超高層混凝土泵送技術(shù)分析

摘 要：在超高層建筑的混凝土施工過程中，隨著泵送高度的增加，混凝土的泵送難度也不斷加大。對于垂直高度大于300m的超高層建筑，一般采用高強度混凝土，其粘度大，混凝土泵的出口壓力較高，泵送難度高，給混凝土泵送施工帶來很多技術(shù)難題。這種高強度混凝土的超高壓泵送，因混凝土壓力過高，容易產(chǎn)生泄漏、混凝土離析、堵管、爆管等諸多問題，這也是混凝土施工的重大難題。要解決此難題，必須解決設(shè)備的高可靠性和超強的泵送能力，超高壓管道的密封性，超高壓管道的布置及管道內(nèi)剩余混凝土的水洗方法等方面的技術(shù)問題。

關(guān)鍵詞：高層建筑；混凝土；技術(shù)分析；泵送技術(shù)；

文章編號：1674-3520（2015）-04-00-01

一、超高層混凝土泵送技術(shù)

（一）設(shè)備的泵送能力。對于混凝土泵來說，體現(xiàn)其泵送能力的兩個關(guān)健參數(shù)為出口壓力與整機(jī)功率，出口壓力是泵送高度的保證，而整機(jī)功率是輸送量的保證。設(shè)備最大泵送能力應(yīng)有一定的儲備，以保證輸送順利、避免堵管。我們選用的是三一重工HBT90CH超高壓泵，其出口壓力高達(dá)35MPa，整機(jī)功率為（273×2）kW，在超高樓泵送施工過程中出口壓力和整機(jī)功率方面能夠達(dá)到雙重保證，理論泵送高度超過400m。

（二）雙動力結(jié)構(gòu) 。HBT90CH超高壓泵采用兩臺柴油機(jī)分別驅(qū)動兩套泵組。應(yīng)用雙泵合流技術(shù)，平時兩套泵組同時工作，當(dāng)一組出故障時可切斷該組，另一組仍維持50%的排量繼續(xù)工作，避免施工過程的中斷造成損失。

（三）超高壓管道的連接。在通常經(jīng)驗中，超高層建筑工程的泵送方案中會選擇有合理的防爆系數(shù)和使用壽命的混凝土輸送管，以保證整個工程由開始直至結(jié)束都不用拆換。1、初段，水平管和約200米以下的垂直管，即壓力最大的前段管道，采用壁厚為9mm的耐磨合金鋼128mm口徑超高壓輸送管、特制法蘭連接、O型圈密封，這種密封圈配合法蘭式連接輸送管，可以有效的防止漏漿導(dǎo)致堵管；2、末段，基于200米以上樓層的剩余混凝土方量及輸送壓力已大大降低，從安裝作業(yè)量、磨損要求及爆管機(jī)率考慮，采用壁厚為5mm的普通125mm口徑高壓輸送管。3、初段與末段之間用變徑管連接，即一頭為法蘭連接方式，另一頭為卡扣連接方式。

（四）泵送管道的固定。為了解決因泵送振動而引起的管道松動問題，無論是地面水平管還是墻壁垂直管，均需使用特殊固定裝置U碼座固定。管道固定方式：在混凝土地面或墻面上預(yù)埋約240mm×240mm×10mm的鋼板（插焊鉚筋4根直徑16的螺紋鋼筋，長約200mm。），通過固定U碼座配焊到預(yù)埋鋼板上將輸送管固定。1、水平管與垂直管相連接的彎管由三到四個支撐座固定，也可埋入混凝土墩固定。此處因其水平向和垂直向交界處，受振動最大且最薄弱位置，固應(yīng)加強此處的穩(wěn)定性和牢固性；2、每根3米管道和其余90度彎頭均由兩個支撐座固定；

（五）耐超高壓的管道系統(tǒng)。三一重工采用合金鋼特制耐磨超高壓管道，經(jīng)特殊淬火處理，壽命比普通Q345鋼管提高3倍以上，保障了管道的抗爆能力和耐磨損壽命，管道壽命保證超高壓泵送30000方混凝土以上。

（六）設(shè)備配置的可靠性。設(shè)備的配置應(yīng)以可靠性為首要原則，超高層混凝土輸送合理的布置管道至關(guān)重要，一旦因設(shè)備故障而中止泵送1小時以上，混凝土在輸送管內(nèi)會出現(xiàn)粘稠度增大、塌落度減小、和易性變差等狀況，這將導(dǎo)致整個管道系統(tǒng)內(nèi)壓力大大增高，極易產(chǎn)生堵管甚至爆管的情況，且因混凝土報廢而嚴(yán)重影響施工質(zhì)量。HBT 90CH超高壓泵采用兩臺發(fā)動機(jī)，既可同時工作以提高工作效率，也可單獨作業(yè)，大大提高了施工過程的可靠性。

