钢管柱内混凝土顶升质量控制研究

Abstract： This paper discusses the quality control measures of concrete jacking in steel pipe columns based on the concrete jacking construction of steel pipe columns in the intelligent supply chainindustry base project. Through theoretical analysis， on-site practice and data monitoring， it systematically elaborates the quality control points of key links such as preparation before jacking， controlduring jacking and inspection after jacking， aiming to ensure the smooth progress of concrete jacking construction in steel pipe columns and the safety and reliability of project quality. Keywords： Tubular steel columns; Concrete jacking; Quality control

0 引言

随着现代建筑技术的不断发展，钢管混凝土结构因其承载力高、抗震性能好、施工速度快等优点，在高层建筑、大跨度桥梁及特殊工业建筑中得到了广泛应用[1]。其中，钢管柱内混凝土顶升施工技术作为一种高效、经济的施工方法，受到了业界的广泛关注。然而，由于该施工的不可见性，钢管柱内混凝土顶升施工质量控制难度较大，涉及混凝土配合比设计[2]、泵送压力控制、顶升速度及高度控制等多个方面。因此，如何确保钢管柱内混凝土顶升施工的质量成为了一个亟待解决的问题。

钢管柱内混凝土顶升质量控制的重要性

钢管柱内混凝土顶升施工的质量控制直接关系到整个建筑结构的稳定性和安全性。一方面，混凝土的质量直接影响钢管柱的承载力和抗震性能； 方面， 顶升过程中的泵送压力、顶升速度及高度控制不当，可能导致钢管柱变形、混凝土脱空[3][4]等 甚至引发安全事故。因此，加强钢管柱内混凝土顶升施工的质量控制，对于确保工程质量、保障施工安全具有重要意义。

2 钢管柱内混凝土顶升质量控制措施

2.1 顶升前准备阶段的质量控制

2.1.1 混凝土配合比设计

混凝土配合比设计是钢管柱内混凝土顶升施工质量控制的基础。根据施工时天气、混凝土运输时间以及其它工程要求，其应具有良好的自密实性能、 低收缩或微膨胀性能、良好的可泵性和流动性等。在配合比设计过程中，通过多次正交试验优化出最佳配合 确保混凝土满足顶升施工的要求。同时，加强对原材料的质量控制，选用优质的水泥、骨料和外加剂等，确保混凝土的质量稳定可靠。

2.1.2 泵管及泵送设备的选择

泵管及泵送设备的选择直接影响到混凝土的泵送效果和顶升质量。应选用满足顶升施工的压力要求的泵车型号。泵管和接头连接要可靠，确保泵送过程中的密封性和稳定性。同时，对泵管进行定期检查和维护，及时更换磨损严重的泵管，防止爆管等安全事故的发生。

2.1.3 钢管柱及顶升孔的设计及制备

钢管柱及顶升孔的设计及制备是保证顶升施工质量的关键环节。在钢管柱加工过程中，需严格按照设计图纸要求预留顶升孔、观察孔和排气孔等，确保孔位准确、尺寸合适。 同时，对钢管柱进行严格的质量检查，确保钢管柱的垂直度、焊缝质量等满足规范要求。在顶升前，还需对钢管柱进行清理和润滑处理，减少混凝土与钢管柱内壁的摩擦阻力。

2.2 顶升过程中的质量控制

2.2.1 泵送压力的控制

泵送压力是顶升过程中的关键参数之一。在顶升过程中，需根据混凝土的坍落度、润管材料种类及含量、泵管长度及弯头数量等因素合理调整泵送压力。泵送压力过小可能导致混凝土顶升不到位或顶升速度过慢；泵送压力过大则可能导致钢管柱变形或泵管爆裂等安全事故。因此，在顶升过程中需密切监测泵送压力的变化情况，及时调整泵送速度以确保顶升质量。

2.2.2 顶升速度及高度的控制

顶升速度及高度的控制也是顶升过程中的重要环节。顶升速度过快可能导致混凝土脱空或钢管柱变形；顶升速度过慢则可能影响施工效率。因此，在顶升过程 据混凝土的流动性、泵送压力等因素合理控制顶升速度。同时，需严格按照设计要求控 顶升高度，确保混凝土顶升至指定位置。在顶升过程中还需派专人观察顶升情况，及时发现并处理顶升过程中出现的问题。

2.3 顶升后的质量检验与评估

2.3.1 混凝土的强度检验

在顶升完成后，需对混凝土的强度进行检验。按照规范要求制作标准养护试块和同条件试块，并在指定龄期进行抗压强度试验。通过强度检验结果评估混凝土的质量是否满足设计要求。对于强度不符合要求的混凝土需及时采取补救措施进行处理。

