超高層建筑物混凝土的泵送與質(zhì)量控制策略分析

許興杰

（中鐵二十二局集團(tuán)第六工程有限公司， 陜西 西安 712000）

0 引言

超高層是現(xiàn)代化的智能建筑物，各專業(yè)智能系統(tǒng)齊全，管線布局和設(shè)備安裝密集，裝飾裝修多式多樣，構(gòu)造奇特，從而給施工及管理帶來了一定的難度。在施工過程中管理的重難點(diǎn)主要分布在深基坑、大體積混凝土、垂直運(yùn)輸、混凝土泵送、測量等方面。如果在施工前不能重點(diǎn)管理和提前做好應(yīng)對措施，極其容易產(chǎn)生安全、質(zhì)量等問題。本文重點(diǎn)分析超高層建筑在混凝土泵送與質(zhì)量控制方面的系列問題。

現(xiàn)階段城市建設(shè)中常用的汽車式混凝土泵送車最大臂長是由中聯(lián)重科研發(fā)的101米產(chǎn)品，它最大揚(yáng)程也不足百米。而我們所施工的超高層動(dòng)輒就在200米以上，而汽車泵無法達(dá)到施工需要的高度，同時(shí)汽車泵施工時(shí)對施工場地要求較高；如果用塔吊配合澆筑混凝土，則無法保證施工效率；故超高層建筑物中首選地泵進(jìn)行混凝土輸送。然而在混凝土輸送過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)爆管、堵管，地泵壓力不足致使混凝土輸送緩慢或者無法到達(dá)需要的高度等問題，同時(shí)混凝土也易出現(xiàn)離析等不合格現(xiàn)象。為此要制定科學(xué)合理有效的應(yīng)對措施，以確保建筑物的施工安全和質(zhì)量保障。

本文主要圍繞在“銀川綠地中心超高層項(xiàng)目”中所重點(diǎn)管控的一些問題進(jìn)行了分析；銀川綠地301項(xiàng)目由2座雙子塔（南、 北塔樓）及裙房組成，總建筑面積343987 ㎡ ，地上66層，總高度均為301m,；地下3層，埋深為15.7m。塔樓均采用框架-核心筒混合結(jié)構(gòu)體系，外框架由 H 型鋼梁和型鋼混凝土柱構(gòu)成。

1 超高層建筑物在混凝土泵送中的問題分析

1.1 問題及原因分析

超高層建筑在施工過程中，常遇到混凝土垂直輸送時(shí)因設(shè)備、施工方案等原因致使混凝土達(dá)不到預(yù)定的施工高度，或者混凝土的流速較慢，不能滿足施工需求。其主要原因：1）.制定的輸送方案或布管方案不合理，一次性將泵管布置至預(yù)定高度；2）.混凝土垂直輸送泵的型號選擇不合理，混凝土輸送功率不足；3）.輸送管的管徑選擇不合理，泵送出口壓力不足；4）.密封設(shè)施選型不妥；或者施工前未進(jìn)行密閉實(shí)驗(yàn)，密封圈可能存在質(zhì)量或安裝等問題。

