超高層混凝土泵送施工技術(shù)研究進(jìn)展

徐達(dá) 王鑫

摘 要：隨著現(xiàn)代化建設(shè)步伐不斷加快，城市化水平不斷提高，越來越多的高層建筑涌現(xiàn)，而近年來，超高層建筑物成為現(xiàn)代建筑行業(yè)發(fā)展的一種新趨勢(shì)。在超高層建筑中，進(jìn)行高層混凝土施工時(shí)采用泵送方法施工成為必然。針對(duì)這一情況，本文就當(dāng)前超高層混凝土泵送施工技術(shù)展開討論，探討和分析在超高層混凝土泵送施工中的應(yīng)用情況，并結(jié)合案例分析相關(guān)施工技術(shù)，旨在進(jìn)一步了解超高層建筑混凝土泵送施工技術(shù)，為其今后發(fā)展提供有價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞：超高層建筑；混凝土泵送施工；施工技術(shù)

隨著超高層建筑的發(fā)展，使得建筑領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)水平不斷進(jìn)步和提高，在這種條件下，泵送混凝土施工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。泵送混凝土技術(shù)是利用混凝土泵和輸送管道將混凝土運(yùn)輸至高空樓層施工點(diǎn)，具有運(yùn)輸能力高、速度快、效率高等特點(diǎn)。當(dāng)前已成為超高層建筑混凝土施工的重要手段。本文筆者對(duì)超高層混凝土泵送施工技術(shù)進(jìn)行分析，論述高層混凝土泵送施工技術(shù)的重要性，指出存在的問題，并提出切實(shí)有效的對(duì)策措施。

1 工程概況

某工程地下部分主要為四個(gè)獨(dú)立的塔樓，其中有三個(gè)塔樓以核心筒和筒外樓板為主。筒外樓板的框架結(jié)構(gòu)主要由鋼筋混凝土柱和鋼梁組成，另一個(gè)塔樓無筒外樓板。筒體與鋼筋混凝土采用高強(qiáng)混凝土，強(qiáng)度等級(jí)為C40～C60，筒外樓板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。根據(jù)施工方案和施工條件，先進(jìn)行各塔樓的筒體施工，在澆注筒外樓板及鋼筋混凝土柱。由于筒體施工使用的混凝土為高強(qiáng)混凝土，其水泥含量較高且混凝土粘度大，所受泵送阻力也較大，進(jìn)而對(duì)泵送施工要求較高。另外，筒體結(jié)構(gòu)包括鋼筋混凝土柱、弧形剪力墻柱等，加之鋼筋直徑大、節(jié)點(diǎn)鋼筋密集等，使得混凝土澆注存在較大的難度。本工程項(xiàng)目總高度為328m，泵送高度達(dá)320m，這樣就給混凝土泵送施工帶來一定困難。根據(jù)本工程泵送施工存在的重難點(diǎn)，要滿足其泵送施工要求和施工質(zhì)量，必須加強(qiáng)施工技術(shù)保障。

2 材料選擇及混凝土配合比

2.1 混凝土原材料

①水泥：P.II52.5級(jí)硅酸鹽水泥、P.O.42.5普通硅酸鹽水泥；②粉煤灰：I級(jí)優(yōu)質(zhì)粉煤灰；③砂石：優(yōu)質(zhì)江砂，細(xì)度模數(shù)<2.8，連續(xù)顆粒級(jí)配碎石，粒徑為5～25mm；④添加劑：PCA聚羧酸高性能減水劑。

2.2 混凝土配合比

本工程項(xiàng)目混凝土配合比由某建筑科學(xué)研究院進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)變化情況，對(duì)混凝土配合比進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，水泥用量調(diào)整范圍在440～300kg/m3。

3 超高層混凝土泵送施工技術(shù)

