱底敲至柱顶。
2） 超声波检测法
对钢管柱内的混凝土可采用超声波逐个检测，测试频率宜选择在40-100KHZ范围内。 2 现场试块
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混凝土分两层加入试模，加入的混凝土的厚度基本相等。加入第一层混凝土后，待试模中的混凝土的表面成一水平后，再加入第二层，混凝土直至与试模上口平起。二次间隔时间40秒，表面抹光，待砼临近初凝时用抹刀抹平压光。 3 混凝土缺陷处理
如发现局部混凝土不密实，应在钢管壁上钻孔并压浆补强，压浆补强后将钻孔塞焊补平。 3.5.6安全措施
1 施工用电安全保证措施
1) 操作人员应经过用电教育，作业时应穿戴绝缘胶鞋及绝缘手套。 2) 插入式振动器的电动机电源上，应安装漏电保护装置，接地或接零。 2 高空作业安全保证措施：
1）施工前，应逐级进行安全技术教育及交底，落实所有安全技术措施和人身防护用品，未经落实时不得进行施工。
2） 操作平台必须搭设牢固，施工人员必须操作时必须系好安全带。 3） 高处作业中的安全标志、工具、仪表、电气设施和各种设备，必须在施工前加以检查，确认其完好，方能投入使用。 3 应急措施
1) 提前全面掌握天气情况，在浇筑过程中如有突发短时较强降雨，准备好塑料薄膜，做好防雨措施。
2) 准备应急工人班组随时准备帮助拆管、洗管和接管，及时解决混凝土堵管。
3.5.7 经济分析
芜湖侨鸿滨江世纪广场A标段项目采用高抛自密实混凝土,虽然增加了混凝土材料成本,但节约了大量的人工和机械费用,并且可以使得现场圆管柱的安装达到三层一节,大大减少了现场圆管柱安装所需花费的人工、机械、辅材费用，缩短了工期，综合效益高。 3.5.8 效益分析 1 经济效益
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泵送费按36元/m³技术，8000m³共节省泵送费：8000×360=28.8万元。 2 社会效益
符合绿色施工原则，减少了振捣噪音，节能环保。 3.5.9 应用效果
本工程钢管混凝土总方量8000m³，采用塔吊吊装，避免了超高泵送的噪音和油耗。节省电能2700千瓦时，减少人工消耗600工日，与钢结构施工充分流水施工，使总体工期达到平均5天一层，共节省工期60天，取得了很好的综合效益。
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