鋼管砼柱混凝土頂升灌注裝置及其施工工藝的制作方法

本發明屬于混凝土頂升灌注技術領域，具體涉及一種鋼管砼柱混凝土頂升灌注裝置及其施工工藝。

背景技術：

在工業建設中，特別是在大型工業廠房建設中，越來越多的采用鋼管柱混凝土柱結構代替傳統的鋼柱結構，鋼管柱混凝土結構與鋼柱結構相比，在保持自重相近和承載力相同的條件下，大幅節約了鋼材，符合國家節能減排的政策；鋼管柱混凝土結構與普通鋼筋混凝土結構相比，在保持鋼材用量相近或承載力相同的條件下，空間占用少，自身重量請，有效地減小了施工用地，并且能確保工程質量，同時可縮短施工工期。

然而，在目前的鋼管砼柱混凝土頂升灌注施工過程中，由于鋼管柱的內直徑遠遠大于灌注管的內直徑，因此，由灌注管進入鋼管柱內的混凝土，往往由于流速降低以及流動方向不一而容易造成在鋼管柱內造成混凝土不密實情況，當出現這種情況后，往往要耗時費力的進行補強，不但增大了工作量，也增大了施工難度。

技術實現要素：

根據現有技術中存在的問題，本發明的發明目的之一是提供一種鋼管砼柱混凝土頂升灌注裝置。本裝置能夠有效地減少乃至杜絕鋼管柱內混凝土不密實的現象，從而極大地提高了施工效率。

為了解決上述問題，本發明采用如下技術方案：

一種鋼管砼柱混凝土頂升灌注裝置，包括與泵車相連接的水平輸送管，本裝置還包括連接彎管和設置在鋼管柱中的豎直輸送管，所述豎直輸送管的中軸線與鋼管柱的中軸線平行或重合；所述連接彎管的水平端口伸出在鋼管柱外側并與水平輸送管通過插板閥連接在一起，所述連接彎管的豎向端口設置在鋼管柱內側并與所述豎直輸送管的底部相連，所述連接彎管與所述鋼管柱焊接在一起；所述鋼管柱的頂部設置有溢流管；所述水平輸送管、連接彎管和豎直輸送管彼此連通并構成封閉無泄漏的送料通道。

優選的，所述豎直輸送管通過若干周向排布的連接板與所述鋼管柱固定連接，所述連接板的板面與鋼管柱的軸向平行，相鄰連接板之間形成供混凝土通過的間隙。

優選的，所述豎直輸送管的頂部開口低于所述溢流管的設置位置。

優選的，所述豎直輸送管的管內直徑為鋼管柱管內直徑的1/3～1/2。

優選的，所述溢流管設置有若干個，此若干個溢流管沿著所述鋼管柱的周向均勻排布。

優選的，所述溢流管的管道橫截面積大于所述水平輸送管的管道橫截面積。

優選的，所述連接彎管的位于鋼管柱外側的管身上固設有抵靠在所述鋼管柱外壁上的輔板。

優選的，所述鋼管柱由若干鋼管段通過法蘭連接而成，本裝置在法蘭貼合面處繞法蘭周向灌注有一圈連續的玻璃膠，形成一道嚴密的防泄露用阻隔墻。

本發明的目的之二是提供一種前述鋼管砼柱混凝土頂升灌注裝置的施工工藝，其包括如下步驟：

s1、把豎直輸送管固設在鋼管柱中，并使豎直輸送管的下端與連接彎管的豎向端口，所述連接彎管的水平端口伸出在鋼管柱外側并與水平輸送管的一端通過插板閥連接在一起；所述水平輸送管通過輸料彎管與泵車相連接；

s2、在混凝土頂升開始前先用水濕潤豎直輸送管、連接彎管、水平輸送管、輸料彎管以及鋼管柱，然后將水排除；

啟動泵車，依次通過輸料彎管、水平輸送管、連接彎管、豎直輸送管向所述鋼管柱中泵送少量水泥砂漿用于潤滑輸送管道；

s3、啟動泵車，依次通過輸料彎管、水平輸送管、連接彎管、豎直輸送管向所述鋼管柱中泵送配置好的混凝土，直至觀察到溢流管的管口處有混凝土噴出，立即停止泵車并關閉插板閥，待所述鋼管柱中的混凝土終凝后再拆除水平輸送管和插板閥。

進一步的，對頂升完畢的混凝土，在澆筑完成4小時內用敲擊法進行澆筑質量檢測，所述鋼管柱內的混凝土存在不密實面積超過1/3的鋼管柱橫截面積時按以下方案進行補救：根據測試選定一片脫空區域即補強區域，在補強區域的鋼管柱的管壁上下兩端用鉆頭各鉆一通孔，要求鉆透管壁；在下部通孔的外側焊接一注漿管道，將注漿管道通過注漿嘴與空壓機連在一起；啟動空壓機，打開注漿嘴開始注漿，至上部通孔往外大量溢漿時，關閉注漿嘴，用密封膏封閉上部通孔，斷開注漿嘴和注漿管道，封閉注漿管道；待補強區域中的漿液固化后切除注漿管道，并將上部通孔、下部通孔補焊封固；經過補強后，再對每片脫空區超聲檢測，脫空區均已密實后方達到補強要求。

