超高层建筑混凝土泵送施工技术

张 富 卷

(中铁二局集团建筑有限公司，四川 成都 610031)

0 引言

为解决本超高层建筑混凝土泵送中可能遇到的堵管、爆管、送不到预定高度等问题，施工前，通过建立泵送过程的离散元模型，判断混凝土骨料的大小、形状等对混凝土堵管的影响；通过六因素、五水平正交试验，确定混凝土的合理配合比；通过精确的计算，判断选用的输送泵参数及布管方式等是否能满足泵送施工的需要，提前做出科学、合理的泵送方案。

1 工程概况

贵阳花果园五里冲棚户区、危旧房、城中村改造项目N11，N12号楼工程位于贵阳市彭家湾，紧邻遵义中路及延安南路，建筑功能主要为办公、酒店和商业，N12号楼建筑高度313.45 m，总高度为343.255 m；N11号楼，建筑高度310.450 m，总高度为337.655 m，地下5层，地上71层，建筑面积分别为：N12号楼为19.84万m2,N11号楼为25.45万m2。

结构形式为核心筒结构，由于平面形式为逐渐内收的形式，其单层混凝土浇筑量约为：405 m3/层～2 240 m3/层不等，混凝土强度设计概况为：水平构件最高为C40，竖向构件中，209.4 m以下为C60，以上为C50。

2 泵送措施

2.1 混凝土质量方面

混凝土质量的影响因素主要有两方面：一是原材料;二是配合比。

1)原材料方面。

通过建立混凝土泵送过程的离散元模型，研究混凝土骨料大小、形状等对管道堵塞程度的影响，发现堵管风险的严重程度随骨料粒径的增大而增大，粗骨料粒径越大，在弯管处混凝土的离析越明显，越容易堵管。基于以上原因，本工程混凝土所用砂子、石子要求如下：

砂：细度模数2.8的中砂、含泥量低于0.3%;

石子：5 mm～25 mm的连续级配碎石、含泥量低于0.1%。

2)配合比方面。

混凝土配合比原则是：保证混凝土的强度、耐久性的要求，具有良好的可泵性及经济性。为此，通过六因素五水平正交试验(见表1)，共计进行25组试验，最终确定合理的配合比。以C60混凝土为例，配比中材料组成为：

水泥∶矿粉∶粉煤灰∶砂子∶石子∶减水剂∶水=520∶30∶20∶663∶1 072∶15.39∶165。

出站坍落度控制在235 mm,3 h坍落度损失5 mm～10 mm。

2.2 混凝土输送泵的选择

本工程，混凝土的最大输送高度为343 m。根据混凝土在不同阶段、不同部位的施工情况来配备混凝土输送泵。塔楼地下、地上主体施工阶段，为了提高混凝土的输送效率，配备移动式布料机。地下室基础混凝土采用4台HBT60拖式输送泵及1台汽车泵进行施工；塔楼采用2台三一重工的HBT90.40.572RS型超高压混凝土输送泵，输送泵性能见表2。

2.3 混凝土泵管的选择

由于超高泵送过程中，混凝土泵管内的泵送压力较大，所以必须采用耐高压的混凝土输送管方能满足泵送要求，具体选择如表3所示。

表3 泵管选择表

2.4 混凝土泵管的布置

泵管布置的原则：

1)竖管与水平管之间的动力要平衡，防止倒流，底层水平管折算长度不小于泵送总高度的1/5。

2)考虑竖管的最大承载力，分别在25层(110 m)和48层(207 m)设置水平管减压。

3)每两节混凝土输送管至少用一个固定管夹固定，固定管夹可用地脚螺栓固定于墙体或混凝土墩上。

具体为：出口布置80 m水平管、90°弯管2个、175～125变径管1个；在高110.650 m的25层，布置了9 m水平管、90°弯管2个；在207.6 m的48层，布置了9 m水平管、90°弯管2个，一直往上升，施工层需要布置水平管长度，最大不超过10 m，最终与布料杆连接，直管两端用架体固定牢靠。布料机上有4个90°弯头，高4.5 m。其余按常规配置。

2.5 泵送能力计算

2.5.1配管水平换算长度计算

L=(l1+l2+…)+k(ht+h2-…)+f×m+b×n1+t×n2。

其中，L为配管的水平换算长度，m；l1,l2…为水平配管长度，m；ht,h2…为垂直配管长度，m；m为软管根数，根；n1为弯管个数，个；n2为变径管个数，个；k，f，b,t分别为每米垂直管及每根软管、弯管、变径管的换算长度，k=4,f=20,b=9,t=8，则：

L=1 625.4 m。

2.5.2混凝土泵的最大运输距离

LMAX=(PE-PF)/ΔPH×106。

其中，PE为混凝土泵额定工作压力，MPa；Pf为混凝土泵送系统附件及泵体内部压力损失(查表取值)；ΔPH为混凝土在水平管内流动每米产生的损失。

K1=300-S1;

K2=400-S1。

其中，S1为混凝土坍落度,mm;t2/t1为混凝土泵分配阀切换时间与活塞推压混凝土时间之比，当设备性能未知时可取0.3；r0为混凝土输送管半径，m；v2为混凝土输送管内的平均流速，m/s，当排量达40 m3/h时，流速约0.91 m/s；α2为径向压力与轴向压力之比，对普通混凝土取0.90。

经计算：

LMAX=3 214 m，大于1 625 m。

泵按低耗环保状态计算:

LMAX=2 663 m，大于1 625 m。

证明采用该种混凝土泵，其泵送能力满足混凝土输送的需要。

3 其他注意事项

1)混凝土的组织应及时，切忌“断料”情况的出现；

2)按期测定混凝土坍落度，保证坍落度符合设计要求；

3)混凝土浇筑前后，需按规定进行润管和洗管；

4)为保证混凝土的均质性，搅拌车在向泵机喂料前可反向高速转动20 s～30 s，避免因混凝土在泵送过程中滞留过长而造成凝结堵管现象；

5)现场最好能布置两套输送管，避免因堵管时间过长影响浇筑；

6)立管弯头部位应采取特别加固措施，避免下坠情况发生；

7)应在出泵10 m及竖管第一次穿楼层位置各设置一个截止阀。

4 结语

花果园N11，N12号楼采用该方案进行混凝土泵送工作，整个施工过程顺利，未出现过长时间堵管、输送不到预定高度等情况，得益于项目管理团队在施工前做出的精心策划，也感谢他们对本篇论文写作提供的帮助。