西塔钢管混凝土方案钢管混凝土施工方案.docx
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西塔钢管混凝土方案钢管混凝土施工方案
钢管混凝土施工方案
一、概况
1、总体概况
本工程外框筒由30根巨型钢管混凝土柱斜交组成，各钢管柱截面尺寸及管里混凝土强度等级如下表所示：
构件区编号
钢管尺寸
（D×t）
砼强度
等级
节点区编号
钢管尺寸
（D×t）
砼强度
等级
1
1800×35
C70
JA
1800×50（55）
C90
2
1800×35
C70
JB
1750×50（55）
C90
3
1700×35
C70
JC
1700×50（55）
C90
4
1650×35
C70
JD
1650×50（55）
C90
5
1600×35
C70
JE
1600×50（55）
C90
6
1550×35
C70
JF
1550×50（55）
C90
7
1500×35
C70
JG
1500×45（50）
C90
8
1450×35
C60
JH
1450×45（50）
C80
9
1400×32
C60
JI
1400×40（45）
C80
10
1350×32
C60
JJ
1350×40（45）
C80
11
1300×30
C60
JK
1300×40（45）
C80
12
1200×30
C60
JL
1200×40（45）
C80
13
1100×28
C60
JM
1100×35（45）
C80
14
1000×26
C60
JN
1000×35
C80
15
900×24
C60
JO
900×30
C80
16
800×22
C60
JP
800×30
C80
17
700×20
C60
JQ
700×25
C60
钢管柱相对于大地垂线倾斜度如下表所示：
钢管柱相对于大地垂线倾斜度α
构件区
Z1a
Z1b
Z2a
Z2b
Z3a
1
10.53°
9.77°
14.31°
13.48°
16.42°
2
9.77°
10.53°
13.48°
14.31°
16.42°
3
9.29°
11.93°
12.73°
15.12°
16.47°
4
9.85°
11.16°
13.62°
14.90°
16.86°
5
9.61°
11.90°
13.27°
15.52°
16.92°
6
9.82°
11.62°
13.60°
15.26°
17.06°
7
9.81°
11.69°
13.57°
15.30°
17.07°
8
9.66°
11.87°
13.36°
15.35°
16.98°
9
9.86°
11.27°
13.64°
14.99°
16.93°
10
9.38°
11.94°
12.87°
15.19°
16.59°
11
9.78°
10.64°
13.50°
14.41°
16.49°
12
8.98°
11.81°
12.13°
14.77°
15.91°
13
9.55°
9.82°
13.15°
13.55°
15.76°
14
8.52°
11.53°
11.09°
14.13°
14.90°
15
9.22°
8.80°
12.64°
12.34°
14.73°
16
8.06°
11.06°
9.72°
13.23°
13.52°
17
8.84°
7.78°
11.95°
10.75°
13.34°
说明：
各区段内钢管在平面内均相对于A2、B2、C2轴线对称，故其余柱的倾斜度与上述钢管柱对称相同。
钢管柱编号索引图
2、钢管混凝土浇筑量
分段
序号
浇筑长度m
构件区浇筑量m3
节点浇筑量m3
单根直段平均浇筑量m3
单个节点平均浇筑量m3
Z1a
Z1b
Z2a
Z2b
Z3a
1
23.4
23.4
23.7
23.6
23.9
958.1
705.2
31.9
47.0
2
27.3
27.4
28.2
27.8
28.1
1274.0
681.9
42.5
45.5
3
27.4
27.6
27.7
28.0
28.2
1153.2
584.1
38.4
38.9
4
27.4
27.5
27.8
27.9
28.2