1.2 應(yīng)對措施

針對以上問題銀川綠地項(xiàng)目從以下幾個(gè)方面解決：1).制定輸送方案時(shí)，輸送泵管布管方面：由泵車引出在地面上出泵口處水平布管的長度不短于垂直泵送高度的1/4，包括彎管折算長度；在距離泵車10m左右的地方設(shè)置一個(gè)截止閥；第一道水平彎管處距離泵最短距離要大于3m；由水平方向往豎直方向布管時(shí)，豎向管道應(yīng)在第一次穿越樓層處設(shè)置一個(gè)截止閥；同時(shí)超高壓管在布置時(shí)避開了人流量較大的區(qū)域，并在兩邊設(shè)安全防護(hù)設(shè)施；同時(shí)將豎向泵管通道設(shè)在電梯井內(nèi)；2).因現(xiàn)階段技術(shù)和材料的限制，有時(shí)垂直輸送無法一次性到達(dá)需要的輸送高度。當(dāng)混凝土輸送高度達(dá)到281米時(shí)，混凝土輸送泵的泵送出口壓力可能超過22Mpa,對泵管管壁會(huì)產(chǎn)生較大壓力。為避免爆管及壓力不足，我們盡可能的轉(zhuǎn)接輸送。銀川綠地項(xiàng)目在解決混凝土垂直輸送問題上，在 120m處再次設(shè)置了混凝土泵送功率為 273Kw,型號為HBT90CH-2122D的混凝土輸送泵，作為加壓水平緩沖轉(zhuǎn)送接力平臺(tái)。然后再次攪拌加壓接力泵送混凝土至作業(yè)平臺(tái)；3).超高層建筑物為滿足施工生產(chǎn)的需要，應(yīng)選擇大功率且適當(dāng)型號的混凝土輸送泵；根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)判斷，垂直泵送的難度是水平泵送的3倍。銀川綠地項(xiàng)目在混凝土輸送泵選擇時(shí)，120m以下全部的混凝土采用了1臺(tái)功率為110Kw的HBT80 型混凝土輸送泵，120m以上選用了2臺(tái)功率273Kw的HBT90CH-2122D型混凝土輸送泵（1臺(tái)備用）。并在混凝土澆筑前，項(xiàng)目部根據(jù)工程的泵管布置情況進(jìn)行了試泵，試泵成功后才開始混凝土輸送施工；4).因輸送混凝土?xí)r管內(nèi)將產(chǎn)生巨大壓力，同時(shí)也伴有縱向拉力。所以必須采用耐高壓的泵管及安全有保障的連接措施；在管徑選擇上需要認(rèn)真計(jì)算驗(yàn)證，管徑越小則輸送阻力越大；管徑過大則縱向宜產(chǎn)生巨大的沖擊力且抗爆能力差，同時(shí)混凝土在管內(nèi)的流速也變慢，影響混凝土的性能；故應(yīng)綜合考慮選用管徑。而且超高壓管道的壁厚也要合理科學(xué)的驗(yàn)證，要保證管道的抗爆抗裂能力；5).施工前應(yīng)進(jìn)行試壓試泵實(shí)驗(yàn)，對于泵送壓力達(dá)到40MPa時(shí)，常規(guī)的連接與密封方式已不能滿足施工要求，接管時(shí)應(yīng)采用帶有骨架的超高壓混凝土密封圈密封，以防止在高壓下密封圈被混凝土擠出，使混凝土從接管處間隙中流出，所以密封必須安全可靠。

2 混凝土在垂直運(yùn)輸時(shí)產(chǎn)生的質(zhì)量問題分析

2.1 問題及原因分析

混凝土在運(yùn)輸、澆筑過程中宜出現(xiàn)塌落度過大或過小、離析、分層、組成成分發(fā)生變化等問題。主要由以下幾方面產(chǎn)生：1).混凝土配合比選擇不合理；2).混凝土運(yùn)輸路途、轉(zhuǎn)載次數(shù)、澆筑間歇時(shí)間不合理。

2.2 應(yīng)對措施

混凝土運(yùn)輸、澆筑是超高層建筑施工質(zhì)量管理控制的重點(diǎn)工作。超高層從建筑構(gòu)思、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算上講，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度都很高，有的會(huì)達(dá)到C100甚至更高標(biāo)號。混凝土的強(qiáng)度越大，流動(dòng)性就越小，初凝時(shí)間也會(huì)相應(yīng)的提前。為保障混凝土的質(zhì)量、運(yùn)輸及澆筑問題可采取以下措施：1).解決好高強(qiáng)度混凝土的配合比，試配出強(qiáng)度高、和易性好、流動(dòng)性好、初凝時(shí)間有保證的配合比。要嚴(yán)格控制混凝土攪拌時(shí)間、材料質(zhì)量、比例、投料順序、溫度。銀川綠地項(xiàng)目的混凝土最高標(biāo)號為C60，水泥選用P.I42.5R 級普通硅酸鹽水泥，攪拌時(shí)間嚴(yán)格控制在120秒；2).做好混凝土澆筑前相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，采用坍落度法和壓力泌水試驗(yàn)法進(jìn)行可泵性的試驗(yàn)，主要是解決高強(qiáng)度混凝土的黏度、粘聚性、流動(dòng)性、保水性之間的矛盾，坍落度與擴(kuò)展度泵送損失的控制，擴(kuò)展度和黏度之間的經(jīng)時(shí)損失的問題，高流動(dòng)性混凝土的抗壓強(qiáng)度保證問題；3).在混凝土運(yùn)輸上，應(yīng)控制好混凝土的質(zhì)量和出入灌溫度。要減少混凝土轉(zhuǎn)載次數(shù)，縮段運(yùn)輸時(shí)間，從混凝土攪拌站運(yùn)至施工現(xiàn)場及施工場地內(nèi)輸送道路應(yīng)盡量平坦通暢，以減少運(yùn)輸時(shí)的晃動(dòng)振蕩，避免造成混凝土分層離析。同時(shí)還應(yīng)考慮在施工場地內(nèi)車輛通行舒暢，通行道路盡可能的做到人車分離，施工高峰時(shí)由專人指揮車輛、疏導(dǎo)人流，以免車輛互相擁擠阻塞道路。大體積澆筑混凝土連續(xù)澆筑進(jìn)行時(shí)，若必須間歇時(shí)，其間歇時(shí)間應(yīng)縮短，并在前層混凝土凝結(jié)之前，將次層混凝土澆筑完畢。混凝土運(yùn)輸、澆筑及間歇的全部時(shí)間不得超過計(jì)算要求的時(shí)間。

