超高层建筑巨型钢柱柱脚灌浆技术探讨

超高层建筑巨型钢柱柱脚灌浆技术探讨

潘春龙1.2于涛3张万实1.2陈思明1.2张

1.中建三局集团有限公司东北分公司辽宁沈阳110000；2.中建铁路投资建设集团有限公司北京100000；3.沈阳泰盛投资有限公司辽宁沈阳110000

摘要：超高层建筑层数多，结构形式复杂，结构承载力要求高，其外框结构多为巨型钢柱框架结构，而巨型钢柱柱脚固定和衔接是施工过程中控制重点，很多超高层巨型钢柱柱脚安装完成后大多需要通过二次灌浆以保证根基的稳定可靠。本技术针对巨柱柱脚灌浆选取了综合性强、代表性强、借鉴性强的柱脚形式，提出了一套采用高位漏斗法结合砂浆泵泵送灌浆的施工工艺，该技术可有效解决各类复杂的巨柱柱脚灌浆施工难题，从质量、安全、进度等各方面保证了现场施工的顺利进行。

关键词：巨柱柱脚；二次灌浆；漏斗法；砂浆泵

在国内，超高层建筑在各大城市如雨后春笋般拔地而起，俨然已成为一个城市建设的标志和象征。超高层建筑中外框多为巨型钢柱框架结构，巨型钢柱柱脚安装完成后往往需要对柱脚进行二次灌浆施工；巨柱柱脚承载其上所有的结构荷载和使用荷载，并将荷载传递给基础。百年大计，重在根基，巨柱柱脚灌浆施工质量直接影响到超高层建筑的整体质量和使用安全。

沈阳宝能环球金融中心项目T1塔楼为在建东北第一高楼，建筑高度568m，地上结构113层。T1塔楼外框设有钢管混凝土巨柱，巨柱生根于基础底板，底板施工完成后开始巨型钢柱柱脚安装；每个巨柱柱脚下设抗剪键，对应于底板上预留的抗剪槽，柱脚安装完成后需对抗剪槽进行二次灌浆施工，以保证巨柱与基础底板的有效结合。

1巨柱柱脚灌浆情况概述

沈阳宝能环球金融中心项目T1塔楼外框有8根钢巨柱，巨柱尺寸5.2m×3.5m，巨柱柱脚尺寸为6.2m×4.5m，柱脚有9个抗剪槽，根据设计图纸要求，柱脚下方9个抗剪槽以及巨柱底座和筏板面之间100mm的缝隙需进行二次灌浆，灌浆料强度C70。

外框8根巨柱，共计使用120t灌浆料，巨柱柱脚面积大、缝隙多、缝隙小，对浆料的流动性要求高。每个柱脚须连续灌注、一次成型。此项灌浆施工不可逆，一旦出现问题也无法返工整改，必须一次性浇筑成功。

T1塔楼巨柱柱脚灌浆形式复杂、代表性强，项目部经过尽心策划和模拟灌浆，采用高位漏斗法结合砂浆泵泵送的方式成功完成了灌浆作业，保障了现场施工。

2施工难点分析及对策

2.1注浆孔设置

难点：巨柱柱脚灌浆作业面大，而巨柱底座一般为一个整体钢板，从周边缝隙向内灌浆无法保证内部区域充实、无法保证质量。

对策：针对底座下方需灌浆区域具体结构形式，提前考虑在底座钢板开设注浆孔和排气孔；此项工作需在钢结构深化设计和加工制作阶段完成。沈阳宝能环球金融中心T1塔楼巨柱底座下设有9个抗剪槽，则考虑对应每一个抗剪槽开设一个直径100mm注浆孔。

2.2一次成型质量控制

难点：巨柱柱脚灌浆是在巨柱柱脚安装完成后进行的，需保证一次灌注成功；一旦出现质量问题，几乎没有返工的可能。

对策：精心策划，提前分析制定灌浆方案；并按照柱脚灌浆形式制作1:1灌浆模型，模型灌浆试验成功后，进行实体柱脚灌浆，确保万无一失。

2.3灌浆料质量控制

难点：沈阳宝能环球金融中心T1塔楼柱脚灌浆选用LJK311水泥基灌浆料，灌浆料对水的敏感度非常高，水量偏差会直接影响灌浆料性能。

对策：在灌浆料搅拌前，搅拌机内残留积水必须清除干净；在拌制过程中，加水量必须严格控制，加水前每桶水均用电子秤称称量，确保加水量符合使用说明；搅拌完成后，灌浆料需在30min内使用完成，否则灌浆料性能难以保证。

