钢管柱施工方案

一、工程概况

××××××位于××市××区，北侧为××；东侧为××；南侧为××；西侧×××。该项目地下×层，地上×层，总高度308.8m，总建筑面积约16.8万平方米，是一座集商业、娱乐、办公于一体的大型高尚商业写字楼。该项目由×××××公司投资兴建，×××有限公司×××××分公司进行设计，×××××××监理，××××××公司总承包施工。

该工程结构形式为框筒结构。地下五层及地上九层外框柱均为钢管叠合柱。柱截面尺寸为1400×1400，钢管截面尺寸为A1100×25。钢管材质为Q345B。叠合柱结构的梁筋直接穿过钢管柱，钢管内、外混凝土强度等级达C60以上，为高强混凝土。叠合柱结构形式在重庆尚属首次，施工难度较大。为有效控制钢管叠合柱的施工质量，特编制专项施工方案。

二、编制依据

1、×××××基础部分设计图；

2、钢管混凝土叠合柱结构技术规程CECS188:2005

3、高强混凝土结构技术规程CECS104:99

4、《碳钢焊条》GB/T5117－1995

5、《低合金钢焊条》GB/T5118－1995

6、《低合金高强度结构钢》GB/T1591－2008

7、《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223－2004

8、《建筑抗震设计规范》GB50011－2001

9、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3－2002

10、《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205－2001

11、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204－2002

12、《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81－2002

三、工艺流程

原材料复试→下料卷板→加工厂埋弧自动焊→加工厂焊缝超声波探伤检测→钢管柱附件焊接、穿孔→钢管柱进场→环箍现场焊接→钢管柱吊装、固定→现场CO2气体保护焊水平缝→现场焊缝超声波探伤→浇筑钢管柱内部混凝土→柱筋绑扎→柱模立支→外柱混凝土浇筑

四、主要施工方法

（一）原材料复试

本次钢管柱加工由建设单位委托外加工，故建设单位需要求加工单位出具材料合格证及法定单位出具的有效的检验报告。必要时，可由建设单位组织监理单位、施工单位、质监单位到加工单位进行实物抽样到重庆履行有见证送检。该形式的“有见证检验”“批量需相关单位协商后确定。

（二）下料、卷板

1、钢板的下料

钢板进场复试合格后，可按板厚中心线性长度不变的原理并结合焊缝宽度来计算钢板的下料宽度。

下料长度长度应严格按设计层高及预留的弹性压缩量进行加工。其弹性压缩量可与设计单位协商确定，一般不应有正公差。现场焊接后可根据实际测量值予以修正。

下料前可对焊缝坡口进行预加工，加工时应严格按照《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81-91）中对厚钢板焊接（全熔透焊缝）的坡口加工要求进行。

下料前，应采取措施确保四条边互相垂直，从而保证卷板后的横向平面与柱的母线垂直。

2、钢板的卷管

钢板下料检验合格后，由卷板机完成卷板工作，钢板卷圆后直径允许最大值为±3mm，由专用机械进行圆度的调整。

钢管加工的要求：

圆度要求：f/d=3/1000,即变形后的长边余量不超出3mm。

检验方法：用卷尺一端固定，另一端量出的最大尺寸减去圆外径小于3mm即可。

管端不平度：f/d=1/500 f=3mm 取小值，即不平度为2mm。

3、钢管纵向焊缝的焊接

纵向焊缝在加工厂进行。焊接采用埋弧自动焊。焊接前由专用焊机进行点焊，并调整钢管的圆弧度。后用埋弧焊机自动完成外壁的焊接工作。钢管纵向焊缝完成后，加工厂应委托有资质的单位对焊缝进行探伤检查，并出具符合要求的出厂合格证。

钢管柱的竖向焊缝质量等级为一级。加工厂成批加工前，应进行试卷板及焊接，以获取加工余量及焊接参数，在各项指标符合规范要求后，方可成批施焊，按规范要求检测合格后，方可运至现场。

（三）、钢管附件的焊接及穿孔加工

1、钢管附件的焊接

钢管附件有连接耳板、内衬板、加劲环板等。

内衬板及加劲板在工厂按加工图确定各自的半径进行下料卷板，后按钢管纵向焊缝要求进行焊接。

连接耳板加工后，应按钢管加工图确定四个径向的母线，连接耳板最贴专用模具后焊接固定。

2、钢筋穿孔的加工

本次钢筋穿孔位置由建设单位进行了深化设计，梁筋纵横位置关系已作了调整，柱的编号、所在轴线号、标高位置、孔洞位置等均在钢管加工图上得到了详细反映，加工厂可按加工图纸进行放样和钻孔的加工。加工方法从略。加工后的钢筋应标明柱编号、轴线号，以使现场安装。

