超高层混凝土泵送施工技术研究进展

徐达 王鑫

摘 要：随着现代化建设步伐不断加快，城市化水平不断提高，越来越多的高层建筑涌现，而近年来，超高层建筑物成为现代建筑行业发展的一种新趋势。在超高层建筑中，进行高层混凝土施工时采用泵送方法施工成为必然。针对这一情况，本文就当前超高层混凝土泵送施工技术展开讨论，探讨和分析在超高层混凝土泵送施工中的应用情况，并结合案例分析相关施工技术，旨在进一步了解超高层建筑混凝土泵送施工技术，为其今后发展提供有价值的参考。

关键词：超高层建筑；混凝土泵送施工；施工技术

随着超高层建筑的发展，使得建筑领域的科学技术水平不断进步和提高，在这种条件下，泵送混凝土施工技术应运而生。泵送混凝土技术是利用混凝土泵和输送管道将混凝土运输至高空楼层施工点，具有运输能力高、速度快、效率高等特点。当前已成为超高层建筑混凝土施工的重要手段。本文笔者对超高层混凝土泵送施工技术进行分析，论述高层混凝土泵送施工技术的重要性，指出存在的问题，并提出切实有效的对策措施。

1 工程概况

某工程地下部分主要为四个独立的塔楼，其中有三个塔楼以核心筒和筒外楼板为主。筒外楼板的框架结构主要由钢筋混凝土柱和钢梁组成，另一个塔楼无筒外楼板。筒体与钢筋混凝土采用高强混凝土，强度等级为C40～C60，筒外楼板混凝土强度等级为C30。根据施工方案和施工条件，先进行各塔楼的筒体施工，在浇注筒外楼板及钢筋混凝土柱。由于筒体施工使用的混凝土为高强混凝土，其水泥含量较高且混凝土粘度大，所受泵送阻力也较大，进而对泵送施工要求较高。另外，筒体结构包括钢筋混凝土柱、弧形剪力墙柱等，加之钢筋直径大、节点钢筋密集等，使得混凝土浇注存在较大的难度。本工程项目总高度为328m，泵送高度达320m，这样就给混凝土泵送施工带来一定困难。根据本工程泵送施工存在的重难点，要满足其泵送施工要求和施工质量，必须加强施工技术保障。

2 材料选择及混凝土配合比

2.1 混凝土原材料

①水泥：P.II52.5级硅酸盐水泥、P.O.42.5普通硅酸盐水泥；②粉煤灰：I级优质粉煤灰；③砂石：优质江砂，细度模数<2.8，连续颗粒级配碎石，粒径为5～25mm；④添加剂：PCA聚羧酸高性能减水剂。

2.2 混凝土配合比

本工程项目混凝土配合比由某建筑科学研究院进行设计，根据混凝土强度等级变化情况，对混凝土配合比进行适当调整，水泥用量调整范围在440～300kg/m3。

3 超高层混凝土泵送施工技术

3.1 输送泵的选择与计算

根据本工程项目的建设高度及混凝土泵送施工高度，对其输送高度产生的压力进行计算。混凝土泵送所需压力R主要包括以下几个部分：①混凝土在管道内流动阻力造成的压力损失（R1）；②混凝土在弯管及椎管的局部压力损失（R2）；③混凝土垂直高度时产生的重力压力（R3）。

（1）内流动阻力产生的压力：

式中：△R1表示单位长度的沿程压力损失；l表示管道总长度，k1表示粘着系数，k2表示速度系数，d表示为混凝土输送管道的直径，t1/t2表示混凝土泵分配阀切换时间与活塞推压混凝土时间的比值；V2表示混凝土管道内的流速。a2表示径向与轴向压力的比值。

（2）弯管及椎管的局部压力损失：

弯管为90°压力损失为0.1MPa，共3个；45°压力损失为0.05MPa，共3个；按照最大、最长水平管计算，弯管共5个。配阀压力损失为0.2MPa。每根管道上设置两个配阀。R2=3×0.1+3×0.05+2×0.2=0.85MPa。

（3）垂直高度时产生的重力压力：

混凝土密度为P，重力加速为g，泵送高度为H；R3=Pg×330。

根据上述计算结果，结合施工进度要求，本工程项目决定采用型号为HBT90CH2122D和HB40CH2135D的拖泵。

3.2 输送管道布置

在布置输送管道时，应尽量减少弯管，保证泵送阻力得到最大限度的控制。垂直管路会随着高度而增加，输送混凝土较易产生回流，对此，应铺设一条水平管道，确保充足阻力能够减弱混凝土回流。