2.3.2 混凝土的密实度检验

混凝土的密实度是顶升质量的重要指标之一。可采用超声波检测等方法对混凝土的密实度进行检验。通过检测结果评估混凝土的密实度是否满足规范要求。对于密实度不符合要求的混凝土需及时采取补救措施进行处理以确保钢管柱的承载力和抗震性能。

2.3.3 钢管柱的变形检测

在顶升完成后还需对钢管柱的变形情况进行检测。可采用全站仪等测量工具对钢管柱的垂直度、挠度等进行测量评估钢管柱的变形情况是否满足规范要求。对于变形较大的钢管柱需及时采取加固措施进行处理以确保建筑结构的安全稳定。

3 案例分析

3.1 工程实例介绍

智能供应链产业基地项目位于市黄埔区，占地面积约 7.23 万平方米，总建筑面积约 21.5 万平方米。

项目主要包括 5 层坡道库房、辅助用房、设备房及高架汽车坡道和平台等建筑物，其中，钢结构部分广泛采用钢管混凝土柱。以智能供应链产业基 钢管柱最大截面为Φ1200³16 mm，最高柱顶标高+54.36 m，顶升高度 43.2 ，最大输送压力为20 MPa（可调泵送速率），泵管为，采用一次顶升 在钢管柱内混凝土顶升施工过程中，严格按照本文所述的质量控制措施进行施 管理和质量控制。 精心组织和科学管理，该仓库的钢管柱内混凝土顶升施工顺利完成且质量优良。

图1 钢管柱混凝土顶升施工现场

3.2 质量控制效果评估

在该仓库的钢管柱内混凝土顶升施工过程中，通过加强混凝土配合比设计、泵管及泵送设备的选择、钢管柱及顶升孔的设计等顶升前准备阶段的质量控制措施，确保了顶升施工的顺利进行。在顶升过程中通过严格控制泵送压力（根据采用的泵管类型、润管材料进行调整）、顶升速度及高度以及加强混凝土的排气等质量控制措施，有效避免了混凝土堵管、脱空、钢管柱变形等质量问题的发生。在顶升完成后通过混凝土的强度检验、密实度检验以及钢管柱的变形检测等质量检验与评估措施，确保了钢管柱内混凝土顶升施工的质量符合设计要求。

4 结论与展望

4.1 结论

本文通过对智能供应链产业基地项目钢管柱内混凝土顶升施工的质量控制措施进行深入研究和分析，得出了以下结论：（1）混凝土配合比设计是顶升施工质量控制的基础，需考虑施工天气和混凝土运输时间，通过试验优化出最佳配合比以确保混凝土满足顶升施工的要求。（2）泵管及泵送设备的选择对顶升施工效果具有重要影响，需选用合适的泵管和泵送设备并加强维护和检查以确保泵送过程的稳定性和安全性。（3）润管和钢管柱顶升孔的设计是顶升施工的关键环节，需严格按照设计要求进行加工和预留孔位以确保顶升施工的顺利进行。（4）在顶升过程中需严格控制泵送压力、顶升速度及高度以及加强混凝土的振捣与排气等质量控制措施以确保顶升质量。（5）在顶升完成后需对混凝土进行强度检验、密实度检验以及钢管柱的变形检测等质量检验与评估措施以确保顶升施工的质量符合设计要求。

4.2 展望

随着建筑技术的不断发展和钢管混凝土结构的广泛应用，钢管柱内混凝土顶升施工技术将得到更广泛的应用和推广。未来研究可进一步探讨大体积混凝土内部水化热对钢管柱的变形及承载力的影响，以及研发运用新型混凝土材料以及润管剂在顶升施工中的应用，还可利用智能化技术解决顶升过程不可见这一关键难题，以推动钢管柱内混凝土顶升施工技术的不断创新和发展。同时，还需加强对顶升施工过程中环境保护和节能减排等方面的研究和实践，以实现绿色建筑和可持续发展的目标。

参考文献

[1] 叶勇， 李威， 陈锦阳. 考虑脱空的方钢管混凝土短柱轴压性能有限元分析[J]. 建筑结构学报，2015，36（S1）：324-329.

[2]魏锰，付佳乐.顶升法钢管混凝土施工技术研究[J].四川建材，2024，50（03）：119-121.

[3]谌越，王罡，郝萧斌，等.钢管混凝土脱粘机理及影响因素分析[J].钢结构（中英文），2022，37（07

[4] 云迪， 郑皓文， 周贺. 脱空对钢管混凝土单圆管拱肋面内承载力的影响[J]. 建筑结构学报，2015，36（S1）：120-125.