1104.1
529.4
36.8
35.3
5
27.4
27.6
27.7
28.0
28.2
1054.4
478.2
35.1
31.9
6
27.4
27.6
27.8
28.0
28.2
1004.6
429.9
33.5
28.7
7
27.4
27.6
27.8
28.0
28.2
953.8
385.5
31.8
25.7
8
27.4
27.6
27.7
28.0
28.2
902.9
344.2
30.1
22.9
9
27.4
27.5
27.8
28.0
28.2
859.9
308.3
28.7
20.6
10
27.4
27.6
27.7
28.0
28.2
809.0
272.8
27.0
18.2
11
27.4
27.5
27.8
27.9
28.2
763.1
241.7
25.4
16.1
12
27.3
27.6
27.6
27.9
28.1
654.6
193.8
21.8
12.9
13
27.4
27.4
27.7
27.8
28.1
556.4
154.1
18.5
10.3
14
27.3
27.6
27.5
27.8
28.0
465.0
120.1
15.5
8.0
15
27.4
27.3
27.7
27.6
27.9
380.6
91.2
12.7
6.1
16
27.3
27.5
27.4
27.7
27.8
303.5
67.3
10.1
4.5
17
22.3
22.3
22.6
22.5
22.7
205.1
25.7
6.8
1.7
C60浇筑量
5926m3
C70浇筑量
5990m3
C80浇筑量
1793m3
C90浇筑量
5306m3
总浇筑量约19000m3
二、钢管混凝土施工方法选择
1、钢管混凝土施工特点
本工程钢管混凝土柱均有不同程度的倾斜，每一节段的浇筑高度很大，且节点处有椭圆拉板隔开，上下不能通视，给施工带来一定的难度。
2、施工方法比较
目前国内外常见的钢管混凝土施工方法有顶升法、高抛自密实法及人工振捣法，下面将这几种方法适用范围及特点描述如下：
序号
方法名称
原理及特点
针对于本工程的适用性
1
顶升法
利用泵送的压力将混凝土由底到顶注入钢管，由混凝土自重及泵送压力使混凝土达到密实的状态。
对于大直径及浇注高度较大的钢管混凝土，一次性浇筑高度很大，混凝土的自重也很大，对输送泵的压力要求很高；而且浇筑一旦出现紧急情况中断后将无法继续顶升，所以不适合本工程施工。
2
高抛自密实法
通过一定的抛落高度，充分利用混凝土坠落时的动能及混凝土自身的优异性能达到振实的效果。
本工程钢管柱为立面斜交，并且节点处用椭圆拉板隔开，混凝土从漏斗落下后沿直段钢管壁流入底部，混凝土沿管壁的动能损失很大，不能达到高抛效果。
3
人工振捣法
利用人工和振捣器械对混凝土实施振捣，以达到密实的效果。
本工程钢管外径由底部1800mm变化到顶部的700mm，大部分钢管可以实现进入钢管内振捣，但是钢管底部距离上口太远，常规通风设备难以达到施工作业要求，而且炎热天气时钢管底部内作业环境恶劣，所以工人不宜进入钢管内部过深，只有通过机械式的振动棒伸入钢管内部方能实现对混凝土的振捣。
3、钢管分节及节点情况
由上图可知，当钢管外径大于等于1200mm时，节点最窄处就不适合人工操作。
4、选择结果
通过前面的比较分析可知，实施人工振捣才能最大限度的保证混凝土的密实度，所以浇筑混凝土时拟对所有钢管柱实施振捣。
具体振捣方式见下表：
构件区段
钢管外径1800～1300
钢管外径1200～700
直管段
节点段
直管段
节点段
振捣方式
在管口进行振捣
工人进入钢管节点处振捣
在管口进行振捣
工人在节点上口振捣
注：
所有钢管混凝土均配自密实混凝土采用高频振动棒实施振捣，具体情况详后。
三、施工准备
1、技术准备
1.1、施工方案的编制
施工前认真熟悉图纸及相关资料，了解钢管混凝土的施工特点，然后根据这些特点编制出适合本工程的钢管混凝土施工方案。
1.2、混凝土配合比
本工程外筒30根钢管柱内填充C60～C90高性能混凝土。
钢管混凝土要求混凝土具有很好的填充性能，确保充满钢管内的每个部位，混凝土要有良好的流动性、体积稳定性及可泵性。