3.1 輸送泵的選擇與計(jì)算

根據(jù)本工程項(xiàng)目的建設(shè)高度及混凝土泵送施工高度，對(duì)其輸送高度產(chǎn)生的壓力進(jìn)行計(jì)算。混凝土泵送所需壓力R主要包括以下幾個(gè)部分：①混凝土在管道內(nèi)流動(dòng)阻力造成的壓力損失（R1）；②混凝土在彎管及椎管的局部壓力損失（R2）；③混凝土垂直高度時(shí)產(chǎn)生的重力壓力（R3）。

（1）內(nèi)流動(dòng)阻力產(chǎn)生的壓力：

式中：△R1表示單位長(zhǎng)度的沿程壓力損失；l表示管道總長(zhǎng)度，k1表示粘著系數(shù)，k2表示速度系數(shù)，d表示為混凝土輸送管道的直徑，t1/t2表示混凝土泵分配閥切換時(shí)間與活塞推壓混凝土?xí)r間的比值；V2表示混凝土管道內(nèi)的流速。a2表示徑向與軸向壓力的比值。

（2）彎管及椎管的局部壓力損失：

彎管為90°壓力損失為0.1MPa，共3個(gè)；45°壓力損失為0.05MPa，共3個(gè)；按照最大、最長(zhǎng)水平管計(jì)算，彎管共5個(gè)。配閥壓力損失為0.2MPa。每根管道上設(shè)置兩個(gè)配閥。R2=3×0.1+3×0.05+2×0.2=0.85MPa。

（3）垂直高度時(shí)產(chǎn)生的重力壓力：

混凝土密度為P，重力加速為g，泵送高度為H；R3=Pg×330。

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，結(jié)合施工進(jìn)度要求，本工程項(xiàng)目決定采用型號(hào)為HBT90CH2122D和HB40CH2135D的拖泵。

3.2 輸送管道布置

在布置輸送管道時(shí)，應(yīng)盡量減少?gòu)澒?，保證泵送阻力得到最大限度的控制。垂直管路會(huì)隨著高度而增加，輸送混凝土較易產(chǎn)生回流，對(duì)此，應(yīng)鋪設(shè)一條水平管道，確保充足阻力能夠減弱混凝土回流。

3.3 泵送管道的技術(shù)措施

對(duì)于超高壓輸送泵管，應(yīng)采用一定厚度的淬火管，并選擇特質(zhì)高壓管夾，管道連接采用公母扣錐面定心連接形式，采用O型密封圈密封。對(duì)于普通高壓泵管，若壁厚<3.5mm，應(yīng)更換管道。高壓泵管的卡扣有輸送泵生產(chǎn)廠家提供，材料為調(diào)質(zhì)鋼板，密封圈采用端面O型圈，并保證其承載壓力和操作簡(jiǎn)便。在混凝土泵送過程中，若出現(xiàn)故障，則需關(guān)閉相應(yīng)的液壓截止閥，阻止混凝土回流；同時(shí)，混凝土泵送完成后，關(guān)閉其相應(yīng)的液壓截止閥，并臨時(shí)封閉管道，便于輸送管道同混凝土回收裝置連接。在樓層不斷增高的情況，每次混凝土澆筑完成后，泵內(nèi)滯留的混凝土?xí)龆啵瑧?yīng)采用地泵的水洗功能進(jìn)行沖洗，保證水洗功能滿足泵送高度。

3.4 鋼筋混凝土柱的澆筑

根據(jù)施工方案和施工要求，先進(jìn)行核心筒施工安裝，再進(jìn)行筒外樓板鋼結(jié)構(gòu)的施工安裝。澆筑鋼筋混凝土柱時(shí)，由于筒外混凝土樓板低于鋼結(jié)構(gòu)安裝。不僅操作層的鋼梁無操作面，施工人員也無施工操作區(qū)，難以用泵管澆筑鋼筋混凝土柱。采用相應(yīng)規(guī)格的塔式起重機(jī)澆筑無法滿足施工效率，而且增加運(yùn)輸時(shí)間，無法滿足施工進(jìn)度要求。另外，在高空采用料罐向柱內(nèi)放料時(shí)，受風(fēng)力等因素的影響，施工人員操作的危險(xiǎn)性較大。因此，每次澆筑過程中，會(huì)延長(zhǎng)施工且安全隱患突出，應(yīng)采取更加安全、有效的澆筑方案，確保鋼筋混凝土柱施工澆筑作業(yè)順利進(jìn)行。