3 混凝土在垂直運(yùn)輸時(shí)故障應(yīng)急措施

3.1 問題及原因分析

混凝土在垂直運(yùn)輸時(shí)容易出現(xiàn)反泵、堵管、爆管等現(xiàn)象，同時(shí)有時(shí)候可能會(huì)斷電。超高泵混凝土送時(shí)，易出現(xiàn)反泵，但不易發(fā)生堵管現(xiàn)象。如果發(fā)生堵管，堵管的部位極有可能出現(xiàn)在水平輸送段的彎管處或者錐管處，尤其是水平方向和垂直方向的泵管相交接的彎管段。而爆管則一般出現(xiàn)在泵送機(jī)出口端附近的管道上，特別水平方向和垂直方向的泵管相交接的彎管部位。

3.2 應(yīng)對措施

應(yīng)安裝兩套管道系統(tǒng)，一套為備用。另外平時(shí)應(yīng)加強(qiáng)泵管的清理養(yǎng)護(hù)和管理工作，泵管的清理應(yīng)選用業(yè)內(nèi)先進(jìn)的水洗工藝，對于不合格或者有問題的管段應(yīng)及時(shí)更換處理。同時(shí)在施工過程中如遇到堵管現(xiàn)象時(shí)應(yīng)重復(fù)的進(jìn)行反泵和正泵操作，逐步將混凝土收回到料斗中，重新攪拌后若合格再泵送，若不合格及時(shí)廢棄；以上方法行不通則用木棍敲擊等方法進(jìn)行排查，查明堵管部位，將混凝土擊碎后，重復(fù)進(jìn)行反泵和正泵，排除堵塞；當(dāng)上述兩種方法都無效時(shí)，在混凝土卸壓后，拆除堵塞部位的輸送管，排出混凝土堵塞物后再行接管。當(dāng)遇到爆管時(shí)應(yīng)關(guān)閉垂直輸送管與水平輸送管處的液壓閘閥，并及時(shí)更換管道。同時(shí)要定期的用紅外線測厚儀檢測水平段與垂直初始段輸送管的厚度，厚度小于要求厚度時(shí)應(yīng)當(dāng)及時(shí)更換。電力方面也需做好臨時(shí)用電方案，現(xiàn)場應(yīng)配備滿足施工要求的大功率發(fā)電設(shè)備，保障混凝土澆筑順利進(jìn)行。

4 結(jié)束語

超高層建筑是現(xiàn)代化智能建筑，隨著設(shè)計(jì)理念的不斷創(chuàng)新、新材料的應(yīng)用、結(jié)構(gòu)的多樣化、科技含量的增加，使得建筑物逐步走向環(huán)保健康、結(jié)構(gòu)自重輕、可回收利用、可利用空間擴(kuò)大等方向發(fā)展，也促使建筑物更加經(jīng)久耐用、安全可靠，品質(zhì)越來越高。高標(biāo)準(zhǔn)的需求也為現(xiàn)階段的施工技術(shù)提出了不少的挑戰(zhàn)。

新科技、新材料、新技術(shù)能夠直接、經(jīng)濟(jì)、有效的的運(yùn)用，還需要不斷的去創(chuàng)新去尋找適應(yīng)發(fā)展環(huán)境的合理途徑和方法。