根据搅拌站及联合体单位广州市建筑集团有限公司在广州新电视塔的施工经验，提出参考配合比如下：
1）C80混凝土配合比
原材料检验结果
水泥
品种
强度等级
生产厂名
F块（Mpa）
3d抗折强度（Mpa）
28d抗折强度（Mpa）
3d抗压强度（Mpa）
28d抗压强度（Mpa）
P．Ⅱ
42.5R
珠江水泥厂
——
6.4
9.0
35.2
53.5
砂
产地
级配区
细度模量
表观密度
（kg/m3）
堆积密度（kg/m3）
含泥量（%）
北江
Ⅱ区
2.5
2670
1400
0.6
石
产地
品种
规格（mm）
针片状颗粒含量%
表观密度
（kg/m3）
堆积密度（kg/m3）
含泥量
（%）
掺量（%）
市郊
花岗岩
5～31.5
5.3
2640
1390
0.4
混合材
外加剂
水
①
②
①
来源
品种
等级
掺量及方式
品种
等级
掺量及
方式
名称
掺量
（%）
浓度（%）
——
——
——
矿渣
S95
等量取代
KJ-JS
2.10
30.0
自来水
施工配合比
水胶比
配合比（水泥：
混合材：
砂：
石：
水）
含砂率
坍落度
质量密度（kg/m3）
0.23
1：
：
1.67：
2.28：
0.30
42.3%
230±30
2420
材料用量（kg/m3）
抗压强度
水泥
混合材
砂
石
水
外加剂
7d
28d
快速法
430
——
150
718
980
130
12.18
——
95.5
——
备注
实际生产混凝土配合比还将根据当时天气和原材料情况作相应调整。
2）C60混凝土配合比
材料同C80，配合比如下：
施工配合比
水胶比
配合比（水泥：
水：
混合材：
砂：
石）
含砂率
坍落度
质量密度（kg/m3）
0.28
1：
0.30：
0.05：
0.93：
1.93
32.5%
180±20
2413
材料用量（kg/m3）
抗压强度
水泥
混合材
砂
石
水
外加剂
7d
28d
快速法
570
——
——
530
1100
170
13.2
49.1
71.9
——
备注
实际生产混凝土配合比还将根据当时天气和原材料情况作相应调整。
3）C70混凝土配合比
原材料检验结果
水泥
品种
强度等级
生产厂名
F块（Mpa）
3d抗折强度（Mpa）
28d抗折强度（Mpa）
3d抗压强度（Mpa）
28d抗压强度（Mpa）
P．Ⅱ
42.5R
珠江水泥厂
——
6.4
9.0
35.2
53.5
砂
产地
级配区
细度模量
表观密度
（kg/m3）
堆积密度（kg/m3）
含泥量（%）
北江
Ⅱ区
2.5
2670
1400
0.6
石
产地
品种
规格（mm）
针片状颗粒含量%
表观密度
（kg/m3）
堆积密度（kg/m3）
含泥量
（%）
掺量（%）
市郊
花岗岩
5～31.5
5.3
2640
1390
0.4
混合材
外加剂
水
①
②
①
来源
品种
等级
掺量及方式
品种
等级
掺量及
方式
名称
掺量
（%）
浓度（%）
——
——
——
矿渣
S95
等量取代
KJ-JS
2.10
30.0
自来水
施工配合比
水胶比
配合比（水泥：
混合材：
砂：
石：
水）
含砂率
坍落度
质量密度（kg/m3）
0.25
1：
0.35：
1.52：
2.35：
0.34
39.2%
230±30
2400
材料用量（kg/m3）
抗压强度
水泥
混合材
砂
石
水
外加剂
7d
28d
快速法
430
——
150
653
1012
145
9.28
——
80.3
——
备注
实际生产混凝土配合比还将根据当时天气和原材料情况作相应调整。
4）C90混凝土配合比
原材料检验结果
水泥
品种
强度
等级
生产厂名
F块（Mpa）
3d抗折强度（Mpa）
28d抗折强度（Mpa）
3d抗压强度（Mpa）
28d抗压强度（Mpa）
P．Ⅱ
42.5R
珠江水泥厂
——
6.4
9.0
35.2
53.5
砂
产地
级配区
细度模量
表观密度
（kg/m3）
堆积密度（kg/m3）
含泥量（%）
北江
Ⅱ区
2.5
2670
1400
0.6
石
产地
品种
规格（mm）
