超高層混凝土泵送施工技術研究進展

徐達 王鑫

摘 要：隨著現代化建設步伐不斷加快，城市化水平不斷提高，越來越多的高層建筑涌現，而近年來，超高層建筑物成為現代建筑行業(yè)發(fā)展的一種新趨勢。在超高層建筑中，進行高層混凝土施工時采用泵送方法施工成為必然。針對這一情況，本文就當前超高層混凝土泵送施工技術展開討論，探討和分析在超高層混凝土泵送施工中的應用情況，并結合案例分析相關施工技術，旨在進一步了解超高層建筑混凝土泵送施工技術，為其今后發(fā)展提供有價值的參考。

關鍵詞：超高層建筑；混凝土泵送施工；施工技術

隨著超高層建筑的發(fā)展，使得建筑領域的科學技術水平不斷進步和提高，在這種條件下，泵送混凝土施工技術應運而生。泵送混凝土技術是利用混凝土泵和輸送管道將混凝土運輸至高空樓層施工點，具有運輸能力高、速度快、效率高等特點。當前已成為超高層建筑混凝土施工的重要手段。本文筆者對超高層混凝土泵送施工技術進行分析，論述高層混凝土泵送施工技術的重要性，指出存在的問題，并提出切實有效的對策措施。

1 工程概況

某工程地下部分主要為四個獨立的塔樓，其中有三個塔樓以核心筒和筒外樓板為主。筒外樓板的框架結構主要由鋼筋混凝土柱和鋼梁組成，另一個塔樓無筒外樓板。筒體與鋼筋混凝土采用高強混凝土，強度等級為C40～C60，筒外樓板混凝土強度等級為C30。根據施工方案和施工條件，先進行各塔樓的筒體施工，在澆注筒外樓板及鋼筋混凝土柱。由于筒體施工使用的混凝土為高強混凝土，其水泥含量較高且混凝土粘度大，所受泵送阻力也較大，進而對泵送施工要求較高。另外，筒體結構包括鋼筋混凝土柱、弧形剪力墻柱等，加之鋼筋直徑大、節(jié)點鋼筋密集等，使得混凝土澆注存在較大的難度。本工程項目總高度為328m，泵送高度達320m，這樣就給混凝土泵送施工帶來一定困難。根據本工程泵送施工存在的重難點，要滿足其泵送施工要求和施工質量，必須加強施工技術保障。

2 材料選擇及混凝土配合比

2.1 混凝土原材料

①水泥：P.II52.5級硅酸鹽水泥、P.O.42.5普通硅酸鹽水泥；②粉煤灰：I級優(yōu)質粉煤灰；③砂石：優(yōu)質江砂，細度模數<2.8，連續(xù)顆粒級配碎石，粒徑為5～25mm；④添加劑：PCA聚羧酸高性能減水劑。

2.2 混凝土配合比

本工程項目混凝土配合比由某建筑科學研究院進行設計，根據混凝土強度等級變化情況，對混凝土配合比進行適當調整，水泥用量調整范圍在440～300kg/m3。

3 超高層混凝土泵送施工技術

3.1 輸送泵的選擇與計算

根據本工程項目的建設高度及混凝土泵送施工高度，對其輸送高度產生的壓力進行計算。混凝土泵送所需壓力R主要包括以下幾個部分：①混凝土在管道內流動阻力造成的壓力損失（R1）；②混凝土在彎管及椎管的局部壓力損失（R2）；③混凝土垂直高度時產生的重力壓力（R3）。

（1）內流動阻力產生的壓力：

式中：△R1表示單位長度的沿程壓力損失；l表示管道總長度，k1表示粘著系數，k2表示速度系數，d表示為混凝土輸送管道的直徑，t1/t2表示混凝土泵分配閥切換時間與活塞推壓混凝土時間的比值；V2表示混凝土管道內的流速。a2表示徑向與軸向壓力的比值。

（2）彎管及椎管的局部壓力損失：

彎管為90°壓力損失為0.1MPa，共3個；45°壓力損失為0.05MPa，共3個；按照最大、最長水平管計算，彎管共5個。配閥壓力損失為0.2MPa。每根管道上設置兩個配閥。R2=3×0.1+3×0.05+2×0.2=0.85MPa。