（四）、钢管的吊装

1、钢管的吊装

1.1吊装准备

吊装前应根据设计图纸完成加劲环筋的加工。对于梁高范围内的环筋为φ18＠150,双面贴角焊，焊缝高10mm，连续施焊，焊接长度超出梁的宽度各100。其它部位的环筋为φ16＠1000,双面贴角焊，焊缝高10mm，间隔焊，每段焊缝长200mm。

本工程钢管柱截面为直径1100mm壁厚25mm，一般钢管柱重2.4吨,最大重量为4.1吨。根据钢构件的重量及吊点情况，准备足够的不同长度、不同规格的钢丝绳以及卡环。在柱身上绑好爬梯，以便于下道工序的操作人员上下及设置安全防护措施等。

1.2钢管柱的吊点设置

钢管柱吊点的设置需考虑吊装简便、稳定可靠，还要避免钢构件的变形。钢管柱吊点设置在钢管柱的顶部，直接用连接耳板（连接耳板为4块）作为吊点。为了保证吊装平衡，在吊钩下挂设四根足够强度的单绳进行吊装，钢管柱起吊时应通过塔吊小跑车的前后移动和竖向配合，使钢管沿根部转动，防止在地面拖拉，造成地面和钢管柱损伤，钢管柱下方应垫好枕木，钢管柱起吊前绑好爬梯。

1.3第一节钢管柱的安装

底座的安装：根据设计图纸要求，底座为1400×1400×25的钢板。中间开有近400的圆洞。底座设调节丝杆（调节丝杆为φ30Q235钢制作，长1000），其高度由设计确定。桩基在完成垫层浇筑后，应准确弹出调节丝杆位置线，调节丝杆埋入桩基以下的部分可用C25钢筋接长，按附图方法加固后，先浇筑底座以下400以外的混凝土。底座安装前先调整调节螺丝使标高符合要求后，安装钢板底座，在底座上测定轴线并画出外径线，

圆管钢管柱起吊示意

作为第一节钢管的定位依据。对钢管作垂直度检查合格后用钢筋等作临时支撑，最后在钢管底部实施焊接，钢管柱与底座的焊接方法及要求同上部钢管柱的安装。

底座的安装如下图所示。

底座固定简图

1.4上部钢管柱的安装

上部钢管柱的安装与首段钢管柱的安装不同点在于柱脚的连接固定方式上不同。钢管柱吊点设置在钢管柱的上部，利用四个连接耳板作为吊点。吊装前，下节钢管柱顶面和本节钢管柱底面的渣土和浮锈要清除干净，以保证上下节钢管柱对接面接触顶紧。

下节钢管柱的顶面标高和轴线偏差、钢管柱扭曲值一定要控制在规范以内，在上节钢管柱吊装时要考虑进行反向偏移回归原位的处理，逐节进行纠偏，避免造成累积误差过大。

钢管柱吊装到位后，钢管柱的中心线应与下面一段钢管柱的中心线吻合，并四面兼顾，穿好连接螺栓，连接好连接耳板，并及时拉设缆风绳对钢管柱进一步进行稳固。此后在两个方向架设经纬仪，当楼面控制线与钢管柱上标定的轴线吻合后，最后紧固连接耳板进行水平焊缝隙的施工。

1.5钢管柱安装注意事项

a.钢管柱吊装应按照各个施工段的安装顺序进行，并及时形成稳定的体系。

b.每根钢管柱安装后应及时进行初步校正。校正时应对轴线、垂直度、标高、焊缝间隙等因素进行综合考虑，全面兼顾，每个分项的偏差值都要达到设计及规范要求。

c.钢管柱安装前必须绑牢爬梯并清理污物。

钢管柱对接节点示意

d.利用钢管柱的连接耳板作为吊点，吊点必须对称，确保钢管柱吊装时呈垂直状态。

e.每节柱的定位轴线应以经复核无误的控制轴线为依据，不得从下层柱的轴线引上。

f.结构的楼层标高可按相对标高进行，并与绝对高程进行对比。安装第一节柱时从基准点将控制标高线标定在混凝土基础或钢管柱上标定，作为上部结构标高的测定依据，筒体的楼层标高应与钢管柱的标高相统一，以确保结构标高符合设计及规范要求。