针片状颗粒含量%
表观密度
（kg/m3）
堆积密度（kg/m3）
含泥量
（%）
掺量（%）
市郊
花岗岩
5～31.5
5.3
2640
1390
0.4
混合材
外加剂
水
①
②
①
来源
品种
等级
掺量及方式
品种
等级
掺量及
方式
名称
掺量
（%）
浓度（%）
硅粉
——
50kg/m3
矿渣
S95
等量取代
KJ-JS
2.20
30.0
自来水
施工配合比
水胶比
配合比（水泥：
混合材：
砂：
石：
水）
含砂率
坍落度
质量密度（kg/m3）
0.23
1：
0.28：
1.46：
2.48：
0.29
37.0%
230±30
2430
材料用量（kg/m3）
抗压强度
水泥
混合材
砂
石
水
外加剂
7d
28d
快速法
430
50
120
628
1067
145
12.1
——
100.0
——
备注
1、实际生产混凝土配合比还将根据当时天气和原材料情况作相应调整。
2、每方掺硅粉50kg。
2、现场准备
2.1、现场使用的主要施工机具
名称
型号及数量
示意图
砼输送泵
HBT60：
3台；
（钢管区域1～区域4）
HBT90CH：
3台。
（钢管区域5～区域15）
区域4及以下钢管混凝土单次最大浇筑量为1270m3，采用HBT60泵浇筑，按每台泵每小时浇筑40m3计，3台泵11个小时可完成浇筑，现场配备3台满足施工需求；
区域5～区域15钢管混凝土单次最大浇筑量为1050m3，采用HBT90CH泵浇筑，按每台泵每小时浇筑30m3计，3台泵12小时可完成浇筑，可满足施工需求。
布料机
HGY-13型布料机：
3台
（布料半径13m，自重4.2t）
漏斗
漏斗一（上口830×500mm，下口340×500mm，高400mm）：
3个；
漏斗二（上口1450×500mm，下口1000×500mm，高400mm）：
3个。
由5mm厚钢板加工而成。
吊斗
容量３m3,６个；
B=1500mm，H1=1000mm，H2=800mm。
容量5m3,６个；
B=2000mm，H1=1000mm，H2=1000mm。
串筒
内径150mm，厚度1.5mm。
每节长度1.5m，共48节。
简易爬梯
竖直爬梯（350×200mm）：
12套，每套2m；
斜向爬梯（350×250mm）：
12套，每套5m。
振动棒
德国威克IREN65型高频振动棒：
3根。
照明及
监控装置
碘钨灯：
24只；
云台监控摄像头：
12个。
2.2、钢管混凝土振捣系统布置
根据外框筒钢管柱的安装工艺，本工程钢管混凝土分为构件区和节点区分别进行浇筑。
现将各构件区段混凝土振捣系统布置详述于下：
1）构件区段1浇筑系统布置
根据钢结构安装方案，构件1区直段每根钢管柱将分为4段依次吊装，每段安装长度为3454～4014mm，次区域的钢管混凝土拟采取人工进入钢管振捣的方式进行浇筑。
具体如下图所示：
2）构件2～13区浇筑系统布置
构件2～13区直管段管径较大，采用小型滑撬将震动棒固定并滑入钢管内部进行混凝土振捣，滑撬采用小型电动绞车进行牵引，具体如下页图所示：
3）构件14～17区浇筑系统布置
4）节点区浇筑系统布置
见下页图：
四、钢管混凝土现场施工
1、总体工艺流程
2、施工现场布置
3、钢管混凝土浇筑分区
根据现场混凝土输送泵的数量的选择，综合考虑钢管柱的吊装与钢管混凝土施工之间的工序协调、减少施工中间环节、减少各工序间产生矛盾，有效的保证工程工期，钢管混凝土柱分为3个区同时施工，如下图所示：
钢管混凝土柱分区示意图
4、混凝土的输送方式
构件区段
直段区
节点区
直段1～15区
直段16、17区
JA～JM
JN～JQ
输送方式
泵送
塔吊吊运
泵送
塔吊吊运
注：
节点JB区由于超重而后装的节点钢管内的C90凝土（约7方）采取塔吊吊运。
5、钢管混凝土柱施工顺序
钢管柱混凝土浇筑顺序与钢管柱吊装顺序相反。
奇数构件区时，钢管柱采用顺时针方向吊装，混凝土采用逆时针方向浇筑；偶数构件区时，钢管柱采用逆时针方向吊装，混凝土采用顺时针方向浇筑。
每个区分别配备一台混凝土输送泵，为减少混凝土侧压力对结构变形的影响，各个区域钢管混凝土柱同时浇筑。