3柱脚灌浆前准备工作

3.1技术准备

1）在施工前，现场管理人员、施工人员进行技术交底，技术交底由项目部管理人员组织进行，并严格强调责任到人；现场责任工程师和施工队技术管理人员应熟悉施工现场和施工要求。2）作业所需的灌浆料进场需进行复试。3）作业前计算每根钢柱脚所需的灌浆料方量，考虑现场损耗，在计算基础上上调10%作为实际搅拌量。

3.2材料准备

柱脚灌浆区域缝隙小，作业面大，为满足灌浆需求，一般选用骨料细小的灌浆料进行灌注施工，并要保证灌浆料的强度和高流动性。沈阳宝能环球金融中心T1塔楼柱脚灌浆选用LJK311水泥基灌浆料，28d抗压强度≥70MPa，浆料初始流动度≥320mm。

3.3机具准备

1）灌浆料拌制采用砂浆搅拌机进行搅拌，灌注现场提前配备2台砂浆搅拌机；2台搅拌机交替进行搅拌，保证浆料的连续供应。2）灌浆施工采用高位漏斗法结合砂浆泵泵送的方式进行灌注，需提前备好砂浆泵并制作容量约0.2~0.3m³的漏斗。

4柱脚灌浆施工注意事项

1）巨柱柱脚安装前需对巨柱柱脚抗剪槽内积水进行抽水清理，对生锈螺杆进行除锈；柱脚安装完成后需做好防护措施。2）灌浆料进场后需做好防护措施，根据现场情况临时支设储存仓库在底部用木板加防雨布隔开，顶部使用防雨布覆盖，保证灌浆料不会受潮。3）灌浆料用水量需严格控制，灌浆料搅拌过程中需要采用电子秤严格控制用水量。4）巨柱柱脚四周所支设的模板要高于灌浆面标高（50mm~100mm），以保证柱脚灌浆的密实性。5）灌浆料搅拌完成出罐后静置5min将气泡排出，并在灌注过程中，使用钢筋适当引导灌浆面将气泡排出。6）因灌浆料初凝时间较短，每次的搅拌的灌浆料要保证足够一个独立柱脚的用量，搅拌好的灌浆料应在半小时内用完，已达到初凝的灌浆料不得使用。7）灌浆施工需保证连续进行，不可中断，采用高位漏斗法和砂浆泵结合的方式，通过高位漏斗对空间较大的灌浆区域进行灌注，砂浆泵配合进行收面，防止产生冷缝。8）灌浆作业应由一侧向另一侧连续灌注，不允许从相对两侧灌浆，灌浆时间应尽可能缩短，以免中部产生气泡空洞。

5安全文明施工控制要点

1）巨柱柱脚灌浆前根据现场实际情况搭设操作面及防护设施，各班组在施工前对所施工的部位，进行安全检查，确保安全后方可进行施工。2）对施工机械、机具，在投入正常运行前，必须进行二查：一查其安装是否正确，是否有安全防护装置和安全保护措施；二查其性能是否正常，按先检修后运行的操作程序，特别是容易发生事故隐患的机械，必须在班前进行检修、检查其安全状态，发现事故隐患应立即维修。3）现场机电工程师对现场所有用电设备、线路、保护系统等进行定期检查，发现问题及时安排专职电工进行维修。4）巨型钢柱内应设置足够的照明设施，在塔吊起落勾期间巨型型钢柱内施工人员疏散至硬质防护下方，防止坠物伤人。5）现场垃圾及时清理，并存放进指定地点，做到工完场清。整个堆放场地与施工现场要达到整齐有序、干净无污染，低噪声、低扬尘、低能耗的整体效果。

6结语

沈阳宝能环球金融中心项目T1塔楼外框有8根钢巨柱，巨柱尺寸5.2m×3.5m，巨柱柱脚尺寸为6.2m×4.5m，柱脚下方9个抗剪槽以及巨柱底座和筏板面之间100mm的缝隙需进行二次灌浆；结构形式复杂，灌浆作业难度大。本技术通过理论分析和现场1:1模拟试验总结提炼出一套适合复杂工况下的巨柱柱脚灌浆施工技术，保证了了超高层建筑巨型钢柱柱脚灌浆的施工质量，也为巨型钢柱柱脚灌浆提出了新的思路，具有良好的推广意义。

沈阳宝能环球金融中心项目为东北地标性建筑，本技术突破创新地采用高位漏斗法和砂浆泵结合的形式成功的完成了柱脚灌浆，形成了一套完整的技术总结，为各类柱脚灌浆施工起到了引领和借鉴的作用，具有良好的经济效益和社会效益。

参考文献

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[5]张浩，杨玮，等.广州东塔超大截面钢柱柱脚灌浆施工技术.施工技术.2014.05

作者简介

潘春龙，工程师，E-mail:286365893@qq.com