g.钢管柱定位后应及时将垫板及上、下节钢管点焊牢固。

h.上部钢管柱下口的连接耳板待校正完毕，全部焊接完毕后，将连接板割掉，并打磨光滑。割除时不要伤害母材。

i.起吊前，钢构件应横放在垫木上，起吊时，不得使构件在地面上有拖拉现象，回转时，需有一定的高度。起钩、旋转、移动三个动作交替缓

漫进行，就位时缓慢下落。

2、钢管水平缝的焊接

2.1焊前检查

选用的焊材强度和母材强度应相符，焊机种类、极性与焊材的焊接要求相匹配。焊接部位的组装和表面清理的质量如不符合要求，应修磨补焊合格后方能施焊。各种焊接法焊接坡口、组装允许偏差值应符合《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002及设计的规定。

2.2焊前清理

认真清除坡口内和垫于坡口背部的衬板表面油污、锈蚀、氧化皮，水泥灰渣等杂物。

2.3垫板、引弧板，引出板的装配

2气体保护焊焊缝引出长度应大于50mm。其引弧板和引出板宽度大于50mm，长度不小于50mm，厚度应为5～8mm。

2.4焊接环境

焊接作业区域应设置防雨、防风及防火花坠落措施。管柱间专门设置供2－4名焊工同时同台作业的焊接操作方形平台。

平台上除密铺脚手板外，还采用石棉布铺垫于脚手板上，以防止焊接火花坠落烫伤他人，在平台四周和顶部固定防风帆布，杜绝棚外风力对棚内焊接环境的侵扰。做到严密防护。

注意焊接作业区的相对湿度大于90％时不得进行施焊作业。施焊过程中，若遇到短时大风雨时，施焊人员应立即采用3～4层石棉布将焊缝紧裹，绑扎牢固后方能离开工作岗位，并在重新开焊之前将焊缝100mm周

围处进行预热措施，然后方可进行焊接。

2.5定位焊

定位焊必须由持相应合格证的焊工施焊。所有焊材应与正式施焊相同。定位焊焊缝应与最终的焊缝有相同的质量要求。钢衬垫的定位焊宜在接头坡口内焊接，定位焊焊缝厚度不宜超过设计焊缝厚度的2/3，定位焊焊缝长度不宜大于40mm，间距宜为500－600mm，并应填满弧坑。定位焊预热温度应高于正式施焊预热温度。当定位焊缝有气孔或裂纹时，必须清除后重焊。

2.6预热

预热范围应沿焊缝中心向两侧至少各100mm以上，并按板厚三倍以上范围实施。当预热范围均匀达到预定值后，恒温5分钟至15分钟。预热的温度测试须在离坡口边沿距板厚三倍（最低100mm）的地方进行。采用表面温度计测试。预热热源采用氧─乙炔中性火焰加热。

2.7层温

焊接时，焊缝间的层间温度应始终控制在100℃～120℃之间，每个焊接接头应一次性焊完。施焊前，注意收集气象预报资料。预计恶劣气候即将到来，并无确切把握抵抗的，应放弃施焊。若焊缝已开焊，要抢在恶劣气候来临前，至少焊完板厚的1/3方能停焊；且严格做好后热处理，记下层间温度。

2.8后热与保温

为保证焊缝中扩散氢有足够的时间得以逸出，从而避免产生延迟裂纹，焊后进行后热处理，后热温度为100℃-150℃，测温点选在直接加温

处的相对部位,严禁在直接施热部位测试。达此温度后用多层石棉布紧裹，保温的时间以接头区域、焊缝表面、背部均达环境温度为止。

3、焊接注意事项

3.1控制焊接变形。

3.2采取相应的预热温度及层间温度控制措施。

3.3实施多层多道焊，每焊完一道焊缝后应及时清理焊渣及表面飞溅物，发现影响焊接质量的缺陷时，应清除后方可再焊，在连续焊接过程中应控制焊接区母材温度，使层间温度的上、下限符合工艺条件要求，遇有中断施焊的特殊情况，应采取后热保温措施，再次焊接时，重新预热且应高于初始预热温度。

3.4防止层状撕裂的工艺措施。

3．5焊接时严禁在焊缝以外的母材上打火引弧。

3．6消除焊后残余应力。

4、焊后清理及焊缝检验

认真清除焊缝表面飞溅、焊渣。焊缝不得有咬边、气孔、裂纹、焊瘤等缺陷和焊缝表面存在几何尺寸不足现象。不得因为切割连接板、垫板、引入板，引出板伤及母材，不得在母材上留有擦头处及弧坑。连接板、引入、引出板切割时应光滑平整。焊缝外观自检合格后，方能签上焊工钢印号，并做到工完场清。