本發明的有益效果在于：

1)本發明中設置有豎直輸送管和連接彎管。所述連接彎管的一端管口為水平端口，另一端管口為豎直端口，泵車泵送來的高壓混凝土由水平端口進入連接彎管，然后由豎直端口進入豎直輸送管，這種設計結構使得水平向進入鋼管柱的高壓混凝土在連接彎管的導向下進入豎直輸送管，然后再由豎直輸送管的頂部管口進入豎直輸送管和鋼管柱之間的空腔中。所述連接彎管的設置使得進入豎直輸送管的混凝土改變了運動方向，從而極大地減小了泵送壓力對鋼管柱所造成的沖擊。

本發明將豎直輸送管設置在鋼管柱中，因此豎直輸送管的管直徑小于鋼管柱的管直徑，從而當混凝土自水平輸送管和連接彎管進入豎直輸送管以后，混凝土的輸送速度雖然有所降低，但是其輸送速度降低的并不多，因此混凝土仍然會以較高的速度通過豎直輸送管，當混凝土自豎直輸送管的頂部開口進入豎直輸送管和鋼管柱之間的空腔中時，由于鋼管柱的高度較大，因此此時混凝土以近似自由落體的方式向下垂落。由于泵送的混凝土是連續不斷的，因此后來由高處向下垂落的混凝土就連續地擊打在已經下落并堆積在下側的混凝土上，這種持續不斷地捶打極大地提高了混凝土的密實度。

此外，由于豎直輸送管將鋼管柱內的較大的空間分為豎直輸送管的內部空間與豎直輸送管和鋼管柱之間的空間兩個較小的空間，此較小的空間限制了混凝土的流動，更加有利于混凝土在泵送壓力下提高密實度。

由上述可知，本裝置能夠有效地減少乃至杜絕鋼管柱內混凝土不密實的現象，從而極大地提高了施工效率。

2)鋼管柱內的混凝土向上頂升時，鋼管柱內的空氣外排，若排氣速度小于混凝土輸入速度，則鋼管柱內的空氣壓強將會變大，從而導致輸送泵輸送混凝土的壓力增大。本發明將所述溢流管的管道橫截面積大于所述水平輸送管的管道橫截面積，則排氣面積大于混凝土的進料口面積，從而使得輸入混凝土時鋼管柱內的氣壓不會增大，有效地降低了能耗。

3)本發明在連接彎管的位于鋼管柱外側的管身上固設有抵靠在所述鋼管柱外壁上的輔板，所述輔板套設在所述連接彎管上，且輔板通過焊接的方式與所述連接彎管固結為一體。所述輔板的設置增大了連接彎管與鋼管柱的接觸面積，從而使得連接彎管與鋼管柱之間的連接更為牢固，極大地提高了泵送混凝土時連接彎管的抗沖擊性，防止了在高壓的作用下連接彎管與鋼管柱脫開或在連接彎管與鋼管柱之間產生裂縫。

4)若鋼管柱由若干鋼管段通過法蘭連接而成，則法蘭盤由于焊接變形或安裝原因，其上下法蘭盤間的貼合部位存在一定間隙，由此可能帶來漿水外漏，既影響混凝土質量，也對柱身造成污染，為防止混凝土砂漿滲漏，保證整個鋼管柱的密封性，本裝置在法蘭貼合面處繞法蘭周向灌注有一圈連續的玻璃膠，從而形成一道嚴密的防泄露用阻隔墻。

5)本發明中的所述水平輸送管通過輸料彎管與泵車相連接，即由泵車泵送出的物料通過彎曲狀的輸料彎管再進入水平輸送管，從而進一步避免泵送壓力直接對鋼管柱造成巨大的沖擊。

由此，通過本發明中的輸料彎管、連接彎管的設置與彼此配合，既保證了混凝土砂漿可以順利地輸送到鋼管柱中，也使得由輸料彎管、水平輸送管、連接彎管以及豎直輸送管構成的輸料通道即輸送管道能夠承受較大的泵壓沖擊，從而本發明以較為簡單的結構實現了高效的工作模式。

6)本發明在泵送混凝土砂漿前，首先用水對輸料通道的內壁進行濕潤，然后再通過輸料通道泵送少量水泥砂漿以潤滑輸送管道，最后才正式通過輸送通道向鋼管柱中泵送混凝土砂漿。這種先用水濕潤，再用砂漿潤滑管道內壁的方式，可以盡可能地降低輸料通道的阻力，使得混凝土的輸送較為通暢，從而保證了輸送過程中不會發生堵管的意外狀況。

7)本發明中的補強措施簡單高效，而且補強效果較好，具有較大的推廣應用價值。

附圖說明

圖1為本發明中的鋼管砼柱混凝土頂升灌注裝置的結構示意圖。

圖2為圖1的俯視圖。

圖3為圖1中所示鋼管砼柱混凝土頂升灌注裝置的立體狀態圖。

附圖標記的含義：

10-水平輸送管20-插板閥30-連接彎管31-輔板

40-豎直輸送管41-連接板50-鋼管柱60-溢流管

70-泵車71-輸料彎管

具體實施方式

以下結合附圖和實施例，對本發明中的技術方案進行清楚、完整地描述。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

