公司一期工程综合生产车间外围框架柱 KZ-1 为钢管混凝土柱，共 36颗，沿车间外围均匀分布。柱直径为 1m，柱顶标高为 12.0m ,柱全高为 13.81m。钢管混凝土柱设计直径为 1000mm。钢管壁厚‘14mm，采用 Q345B 钢板按设计尺寸卷制。在标高 0.2m到-1.91m处钢管柱外围再加筑一层壁厚为 250mm的钢筋混凝土管套。 二、钢管混凝土柱安装 1. 钢管柱的制作 钢管柱要求各部件的制作、焊接的尺寸、位臵、标高准确。为减少现场工作量，保证质量，钢管及各部件制作、组焊集中在工厂完成，经管材质、焊缝、椭圆度、表面平整度检验合格后，运至现场安装。 2. 钢管柱基础处理 柱基础设在钢筋混凝土承台顶上 100mm部位，即相对车间室内地坪± 0为标高-1.81m处。在承台顶 -1.91m处提前预埋 4 根 M30地脚螺栓，螺栓伸入承台下 700mm,超出承台顶 250mm,在以钢管柱安装中心为圆心， 570mm为半径的圆上均匀分布。在钢管柱安装前在地脚螺栓上安装一只外径 1300mm、内径 900mm、厚20mm的钢板圆环。圆环上依照地脚螺栓位臵分别钻出 4个直径为 35mm栓孔。为保证钢板圆环位臵、 标高的准确及平整度小于 2mm的要求 ,在柱管内纵筋全部绑扎完后，按钢板圆环规格，做一个稳定的圆环支架，按承台上放线位臵直接落于钢管圆环处。将圆环钢板臵于支架顶部，调整钢板标高及板面平整度后，先以四个螺母用作调节螺母调节钢管平整度将钢板圆环底部与地脚螺栓对称固定，固定时兼用两台水准仪以垂直方向设臵校准钢板各位臵标高及平整度。再用垫板及双螺母将钢板圆环上部与地脚螺栓固定。待圆环钢板位臵固定后，安装好圆环钢板外侧环模，再采用压力浇灌法进行圆环板底与承台间混凝土的浇筑。浇筑前已将承台顶面凿毛，并做好隐蔽记录。浇筑时，两侧对称浇筑，防止位移，并随时用两台水准仪在相互垂直的方向校准钢板标高与平整度 ,保证钢板圆环顶标高为 -1.81m,且使圆环平面与水平面平行。待此压力浇灌后浇层混凝土终凝后，先将钢板圆环外的多余混凝土清除，随后即可实施钢管柱的吊装。 3.钢管柱的现场安装 3.1.吊装设备与方法 吊装利用现场临时施工租用的两台 25t汽车吊，汽车吊臂长 50m，钢管柱吊装在 20m范围内，单根柱重量为 4.77t，汽车吊起重量能满足要求。起吊方法采用单点起吊，吊索借助自卸式卡具与钢柱连接，钢管柱采用旋转法吊升至柱底圆环钢板上方后，将柱脚慢慢放至钢板圆环上，人工扶正就位，必要时分三向安装临时槽钢支撑固定钢柱，槽钢一端固定在车间主体方柱上，另一侧固定在钢管柱上。尔后进行钢管柱垂直度校正复核，及柱脚与钢板圆环的焊接。尔后做钢管柱整体质量检测，焊接质量探伤等。 3.2.吊装步骤 (1)吊装钢管柱时提前将 11.1m处的 14厚加劲环板焊接到钢管上 12.91m处。将与 11.1m处方柱相接的 H型钢钢梁焊接到埋件上， 并用 3根槽钢分向作支撑，以保持钢梁水平。 (2)安装钢管柱前先清理基部钢板圆环表面，按柱安装方向 (应与柱身划线方向吻合)划出十字线，在线上标出柱半径，焊四只定位板。安装时，分垂直方向设两台经纬仪，调整柱身划线与柱底钢板划线重合，柱外皮与柱半径标点重合，将定位板与钢柱焊接，并安装槽钢支撑。尔后按柱身与柱脚划线复核钢管柱垂直度，最终将钢柱柱脚与柱底钢板圆环焊牢。 3.3.垂直度控制 用 2 台经纬仪在相互垂直的两个方向观测，为方便观测，先行安装角部钢管柱。观测时，经纬仪对中于柱轴线，十字竖丝对准柱脚处柱外边线点，观测者由柱脚从下向上观测柱身母线，同时指挥安装人员调整撑杆，直至柱顶母线与经纬竖丝重合。钢管柱校正无误后，进行柱脚与钢板圆环的焊接，采用坡口焊焊接，并检查焊接质量。然后搭设内外脚手架，安装次构件，即钢梁与加劲环板的对接。焊接好后，卸去柱底部定位板，对柱身垂直进行复核，并做好垂直度偏差值记录，以便下次安装调整，防止出现累积误差。 3.4.