一级焊缝不得存在未焊满、根部收缩，咬边和接头不良等缺陷。一级焊缝和二级焊缝不得存在表面气孔、夹渣，裂纹和电弧擦伤等缺陷。二级焊缝的外观质量除应符合以上要求外，还应满足《建筑钢结构焊接技术规

程》JGJ81－2002中有关规定。焊缝焊脚尺寸应符合《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002中的相关规定。焊缝余高及错边应符合《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002的相关规定。

本次的钢管纵向焊缝为一级焊缝，由工厂进行自动焊。一级焊缝应进行100％的检验。

现场钢管间的水平焊缝为二级焊缝，其质量应符合现行规范要求。

对不合格的焊缝，根据超标缺陷的位置，采用刨、切除、砂磨等方法去除后，以与正式焊缝相同的工艺方法进行补焊，其核验标准相同。

本次钢管水平焊缝的检验按一级焊缝要求进行全检，质量等级满足二级焊缝的要求。

(五)钢管混凝土的浇筑

本工程混凝土宜优先采用自密实混凝土，最大限度地缩短工艺检测时间，为缩短工期创造条件

1.材料准备

1.1商品混凝土配合比试配

商品砼供应商应根据钢管柱混凝土浇灌高度高，混凝土强度等级高（C60以上）的特点，精心试配几种混凝土配合比进行试验工作，最大限度控制混凝土离析。

1.2混凝土配合比材料要求。

1）混凝土坍落度宜为16-18cm。

2）混凝土初凝时间不少于8小时，终凝时间应在初凝后2-3小时。

3）水灰比应不大于0.45。

4）水泥：P42.5普通硅酸盐或硅酸盐水泥，水泥使用前应具有产品合格证及试验报告，存放期在3个月以内。

5）细骨料宜选用质地坚硬、级配良好的河砂或人工砂，细度模数不宜小于2.6，含泥量不应大于1.0％。禁止泥块混入其中。

6）粗骨料应选用质地坚硬、级配良好的石灰岩、花岗岩等碎石，骨料的岩石抗压强度应比混凝土强度高20％以上。骨料的针片状含量不宜大于5％,含泥量不应大于0.5％。粗骨料粒径不宜大于25mm，宜采用二级级配。

