混凝土超遠距離輸送施工的技術運用

上海電力建筑工程公司 上海 200437

在實際施工中，對于超高建構筑物或由于場地環(huán)境限制需要進行超遠距泵送混凝土的，往往水平距離很大，或垂直距離很高，甚至兩者同時存在。本文結合上海石洞口第二電廠和重慶萬州電廠的二次施工實例，對超遠距離泵送混凝土的問題進行分析探討。

1 混凝土輸送距離的換算

對于混凝土泵送距離問題，考慮到混凝土輸送路徑中的水平鋪設的管道、彎管、垂直管道、錐形管道等對混凝土的阻力、壓力損失相差很大，通常在混凝土泵送距離的計算過程中，需先將各種不同的混凝土輸送管道的長度，均換算為相當水平長度，作為標準計算長度（表1）。

2 泵送設備的輸送能力計算[1-7]

2.1 基于泵送設備性能參數(shù)的輸送距離

部分混凝土輸送設備已將在不同的坍落度時用不同的排量泵送的最大泵送距離用表格及曲線形式列出，供使用者參考查閱。

上海石洞口第二電廠一號機煤倉間甲板的混凝土澆注，采用混凝土泵車輸送作業(yè)。這次施工的特點是，由于施工場地及建筑物的限制，混凝土輸送管的水平距離和垂直距離都較大，分別達到28 m和46 m，施工前需要對泵車的泵送能力進行分析和計算，以確定泵車能力是否能夠滿足泵送需要。

表1 各管道與水平管道的換算關系

混凝土的設定坍落度為18 cm，最大骨料尺寸≤40 mm。

混凝土泵車車型號IPF-90B-5N21，其最大排出量90 m3/h，額定最大水平輸送距離520 m。

根據(jù)施工現(xiàn)場的地形和建筑物的形狀，以及考慮混凝土攪拌車的進出通道，混凝土泵車及輸送管的布置見圖1。

輸送管端部不接軟管，由最長距離開始泵送，分段拆卸。

在澆注的初始階段，混凝土泵車曾一度發(fā)生泵送困難，或者根本就無力泵送，或者混凝土管堵塞，造成施工的停頓。那么，這樣大距離大高度的輸送管道，混凝土泵車能否進行正常泵送需要探討。

影響泵送的因素可由2 個方面進行分析。這個問題的解決首先是混凝土材料，本施工的混凝土設定坍落度為18 cm，最大骨料尺寸≤40 mm。而根據(jù)混凝土泵送設備的性能可知，其可泵送混凝土的坍落度為5～23 cm，使用Φ125 mm輸送管泵送的允許最大混凝土骨料尺寸為40 mm。因此，混凝土是可泵的。

圖1 混凝土輸送示意

先根據(jù)實際鋪設管道進行水平輸送距離的換算：L=273 m，對應的泵車最大混凝土排量為Qmax=52 m3/h。

考慮泵車的實際車況及混凝土由攪拌樓到泵送點的運輸中坍落度可能稍有變化等因素，這一數(shù)值稍作修正，取比查表值稍小的數(shù)值作為實際運用排量，取實際操作排量為Q=42 m3/h左右。將泵送設備排量限制在此排量值以下，這次泵送施工得以順利進行。

2.2 最大泵送距離的計算

如果泵送設備性能參數(shù)不能直接確定泵送距離和對應的設備排量，則可依據(jù)設備的輸送壓力以及混凝土的參數(shù)通過綜合計算，對最大泵送距離進行分析計算。

重慶萬州電廠冷卻塔采用固定式泵送設備進行風筒混凝土垂直輸送，最大輸送高度為160 m，混凝土的坍落度為16～17 cm。泵送設備選用HBT80C-1818DⅢ。

綜合考慮施工場地情況，固定式混凝土泵送設備出料口至澆注點之間輸送管鋪設為：輸送管管徑125 mm；地面水平管70 m；上方水平管64 m；中間設置彎管10處；風筒施工至最大高度時垂直輸送管160 m。

首先根據(jù)各種管道的換算關系，計算實際輸送管道的相當水平長度為：70+64+160×3+10×4=654 m。

在本工程中，選用高壓低排量模式泵送，輸送量50 m2/h，最大輸送壓力Pmax=18 MPa，計算得在泵送混凝土時，輸送管中的單位長度的壓力損失：ΔP=0.023 89 MPa，則：最大輸送距離：

根據(jù)實際的輸送管道布置，理論輸送高度為：H=（753.5-70-64-10×4）/3.5=165.6 m。

在嚴格控制混凝土滿足要求的前提下，所選用的混凝土輸送輸送設備的最大輸送高度可達165.6 m，滿足冷卻塔風筒施工混凝土最大輸送高度160 m的要求。

3 混凝土控制

實際施工中，在滿足最遠輸送距離確定以及泵送設備的選型、泵送能力計算的前提下，泵送方案是否能夠?qū)崿F(xiàn)的關鍵因素還取決于對供應現(xiàn)場的混凝土的質(zhì)量控制。在萬州電廠遠距離泵送混凝土施工中，從以下幾方面對混凝土進行了有效控制，保證了施工的順利。

（a）水泥用量：泵送混凝土的水泥用量同時考慮強度與可泵性，水泥用量過大則混凝土的黏性大、泵送阻力增大。本工程中水泥采用P.R 42.5水泥，用量為340 kg/m3，在施工中取得了很好的效果。

（b）粗細骨料：泵送要求最大骨料粒徑與管徑之比不大于1∶3。在超遠距離泵送中因管道壓力大易出現(xiàn)混凝土的離析，本工程控制在小于1∶5，粗骨料采用粒徑5～10 mm細石和鵝卵石破碎而成的級配的石子按2∶8摻合，最大粒徑為25 mm； 細骨料采用粒徑1.0 mm左右的特細沙和機制砂按3∶7摻合使用，細度模數(shù)為2.5。

（c）粉煤灰及外加劑：粉煤灰和外加劑復合使用可顯著減少用水量，改善混凝土拌和物的和易性，保證施工良好的可泵性和不出現(xiàn)離析現(xiàn)象。選用高性能減水劑，摻量為水泥用量的2%，同時在施工中充分利用粉煤灰的效應，在混凝土中摻加水泥用量20%～25%的Ⅱ級粉煤灰。

（d）坍落度過高易離析、過低流動性差：在本工程施工中嚴格控制了混凝土出機和入泵坍落度，出廠坍落度不低于220 mm ，混凝土入泵坍落度控制在200～220 mm，并對不同泵送高度和不同氣溫條件進行適當調(diào)整。

（e）對潤管砂漿的細骨料使用黃砂生產(chǎn)砂漿，潤管砂漿方量為3 m3。

4 結語

通過對上海石洞口第二電廠及重慶石州電廠二則實例，研究了超遠距離混凝土泵送的距離計算、泵送設備的輸送能力，以及施工過程控制，所得出的結論可以供各位施工人員參考。