經(jīng)討論和研究后，決定改裝附墻式液壓爬升布料機(jī)，取消爬升裝置，增設(shè)鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)。該種布料桿可以折疊且靈活方便，每次鋼筋混凝土柱澆筑完后，采用塔式起重機(jī)移至另一澆筑點(diǎn)。由于本工程項(xiàng)目在布置H型鋼時(shí)存在一定的變化，將鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)與鋼梁連接螺栓換成移動(dòng)型，能夠有效調(diào)節(jié)鋼梁間距。經(jīng)試驗(yàn)證明，采用該種布料機(jī)進(jìn)行鋼筋混凝土柱澆筑施工，可以大大減輕垂直輸送產(chǎn)生的壓力。

4 混凝土泵送堵管的原因及預(yù)防措施

在超高層混凝土泵送施工中，受諸多因素的影響，混凝土泵送過程中較易出現(xiàn)堵管現(xiàn)象，這樣就會(huì)造成泵送中斷，使得混凝土材料浪費(fèi)。一旦施工中出現(xiàn)堵管現(xiàn)象，清理起來較為麻煩，所以施工中應(yīng)避免這一現(xiàn)象的發(fā)生。引起堵管的原因主要包括以下幾點(diǎn)：①泵送速度不合理，管道未清理干凈，停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)；②管道連接不當(dāng)，管道接頭密封不嚴(yán)；③混凝土質(zhì)量問題，如坍落度、水泥配制比、添加劑等方面；④環(huán)境條件的影響。

要預(yù)防和處理上述造成堵管的影響因素，應(yīng)采取以下幾項(xiàng)措施：①起始泵送時(shí)，其泵送速度應(yīng)先低后高；每次泵送完成后，需要用水沖洗泵管，避免混凝土滯留；停機(jī)時(shí)，要每隔5～10min開一次泵，防止堵管。②要編制科學(xué)、合理、有效的管道布置方案；采用特制密封圈，管接頭需保持緊固；泵送前需注入適量水或砂漿，保持泵內(nèi)濕潤(rùn)。③合理控制混凝土坍落度；選擇符合施工要求的原材料；合理選擇添加劑的類型，并控制用量。⑤根據(jù)季節(jié)變化，夏季加冰水?dāng)嚢杌炷?，冬季用溫水?dāng)嚢杌炷痢?/p>

5 結(jié) 語

綜上所述，超高層建筑泵送施工技術(shù)的發(fā)展與超高層建筑的發(fā)展密不可分，在建筑高度不斷增加的基礎(chǔ)上，對(duì)于施工技術(shù)的要求也將越來越高。加強(qiáng)高強(qiáng)度、高性能混凝土的開發(fā)和高泵送能力的混凝土泵制造尤為重要。以往的施工操作方法已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代建筑施工的要求。在科學(xué)技術(shù)水平不斷提高的條件下，超高層混凝土泵送施工技術(shù)必將得到全面發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]徐曉建.超高層混凝土泵送施工技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013，（24）.

[2]熊啟發(fā)，郎占鵬，李瑞平等.超高層混凝土泵送施工技術(shù)[J].建筑技術(shù)，2011，（2）.

[3]江毅鐘.試議超高層混凝土泵送技術(shù)的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013，（18）.

[4]葉瓊，何亞伯.某超高建筑C60高性能混凝土超高泵送參數(shù)[J].工業(yè)建筑，2012，（1）.