7）掺合料：粉煤灰宜选用优质I级粉煤灰，其掺量通过试验配比确定，粉煤灰应符合国家有关技术文件的要求，对水泥无不良效应，其它指标应符合规范要求。

8）外加剂：采用低碱无氯外加剂，与水泥适应性良好，质量稳定，根据需要调整缓凝组分，保障混凝土的凝结时间满足要求。

微膨胀剂品种及限限制膨胀率由设计确定，具体掺量由试验确定。

2.现场准备

1）混凝土输送泵的就位，泵管的布置，布料杆的安装。

2）浇筑用简易脚手架的搭设。

3）机电设备等用具的准备。

4）做好技术交底工作。

3、混凝土浇灌方法选择

本次钢管柱内的混凝土可有以下浇筑方法

（1）混凝土为自密实混凝土时，可采用泵送顶升浇筑法。即在钢管

柱的下部开口与泵管螺栓连接后，利用泵的压力将混凝土由下而上注满钢

管柱，混凝土在上升的过程中，受自身压力的影响挤密混凝土，从而达到自密实的效果。

此方法可省去钢管内混凝土的密实度检查，对加快进度、缩短工期较

为有利。

（2）采用普通高强混凝土，采用传统方法利用串料筒下料，人工振

捣密实。采用该方法时，

一般不超过800mm

外而内环形振捣，以混凝土不再沉落，

浆为度。

行二次振捣，振动深度在500mm

高面层的密实度，减少混凝土自身的收缩。

4、钢管叠合柱施工缝的设置

柱内、外混凝土第一次浇至梁底以下20

钢管柱水平施工缝的设置简图30处，第二次浇筑时，柱内混凝土浇至接头以下300～500mm处，柱外混凝土则在楼面处设水平施工缝。如右图所示。

5、钢管柱混凝土的施工

采用泵送卸料，串筒投料，手工振捣的浇灌方法。

5.1 地下室部分钢管柱混凝土浇灌

1）主要施工工序流程

钢管柱安装→简易脚手架搭设→布设泵管→安放串筒→泵送下料→

分层振捣→养护→检测

2）主要施工方法

（1）泵管布设：利用浇筑楼面梁板混凝土的竖向泵管，在楼面上垫好木方搭设水平泵管通至钢管柱位置，弯起至钢管柱上口，端部设弯头对准串筒。

（2）串筒设置：采用3m长直径200的橡胶软管作串筒，端部用角铁与其连接并将其支放在钢管上口。

（3）下料与振捣

每次浇灌混凝土前先用与砼同配合比的砂浆接浆，厚度5-10cm，首次投料串筒离混凝土面高度应小于3m，混凝土分层下料分层振捣，每层厚度50-100cm；当浇灌至串筒下口时，移走串筒直接对钢管柱分层下料和振捣；振捣采用内部振动棒振捣，每点振捣时间控制不少于30秒，以混凝土表面已呈现出浮浆和不再沉落为止。注意每次浇筑混凝土两小时内应进行二次振捣，以提高顶部混凝土的密实度。

（4）二次接浇施工缝处理

每次钢管柱混凝土浇灌终凝后，采用人工下柱凿毛，并清理干净，润水养护，二次浇灌混凝土时采用与砼同配合比的砂浆接浆，厚度50-10cm。

5.2地上部分混凝土浇灌

1）主要施工工序流程

钢管柱安装固定完毕→铺设脚手板搭设操作平台→布设泵管→安放串筒→泵送下料→分层振捣→养护→检测

2）操作层脚手板铺设及临边防护

每层钢管柱混凝土分二段浇灌，每段10根柱，在简易脚手板上铺设脚手板，端部用8#铅丝捆扎，防止脚手板移动。

边柱边部须进行防护，采用钢管栏杆并张设安全网。

3）泵管布设

利用中筒墙体竖向固定泵管，在脚手架上垫好木方布设泵管。根据竖向泵管位置，顺钢管柱边布设，钢管柱混凝土浇灌顺序原则上由远及近，分别浇灌。

4）串筒使用、浇灌方法及施工缝处理均与地下室部分相同。

5）二次柱内混凝土浇至规定高度应待其沉实后按地下室要求组织二次振捣。

5.3混凝土养护：钢管柱内混凝土养护采用在钢管内上表面喷洒水养护绑扎塑料薄膜的方法保湿养护。

6、钢管柱内混凝土质量检查

1）钢管柱内混凝土现场检查法：采用敲击法进行初步检查，如有异常，采用超声波脉冲技术检测。

2）不密实部位的处理：采用钻孔压浆法进行补强，然后将钻孔补焊封固。

（六）、钢管柱混凝土质量保证措施

1、组织管理措施：成立钢管柱混凝土浇灌领导小组，安排有丰富经验的振捣人员负责振捣，同时定人定岗，挂牌施工，明确责任，实行奖惩。

2、技术措施：控制好混凝土配合比、坍落度及水灰比，做好技术交底工作。

3、监管措施：后台设专人监督混凝土质量，发现混凝土坍落度不符要求立即退场；前台设专职工长和质量员监督浇灌过程质量。

4、专人负责养护工作。

5、现场砼施工润泵管所用砂浆应集中处理，严禁掺入砼中。

五、钢管叠合柱施工安全保证措施

1、成立以项目经理为组长的安全、文明生产领导小组，负责施工

现场安全管理和监督协调工作，做好安全技术交底工作。

2、建立安全生产保障体系，项目部设安全监督员和专职安全员，

制订安全生产责任制。

3、严格执行安全教育条例，搞好三级安全教育，各工种须经安全

培训和考试合格后方可上岗。

4、进入施工现场必须戴好安全帽，发挥安全“三件宝”的作用。

5、夜间保证有足够的照明。

6、钢管柱吊运前应由指挥人员进行吊点处的安全检查，吊运中其

旋转范围内的下方严禁站人。到达指定地点停止摆动后方可进行安装较正工作。

7、拆除卸扣用的爬梯必须固定牢固，操作人员必须系好安全带。

8、焊接设备的用电线路必须符合用电规范要求。操作人员必须配

齐劳动保护用品。专职电工必须对设备的安全性能进行检查合板后方可使用。

9、振捣、下料人员用脚手架应稳固可靠并做好临边防护，同时佩戴好劳保用品。

10、移接泵管需等泵车停止时方可进行，泵管下料口处及塔吊布料斗下严禁站人，防止砼伤人。

11、振捣用临线和照明临线需架空，严禁乱拖乱拽，防止漏电伤人。

12、文明施工，保持整洁，现场浇捣所产生的砼浆污染及时清理。