3.3 泵送管道的技术措施

对于超高压输送泵管，应采用一定厚度的淬火管，并选择特质高压管夹，管道连接采用公母扣锥面定心连接形式，采用O型密封圈密封。对于普通高压泵管，若壁厚<3.5mm，应更换管道。高压泵管的卡扣有输送泵生产厂家提供，材料为调质钢板，密封圈采用端面O型圈，并保证其承载压力和操作简便。在混凝土泵送过程中，若出现故障，则需关闭相应的液压截止阀，阻止混凝土回流；同时，混凝土泵送完成后，关闭其相应的液压截止阀，并临时封闭管道，便于输送管道同混凝土回收装置连接。在楼层不断增高的情况，每次混凝土浇筑完成后，泵内滞留的混凝土会增多，应采用地泵的水洗功能进行冲洗，保证水洗功能满足泵送高度。

3.4 钢筋混凝土柱的浇筑

根据施工方案和施工要求，先进行核心筒施工安装，再进行筒外楼板钢结构的施工安装。浇筑钢筋混凝土柱时，由于筒外混凝土楼板低于钢结构安装。不仅操作层的钢梁无操作面，施工人员也无施工操作区，难以用泵管浇筑钢筋混凝土柱。采用相应规格的塔式起重机浇筑无法满足施工效率，而且增加运输时间，无法满足施工进度要求。另外，在高空采用料罐向柱内放料时，受风力等因素的影响，施工人员操作的危险性较大。因此，每次浇筑过程中，会延长施工且安全隐患突出，应采取更加安全、有效的浇筑方案，确保钢筋混凝土柱施工浇筑作业顺利进行。

经讨论和研究后，决定改装附墙式液压爬升布料机，取消爬升装置，增设钢结构平台。该种布料杆可以折叠且灵活方便，每次钢筋混凝土柱浇筑完后，采用塔式起重机移至另一浇筑点。由于本工程项目在布置H型鋼时存在一定的变化，将钢结构平台与钢梁连接螺栓换成移动型，能够有效调节钢梁间距。经试验证明，采用该种布料机进行钢筋混凝土柱浇筑施工，可以大大减轻垂直输送产生的压力。

4 混凝土泵送堵管的原因及预防措施

在超高层混凝土泵送施工中，受诸多因素的影响，混凝土泵送过程中较易出现堵管现象，这样就会造成泵送中断，使得混凝土材料浪费。一旦施工中出现堵管现象，清理起来较为麻烦，所以施工中应避免这一现象的发生。引起堵管的原因主要包括以下几点：①泵送速度不合理，管道未清理干净，停机时间长；②管道连接不当，管道接头密封不严；③混凝土质量问题，如坍落度、水泥配制比、添加剂等方面；④环境条件的影响。

要预防和处理上述造成堵管的影响因素，应采取以下几项措施：①起始泵送时，其泵送速度应先低后高；每次泵送完成后，需要用水冲洗泵管，避免混凝土滞留；停机时，要每隔5～10min开一次泵，防止堵管。②要编制科学、合理、有效的管道布置方案；采用特制密封圈，管接头需保持紧固；泵送前需注入适量水或砂浆，保持泵内湿润。③合理控制混凝土坍落度；选择符合施工要求的原材料；合理选择添加剂的类型，并控制用量。⑤根据季节变化，夏季加冰水搅拌混凝土，冬季用温水搅拌混凝土。

5 结 语

综上所述，超高层建筑泵送施工技术的发展与超高层建筑的发展密不可分，在建筑高度不断增加的基础上，对于施工技术的要求也将越来越高。加强高强度、高性能混凝土的开发和高泵送能力的混凝土泵制造尤为重要。以往的施工操作方法已经无法满足现代建筑施工的要求。在科学技术水平不断提高的条件下，超高层混凝土泵送施工技术必将得到全面发展。

参考文献

[1]徐晓建.超高层混凝土泵送施工技术[J].城市建设理论研究（电子版），2013，（24）.

[2]熊启发，郎占鹏，李瑞平等.超高层混凝土泵送施工技术[J].建筑技术，2011，（2）.

[3]江毅钟.试议超高层混凝土泵送技术的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2013，（18）.

[4]叶琼，何亚伯.某超高建筑C60高性能混凝土超高泵送参数[J].工业建筑，2012，（1）.