二、超高層混凝土泵送施工工藝

（一）合理布管。1、拖泵擺放位置及輸送管垂直爬升位置根據(jù)建筑體結(jié)構(gòu)確定。根據(jù)超高層泵送施工經(jīng)驗并結(jié)合自身情況，為了減少管道內(nèi)混凝土反壓，在拖泵的出口須布置不低于60m長的水平管及若干彎管。2、混凝土泵送施工中，有時需要對泵機(jī)進(jìn)行保養(yǎng)或維修，則須在混凝土泵出口端附近管路接入一個液壓閘閥裝置，用于阻止垂直泵管內(nèi)混凝土回流。水平輸送管段配置一套液壓閘閥，布置在泵出口10米左右即可。3、在根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)，在垂直爬升管到約150米至200米高處設(shè)置一處緩沖彎，降低垂直管道混凝土對設(shè)備產(chǎn)生的反壓，有利于泵送作業(yè)。如果條件許可，緩沖彎處可布置10m左右的水平管。4、輸送管直徑越小，輸送阻力越大，但過大的輸送管抗爆能力差，而且混凝土在管道內(nèi)停留的時間長，影響混凝土的性能，因此最好選用直徑為125mm或128mm的輸送管。

（二）合理適用的混凝土配合比。配合比設(shè)計的原則是既滿足強度、耐久性要求，又要經(jīng)濟(jì)合理、具有良好的可泵性，因此除通常須考慮的因素外必須處理好如下幾個方面。1、水泥用量。適用于超高層泵送混凝土，其水泥用量必須同時考慮強度與可泵性，水泥用量少強度達(dá)不到要求，過大則混凝土的粘性大、泵送阻力增大，則增加泵送難度，而且降低吸入效率。2、粗骨料。在泵送混凝土中，粗骨料粒徑越大，越容易堵管，常規(guī)的泵送作業(yè)要求最大骨料粒徑與管徑之比不大于1︰3，在超高層泵送中，因管道內(nèi)壓力大，易出現(xiàn)離析，大骨料粒徑與管徑之比宜小于1︰5，而且其中的尖銳扁平的石子要少，以免增加水泥用量。3、坍落度。普通的泵送作業(yè)中混凝土的坍落度在160mm左右最利于泵送，坍落度偏高易離析、低則流動性差。在超高層泵送中為減小泵送阻力，坍落度宜控制在180～200mm之間。4、粉煤灰及外加劑 。粉煤灰和外加劑復(fù)合使用可顯著減少用水量，改善混凝土拌和物的和易性。但由于外加劑品種較多，對粉煤灰的適應(yīng)性也各不相同，其最佳用量應(yīng)從活性、顆粒組成、減水效果、水化熱、泵送性能等多方面加以平衡選擇。

（三）超高壓水洗技術(shù)。傳統(tǒng)的水洗方法是在混凝土管道內(nèi)放置一個海綿球，用清水作介質(zhì)進(jìn)行泵送，通過海綿球?qū)⒐艿纼?nèi)的混凝土頂出。由于海綿球不能阻止水的滲透，水壓越高，滲透量就越大。大量的水透過海綿球后進(jìn)入混凝土中，會將混凝土中的砂漿沖走，剩下的粗骨料失去流動性引起堵管，使水洗失敗。所以傳統(tǒng)的水洗方法水洗高度一般不超200m。

在多年的泵送施工實踐中，我們研究出了一套針對200m以上垂直高度管道的超高壓水洗方法（如右圖）：管道中不加海綿球，而是加入1～2m3的砂漿進(jìn)行泵送，然后再加入水進(jìn)行泵送。由于在混凝土與水之間有一段較長的砂漿過渡段，不會出現(xiàn)混凝土中砂漿與粗骨料分離的狀況，保證了水洗的順利進(jìn)行。而且水洗可將殘留在輸送管內(nèi)的混凝土全部輸送至澆筑點，幾乎沒有混凝土浪費。

三、總結(jié)

超高層混凝土泵送技術(shù)已成為超高層建筑施工技術(shù)不可缺少的一個方面，不斷研究高標(biāo)號混凝土的超高層泵送技術(shù)，對于提高超高層建筑施工質(zhì)量及施工效率具有相當(dāng)?shù)膶嵱脙r值和經(jīng)濟(jì)意義。