（3）垂直高度時產生的重力壓力：

混凝土密度為P，重力加速為g，泵送高度為H；R3=Pg×330。

根據上述計算結果，結合施工進度要求，本工程項目決定采用型號為HBT90CH2122D和HB40CH2135D的拖泵。

3.2 輸送管道布置

在布置輸送管道時，應盡量減少彎管，保證泵送阻力得到最大限度的控制。垂直管路會隨著高度而增加，輸送混凝土較易產生回流，對此，應鋪設一條水平管道，確保充足阻力能夠減弱混凝土回流。

3.3 泵送管道的技術措施

對于超高壓輸送泵管，應采用一定厚度的淬火管，并選擇特質高壓管夾，管道連接采用公母扣錐面定心連接形式，采用O型密封圈密封。對于普通高壓泵管，若壁厚<3.5mm，應更換管道。高壓泵管的卡扣有輸送泵生產廠家提供，材料為調質鋼板，密封圈采用端面O型圈，并保證其承載壓力和操作簡便。在混凝土泵送過程中，若出現故障，則需關閉相應的液壓截止閥，阻止混凝土回流；同時，混凝土泵送完成后，關閉其相應的液壓截止閥，并臨時封閉管道，便于輸送管道同混凝土回收裝置連接。在樓層不斷增高的情況，每次混凝土澆筑完成后，泵內滯留的混凝土會增多，應采用地泵的水洗功能進行沖洗，保證水洗功能滿足泵送高度。

3.4 鋼筋混凝土柱的澆筑

根據施工方案和施工要求，先進行核心筒施工安裝，再進行筒外樓板鋼結構的施工安裝。澆筑鋼筋混凝土柱時，由于筒外混凝土樓板低于鋼結構安裝。不僅操作層的鋼梁無操作面，施工人員也無施工操作區(qū)，難以用泵管澆筑鋼筋混凝土柱。采用相應規(guī)格的塔式起重機澆筑無法滿足施工效率，而且增加運輸時間，無法滿足施工進度要求。另外，在高空采用料罐向柱內放料時，受風力等因素的影響，施工人員操作的危險性較大。因此，每次澆筑過程中，會延長施工且安全隱患突出，應采取更加安全、有效的澆筑方案，確保鋼筋混凝土柱施工澆筑作業(yè)順利進行。

經討論和研究后，決定改裝附墻式液壓爬升布料機，取消爬升裝置，增設鋼結構平臺。該種布料桿可以折疊且靈活方便，每次鋼筋混凝土柱澆筑完后，采用塔式起重機移至另一澆筑點。由于本工程項目在布置H型鋼時存在一定的變化，將鋼結構平臺與鋼梁連接螺栓換成移動型，能夠有效調節(jié)鋼梁間距。經試驗證明，采用該種布料機進行鋼筋混凝土柱澆筑施工，可以大大減輕垂直輸送產生的壓力。

4 混凝土泵送堵管的原因及預防措施

在超高層混凝土泵送施工中，受諸多因素的影響，混凝土泵送過程中較易出現堵管現象，這樣就會造成泵送中斷，使得混凝土材料浪費。一旦施工中出現堵管現象，清理起來較為麻煩，所以施工中應避免這一現象的發(fā)生。引起堵管的原因主要包括以下幾點：①泵送速度不合理，管道未清理干凈，停機時間長；②管道連接不當，管道接頭密封不嚴；③混凝土質量問題，如坍落度、水泥配制比、添加劑等方面；④環(huán)境條件的影響。

要預防和處理上述造成堵管的影響因素，應采取以下幾項措施：①起始泵送時，其泵送速度應先低后高；每次泵送完成后，需要用水沖洗泵管，避免混凝土滯留；停機時，要每隔5～10min開一次泵，防止堵管。②要編制科學、合理、有效的管道布置方案；采用特制密封圈，管接頭需保持緊固；泵送前需注入適量水或砂漿，保持泵內濕潤。③合理控制混凝土坍落度；選擇符合施工要求的原材料；合理選擇添加劑的類型，并控制用量。⑤根據季節(jié)變化，夏季加冰水攪拌混凝土，冬季用溫水攪拌混凝土。

5 結 語

綜上所述，超高層建筑泵送施工技術的發(fā)展與超高層建筑的發(fā)展密不可分，在建筑高度不斷增加的基礎上，對于施工技術的要求也將越來越高。加強高強度、高性能混凝土的開發(fā)和高泵送能力的混凝土泵制造尤為重要。以往的施工操作方法已經無法滿足現代建筑施工的要求。在科學技術水平不斷提高的條件下，超高層混凝土泵送施工技術必將得到全面發(fā)展。

參考文獻

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