对接焊施工 本工程采用 E50低氢系列焊条、手工电弧焊，由 2 名焊工对称操作，焊缝的外观检查和超声波探伤结果必须符合《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)的要求。焊接工艺流程：焊前检查 →预热 →测温→焊接→保温或后热 →超声波检测→填写作业记录。接口焊缝为熔透一级焊缝，分次焊满。焊接工程中，易产生较大的焊接残余变形，导致垂直度偏差。因此，采取措施如下： 1)每根柱从下至上固定焊工，以明确责任。 2)对称施焊，即分段反向对称顺序施焊。 3)严格控制同类型焊机及焊接电流等参数。 4)对接前根据上节安装偏差值， 计算后在管口实行机械打磨， 保持焊缝间隙基本一致。 5）坡口切面与切面两侧的水分、污物、油污、锈及氧化皮等均清理干净，露出金属光泽； 6)增设防变形卡板。 4.钢管柱安装质量控制 1)按设计图样绘出柱位图， 并按顺序编号， 核对图样，确定每根柱的节点标高和节点做法，然后制订工艺方案及焊接工艺规程，指导施工。 2)凡为Ⅰ级焊缝， 必须对全部焊缝进行超声波无损探伤， 不符合要求即进行返修，同一部位返修不宜超过 3次。凡为Ⅱ级焊缝，必须对 50%的焊缝进行超声波无损探伤，不符合要求即进行返修，同一部位返修不宜超过 3次。对Ⅲ级焊缝进行外观质量检查，表面不得有气孔、裂纹、夹渣等缺陷，咬边深度不得大于 0.5mm，长度不大于总长的 10％，且连续长度不大于 100mm。对不符合要求的焊缝，要作补焊，并作打磨处理。焊脚高度必须满足焊接工艺规定要求，雨天严禁施焊。 3)焊工必须有岗位操作证并具有丰富的钢结构焊接施工经验， 施工中建立焊接记录卡，焊接柱与焊工编号相对应。 4)加工好的钢管柱运达现场后， 进行尺寸、外观的二次检验， 符合要求方可安装。 5.柱脚的加固处理 1）在钢管柱安装完成后，首先按照设计要求将钢管柱底部 -1.81m ～0.2m 之间外围的 216 颗栓钉焊接到圆柱上，再绑扎圆柱外纵筋及箍筋，最后浇筑外围圆桶状混凝土。 2）留臵同条件试块，待两天后拆模，经十天后，测同条件试块强度等级，达到 100%后，即可回填柱基础。 6.吊装作业安全措施： 1）吊装作业必须执行规定的统一信号， 严禁执行“十不吊”的规定。 吊具、吊钩、钢丝绳等必须符合有关技术规定。 2）高出作业中的手动工具、焊条、切割块等必须放在完好的工具袋内，并将工具袋系好固定。每道工序完成后，临边不准留有杂物，以免发生坠落打击。 3）吊装机械必须经过检测部门的验收方可使用。 7.钢管柱安装施工安全措施： 1）安装前做好现场技术交底和培训工作。 2）所有高处作业人员必须经过体检，作业时必须系挂挂号安全带，传防滑鞋，并在操作行走时将安全带扣挂于安全缆绳上。 3）焊接时，要制作专业挡风斗，对火花采取严密的处理措施，以防火灾、烫伤等；下雨天不得进行露天焊接作业。 4）吊装作业划定危险区域，挂设明显安全标志并将吊装作业区封闭，设专人加强安全警戒，防止其它人员进入吊装危险区。 5）禁止在高空抛掷任何物件，传递物件用绳拴牢。焊接时，电焊工要将焊条头收集在专用筒内，防止甩出后烫伤他人。 6）作业人员从规定的通道和我走廊上下来往，禁止在未防护的高空中的构件上行走或作业。 三、钢管混凝土浇筑 钢管混凝土的浇筑，宜采用高抛免振捣法浇筑。高抛免振捣混凝土施工方法适用于管径大于 350mm, 高度不小于 4m的钢管混凝土柱。高抛免振捣混凝土的工艺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，不经振捣或少振捣而利用浇筑过程中在高处下抛时产生的动能达到自密实的要求。 1.操作要点： 1）浇筑时管内不得有杂物和积水，先浇筑一层 100～200mm厚与混凝土强度等级相同的水泥砂浆，以防止自由下落的混凝土粗骨料产生弹跳。 2）泵管出料口需伸入钢管内，利用混凝土下落产生的动能来达到混凝土的自密实。3）当抛落的高度不足 4m时，用插入式振捣棒密插短振，逐层振捣。