大落差向下泵送混凝土的施工技術探析

（廣西大都混凝土集團有限公司，廣西 南寧 530031）

【摘 要】隨著城市建設的發展，城市建設用地越來越有限，只能往豎向發展，因此未來的建筑施工要么是高層建筑施工，要么是深坑施工。在實際施工中，深坑的混凝土泵送技術要求比高層的混凝土泵送技術要求高。文章結合實際施工案例，介紹了大落差向下泵送混凝土時應該注意的現場施工細節及其相關問題的解決方法，以期為類似工程施工提供參考。

【關鍵詞】大落差；泵送；管道；堵管

【中圖分類號】U445.57 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2016）04-0119-03

1 工程概況

南寧市會展中心改擴建工程是南寧國際會展中心的后續工程，該擴建工程建筑面積為326 075 m2，建設內容包括新建A、B、C地塊的新展廳及功能用房，5#地塊的配套用房及室外配套工程一期、二期、慢行交通系統等，其中B地塊與地鐵站連接通，C區地下停車場與石園路連接隧道；B、C地塊新建建筑面積為251 751 m2，占地面積為83 539 m2，綠化率為34%，地下車庫及配套面積為117 479 m2，可容納機動車位2 369輛，新增展廳面積為31 993 m2，辦公面積為12 712 m2，商業面積為5 250 m2。

2 施工現場狀況

在對該工程C區第一塊地下室底板進行混凝土澆筑時出現幾次堵管現象，經到現場觀察了解（如圖1所示），該塊地下室底板共使用約6 000 m3混凝土，強度等級為C40P8碎石，垂直向下運輸距離約25 m，水平運輸最長距離達150 m；現場采用3臺型號為SY5125THB-9018Ⅲ的車載泵一字排列在工地的南面，采用從北面最遠處開始邊打邊拆管的施工方案。經與操作人員交流發現，堵管一般發生在轉換攪拌車以后或停止泵送一段時間之后；從現場堵管部位來看，發生堵管時大部分是堵塞在垂直管與水平管聯接處的彎管和距離彎管不遠處的底部水平管上，拆卸管道清理出來的混合料多為粗骨料，而且3條管道都出現過堵管現象。此外，現場用3臺泵機同時泵送，因施工方嫌麻煩，只在現場搭建了一個立管支撐架，3套管道從同一個立管支撐架安裝下來，在垂直管中間（即約12 m處）用2個125 A90°R1000的彎管組成一道阻滯彎管（如圖2所示），底部3條水平管間距不大，用長方木作支墊。在沿管道檢查過程中也發現，有幾處底部水平管道連接位置上有漏水痕跡，經檢查發現管扣螺栓是緊固的。

3 原因分析

俗話說“上山容易下山難”，泵送混凝土也是一樣；經對現場施工狀況分析發現存在如下問題。

（1）垂直向下的運輸距離約25 m，在布管上，在立管中間（即12 m處）只安裝一道阻滯彎管是不能防止因管道內混凝土的粗骨料下落速度快、砂漿下落速度慢而造成混凝土離析型堵管。

（2）由于向下泵送且落差大，所以在泵送暫停時，立管內的混凝土因自重作用而使底部水平管內的混凝土繼續慢慢地向前運動，使立管內產生空穴，混凝土顆粒間產生相對運動，隨著時間的延長，相對運動增大，離析會更加嚴重。與此同時，管道內混凝土中先行下沉的顆粒骨料由于彎管阻力的作用在彎管底部沉積聚集。如果滯留時間過長，粗骨料就有可能在彎管底部填實，再泵送時由于阻力增大，在彎管部位造成傳遞壓力的反彈而出現紊流，水泥漿通過粗骨料間空隙流失，使混合料失水聚集引起堵管。

（3）3套混凝土輸送管道從同一個立管支撐架安裝下來，由于在泵送混凝土過程中會產生振動而相互影響，特別是在3臺泵機分別泵送的時候，正在泵送的管道產生的振動對不在泵送的管道起到的振搗作用，加快了不在泵送的管道內混凝土粗骨料的下沉速度而造成混凝土離析堵管。

（4）底部3條水平管間距小，且安放在同一根方木上，在泵送時也會相互間振動產生影響，特別對長時間待料的管道影響特別大，管道內的水泥漿潤滑層被破壞，粗骨料下沉密集，等再泵送時由于附近的砂漿被擠走，運動阻力加大，泵送速度變慢直至運動停止而造成堵管。