如圖1～3所示，一種鋼管砼柱混凝土頂升灌注裝置，包括與泵車70相連接的水平輸送管10，本裝置還包括連接彎管30和設置在鋼管柱50中的豎直輸送管40，所述豎直輸送管40的中軸線與鋼管柱50的中軸線平行或重合；所述連接彎管30的水平端口伸出在鋼管柱50外側并與水平輸送管10通過插板閥20連接在一起，所述連接彎管30的豎向端口設置在鋼管柱50內側并與所述豎直輸送管40的底部相連，所述連接彎管30與所述鋼管柱50焊接在一起；所述鋼管柱50的頂部設置有溢流管60；所述水平輸送管10、連接彎管30和豎直輸送管40彼此連通并構成封閉無泄漏的送料通道。

如圖1、2所示，所述豎直輸送管40通過若干周向排布的連接板41與所述鋼管柱50固定連接，所述連接板41的板面與鋼管柱50的軸向平行，相鄰連接板41之間形成供混凝土通過的間隙。本發明將豎直輸送管40與鋼管柱50之間的連接部件設置為板狀，所述連接板41不但連接強度較高，可以承受較大的沖擊力，而且連接板41的板面也起到了導引面的作用，從而使得由上部垂落的混凝土砂漿能夠形成較大的捶打作用，促進混凝土砂漿的密實度。

如圖1、3所示，所述豎直輸送管40的頂部開口低于所述溢流管60的設置位置。

如圖1、2所示，所述豎直輸送管40的管內直徑大于連接彎管30的管內直徑，且豎直輸送管40的管內直徑為鋼管柱50管內直徑的1/3～1/2。

所述溢流管60設置有若干個，此若干個溢流管60沿著所述鋼管柱50的周向均勻排布。本實施例中的溢流管60設置有兩個，如圖1～3所示。

本發明中的所述溢流管60的管道橫截面積大于所述水平輸送管10的管道橫截面積，從而保證頂升灌注混凝土砂漿時，鋼管柱50中的氣體能夠順利地排除。

如圖1～3所示，所述連接彎管30的位于鋼管柱50外側的管身上焊接固設有抵靠在所述鋼管柱50外壁上的輔板31。所述輔板31的靠近鋼管柱50的一側側面設置為與鋼管柱50的外側管壁相適配的形狀，從而使得輔板31能夠與鋼管柱50較好地貼靠在一起。

鋼管柱50可以為一個單體，也可以由若干個鋼管段通過法蘭連接而成。對于由法蘭連接而成的鋼管柱50，本裝置在法蘭貼合面處繞法蘭周向灌注有一圈連續的玻璃膠，形成一道嚴密的防泄露用阻隔墻，以進一步保證鋼管柱50的密封性。

下面結合附圖，對前述鋼管砼柱混凝土頂升灌注裝置的施工工藝進行詳細說明，其包括如下步驟：

s1、把豎直輸送管40固設在鋼管柱50中，并使豎直輸送管40的下端與連接彎管30的豎向端口，所述連接彎管30的水平端口伸出在鋼管柱50外側并與水平輸送管10的一端通過插板閥20連接在一起；所述水平輸送管10通過輸料彎管71與泵車70相連接；

s2、在混凝土頂升開始前先用水濕潤豎直輸送管40、連接彎管30、水平輸送管10、輸料彎管71以及鋼管柱50，然后將水排除；

啟動泵車70，依次通過輸料彎管71、水平輸送管10、連接彎管30、豎直輸送管40向所述鋼管柱50中泵送少量水泥砂漿用于潤滑輸送管道；

s3、啟動泵車70，依次通過輸料彎管71、水平輸送管10、連接彎管30、豎直輸送管40向所述鋼管柱50中泵送配置好的混凝土，直至觀察到溢流管60的管口處有混凝土噴出，立即停止泵車70并關閉插板閥20，待所述鋼管柱50中的混凝土終凝后再拆除水平輸送管10和插板閥20，隨后再拆除溢流管60。

s4、對頂升完畢的混凝土，在澆筑完成4小時內用敲擊法進行澆筑質量檢測，所述鋼管柱50內的混凝土存在不密實面積超過1/3的鋼管柱橫截面積時按以下方案進行補救：根據測試選定一片脫空區域即補強區域，在補強區域的鋼管柱的管壁上下兩端用鉆頭各鉆一通孔，要求鉆透管壁；在下部通孔的外側焊接一注漿管道，將注漿管道通過注漿嘴與空壓機連在一起；啟動空壓機，打開注漿嘴開始注漿，至上部通孔往外大量溢漿時，關閉注漿嘴，用密封膏封閉上部通孔，斷開注漿嘴和注漿管道，封閉注漿管道；待補強區域中的漿液固化后切除注漿管道，并將上部通孔、下部通孔補焊封固；經過補強后，再對每片脫空區超聲檢測，脫空區均已密實后方達到補強要求。