振捣棒垂直插入混凝土内，要快插慢拔，振捣棒应插入下一层混凝土中 5～10cm。振捣棒插点按梅花形均匀布臵，逐点移动，按顺序进行，不得漏振，每点振捣时间不少于 60s。管外配合人工木槌敲击，根据声音判断混凝土是否密实，每层振捣至混凝土表面平齐不再明显下降，不再出现气泡，表面泛出灰浆为止。 4）当混凝土全部浇筑完毕后，应喷涂砼养护液，用塑料布将管口封住，待管内混凝土强度达到要求后，用与混凝土强度相等的水泥砂浆磨平，盖上端板，并焊牢、测平。 5）浇筑过程中，必须由专人对混凝土的质量进行监控，及时作好坍落度检测，对有和易性、坍落度不达标等现象的混凝土坚决不准使用。每台班混凝土取样不少于 2组。 2.材料 1）胶凝材料： 水泥应具有较低的需水性，同时还应考虑其与高效减水剂的相容性。掺用的矿物细掺料也应具有低需水性、高活性。综合考虑后宜采用强度等级为 42.5的硅酸盐水泥。 2）骨料： 骨料的粒径、尺寸和级配对高抛免振捣混凝土拌合物的施工性，尤其拌合物通过的间隙影响很大。高抛免振捣混凝土的骨料采用粒径 5mm～25mm 的石子、粒径 5mm～10mm的小石子，细度模数为 3.0～2.6的中砂。粗骨料的最大粒径，当使用卵石时为 25mm，使用碎石时为 20mm。施工过程中严格控制砂中粉细颗粒的含量和石子的含泥量，砂子的含泥量一般不宜大于 2%，石子的含泥量一般不宜大于 1%。砂中粉细颗粒含量通过 0.165mm筛孔量不少于 5%。 3）外加剂： 对高抛免振捣混凝土外加剂性能的要求为：有优质的硫化性能，保持拌合物的流动性，合适的凝结时间与泌水差率，良好的泵送性；对硬化混凝土的力学性质、干缩等无不良影响，耐久性好。同时为避免钢管与混凝土间的微小空隙，必须在混凝土中加入微膨胀剂。 4）掺和料：掺和料采用Ⅰ级粉煤灰。 5）配合比：钢管内的混凝土强度等级： C40。对于泵送高抛免振捣混凝土，配合比应满足拌合物施工性能的要求。因此，与相同强度等级的普通混凝土相比，它具有较大的浆骨比，砂率较大，细掺料用量多。为了保证耐水性，水灰比一般不宜大于 0.4。 （1）严格控制碎石级配，钢管混凝土所有碎石必须是 0.5～4cm连续级配。 （2）调整配合比，确定水灰比为 0.4，坍落度为 20mm。在混凝土中掺入12％UEA 膨胀剂配制成补偿收缩混凝土，并掺入 NF 高效减水剂，增强混凝土的粘聚性与和易性，减小用水量。 3.机具设备 机具设备有：混凝土输送泵、混凝土输送管（规格可选φ 100、φ125 和φ150mm等，并配有各种拐弯角度的短管） 、振捣棒。混凝土输送泵应备有足够功率和稳定电压的电源。同时应备有应急发电设备。 浇筑现场与混凝土搅拌站以及浇筑现场的前后台之间必须有可靠的通讯联络设备。 4.浇筑顺序 从车间南侧 1轴处圆柱开始浇筑，四颗圆柱为一检验批浇筑，将泵车臵于四颗圆柱中间，依次浇筑。 5.施工中的安全措施： 1）操作平台应搭设牢固，施工人员在上面操作时必须系好安全带。 2）使用振捣棒的作业人员，应穿胶鞋，戴绝缘手套，使用带有漏电保护的开关箱。 3）夜间作业，应有足够的照明设备，并防止眩光。 4）清管时，管端应设臵挡板或安全罩，严禁在管端站立人员，以防喷射商人。 5）拆除泵管接头时，应先进行多次反抽，卸除管道内混凝土压力，以防混凝土喷出伤人。 6.质量要求 6.1 本工法执行的有关标准： 本工法主要执行的是《高强混凝土结构技术规程》 、 《钢管混凝土结构设计与施工规程》。 6.2 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否密实。用质检专用的 3号钢锤进行敲击检查，对每根钢管柱进行全检， 7天、28天共两次。 2）超声波检测法。测试频率宜选择在 40～100KHZ 范围内。 3）留臵同条件试块及标养试块，定期检测强度。 4）混凝土缺陷的处理：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。