钢管混凝土浇筑顺序见下表：
序号
项目
示意图
1
67层以下钢管混凝土浇注顺序
2
67层以上钢管混凝土浇筑顺序
6、单根柱混凝土浇筑
每两根钢管柱斜段在节点区相交成“X”型，为防止单根钢管柱连续浇筑混凝土冲击力产生的累积误差，每一个节点下的两根钢管柱之间采取对称连续浇筑，两根柱之间以2m为一个浇筑高度交替连续进行。
7、施工注意事项
序号
项目
注意事项
1
浇筑顺序
钢管混凝土柱分两个区同向浇筑，节间相反；每一个节点下的两根钢管柱之间采取对称浇筑。
2
节点处混凝土面处理
钢管内混凝土浇筑完成面标高低于钢管接驳面400mm以上，待混凝土初凝后将节点处混凝土凿毛露出石子，用清水将混凝土碎块冲洗干净。
3
钢管混凝土施工监控
为保证对钢管混凝土质量的监控，在钢管内安装摄像头，对混凝土施工过程进行全面控制。
4
构件1区的
混凝土浇筑
构件1区混凝土是人工进入钢管内进行振捣，故在施工过程中必须作好钢管内通风，使工人处于一个良好的施工环境。
5
浇筑速度
要合理控制混凝土的浇筑速度，以保证混凝土的振捣质量。
同一根钢管柱混凝土浇筑应该连续，分层间不得出现冷缝。
8、质量保证措施
序号
项目
保证措施
1
原材料的质量控制
控制粗细骨料的级配、粒径、粒形、强度、含泥量、杂质等指标，特别是骨料中的泥块含量，含泥量大不仅影响混凝土的强度，还使混凝土的自身收缩增大，容易产生裂缝。
还要控制粗骨料的空隙率，粗骨料的空隙率小不仅可以节约水泥，减少混凝土的自身收缩及混凝土的水化热，还可以提高混凝土的流动性，减少混凝土拌合物的泌水。
对进场的原材料严格按规范规定的检验批次进行检验和验收，不合格材料严禁进场。
2
配合比的优化设计
钢管混凝土要求混凝土拌合物有很好的自密实性能，要平衡混凝土的流动性和抗离析的关系，浆骨比要适当，砂浆量太小，影响混凝土的流动性；砂浆量过大，混凝土的自身收缩大，同时由于粗骨料体积比例小，混凝土的弹性模量降低，混凝土的受压变形增大。
3
混凝土拌合物
生产控制
混凝土搅拌站要严格按照配合比进行生产，生产前对搅拌站的计量设备进行校核，确保原材料的计量准确。
高强高流动性混凝土要求有足够的搅拌时间，搅拌时间要求控制在3分钟，确保拌合物搅拌均匀，气温变化及砂石含水率变化时应对施工配合比及时调整，确保入泵混凝土坍落度的稳定，严格控制单方混凝土的用水量，炎热天气时采取相应措施降低混凝土的入模温度，搅拌站及现场应加强对混凝土的抽检力度，不合格混凝土严禁使用。
搅拌车在装车前应排除罐体内的洗车水，在运输过程中要保持旋转状态，卸料前高速旋转1分钟，保证混凝土拌和均匀。
并保持泵送的连续性。
4
现场拟做样板
钢管柱实验
制作典型的钢管柱进行样板柱试验，模拟现场气温及施工条件进行混凝土的泵送施工，用来检验混凝土填充的密实度和混凝土的泌水性能等其它性能指标。
现场制作标养试件，浇筑28天后先进行超声波检测。
5
混凝土现场验收
确保入模混凝土的坍落度一致。
严禁在现场对混凝土拌合物加水。
严格执行混凝土进场交货检验制度，由搅拌站人员向现场检验人员逐车交验，交验的内容有：
目测混凝土有无泌水离析现象，试验员对每车的坍落度进行取样试验，对于坍落度不符合要求的混凝土严禁使用。
混凝土每车必检，检查必须有记录和检查人员签字。
6
浇筑振捣
混凝土分层浇筑，一次浇筑高度不超过3m，每层需充分振捣，保证混凝土的密实度，采用大振捣半径的振捣棒振捣，混凝土浇筑全过程采用摄像监控辅助控制，确保施工过程处于有效的监控之中。
7
现场试件制作
严格按照《混凝土结构工程质量验收规范》对每根非节点钢管柱和节点钢管柱浇筑的混凝土制作试件，并做好施工纪录及试件强度试验报告。
8
混凝土浇筑
混凝土浇筑过程中，前台与后台保持有效沟通，混凝土浇筑及间歇的全部时间不应超过混凝土的初凝时间。
同一根钢管柱的混凝土应连续浇筑，并应在底层混凝土初凝之前将上一层混凝土浇筑完毕。
9
现场交通协调
现场要合理安排调度混凝土运输车辆及混凝土浇筑的人员，防止混凝土运输车在现场等待时间过长，影响混凝土的质量。
五、钢
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