（5）底部水平管道連接位置上有漏水痕跡，但管扣螺栓是緊固的，這是因為立管內混凝土中先行下沉的顆粒骨料在底部水平管聚集，造成在水平管內壓力增大，管道跳動使管道的接口處產生縫隙而漏水。

4 解決方案

（1）由于現場條件不允許打樁固定水平管，為了減少泵機泵送換向時產生的沖擊影響到立管的振動，把泵機出口處到向下立管段的水平管道加長，以消除泵機的振動對立管的影響。

（2）設立3個獨立的立管支撐架，3套輸送管道獨立分開，互不干擾，每套輸送管道與支撐架固定牢固以免產生振動。

（3）當停泵時，泵管中的混凝土在自重的作用下向下產生自流。停泵后，澆筑處混凝土連續不斷地流出，觀察到混凝土不再流出時，敲擊垂直立管看是否有滿管的混凝土，敲到離底板7 m高時，輸送管發出清脆而非沉悶的響聲，從而確定7 m以上為空管。針對上述問題，我們在向下立管處多增加一道阻滯彎管，即在立管從上往下6 m處和14 m處各安裝一組阻滯彎管（如圖2所示），每組阻滯彎管用2個125 A90°R1 000的彎管組成，增加立管管壁的阻力，使混凝土能緩慢地通過立管，有效地解決了混凝土離析堵管的問題。

（4）如圖2所示，用2個125 A45°R500的彎管和一根3 m直管的組合代替原立管與底部水平管連接的彎管（125 A90°R1 000），減小管道轉彎的角度，大大地減小了混凝土通過彎管時的阻力和對管道的沖擊力，在泵送時就可以避免混凝土泵的擠壓傳遞推動力在彎管部位造成傳遞壓力的反彈而出現紊流，這種紊流現象會促成骨料沉下力的產生而破壞混凝土分層流動狀態導致堵管；在停止泵送時，也可以防止彎管部位由于顆粒骨料沉積聚集過多而造成堵管。

（5）由于架設了3個立管支撐架，所以使底部3條水平管之間的間距得到了擴大，管道的支撐獨立分開，避免了泵送時產生振動相互影響產生堵管。

5 泵送混凝土的配合比

配合比設計的目的：根據工程對混凝土性能的要求和混凝土泵送的要求，選擇原材料并設計出經濟性好、質量優、可泵性好的混凝土。須考慮混凝土的和易性、強度、變形能力、耐久性等。在確定配合比時應注意以下幾點。

（1）粗骨料應采用連續級配：混凝土的可泵性對于粗骨料級配間斷或不均的反應十分敏感，并不是粗骨料粒徑越小越好，也不是小粒徑骨料越多越好，重要的是確定合理的級配。

（2）針片狀顆粒含量不宜大于10%：針片狀顆粒含量對混凝土可泵性影響很大。當針片狀顆粒含量多和石子級配不好時，輸送管道彎頭處的管壁易磨損或泵裂。針片狀顆粒一旦橫在輸送管中，就會造成輸送管堵塞。

（3）細骨料（粒徑小于5 mm但大于0.15 mm的集料）：通過0.315 mm篩孔細骨料的含量對混凝土可泵性影響很大，一般情況下要求通過0.315 mm篩孔的細骨料不應少于15%。細骨料按細度模數分為3.7～3.1粗砂、3.0～2.3中砂、2.2～1.6細砂、1.5以下特細砂。泵送混凝土細骨料宜采用中砂。

（4）水灰比：水灰比是指水與水泥之比，泵送混凝土的水灰比宜為0.45～0.6。

（5）砂率：砂率是指砂在集料中所占的比率，即砂與砂石總重量之比。泵送混凝土砂率宜為38%～45%。若為碎石砼砂率，一般大于42%為好。

（6）水泥用量：與普通混凝土不同，泵送混凝土是用水泥或灰漿潤滑管壁的，水泥的用量關系到管道內的摩擦力和抽吸時混凝土缸內的充滿程度，因此有最低水泥用量的要求。泵送混凝土的最低水泥用量要求為320 kg/m2。但應注意，水泥用量過大會增加混凝土黏性，從而增加泵送阻力。

6 現場施工的其他注意事項

除了上述對現場管道進行重新布置和加固外，在現場施工還要注意以下幾點。

（1）泵機的擺放位置要利于攪拌車的進退，避免攪拌車之間相互干擾，減少換車時間，提高效率。

（2）輸送管道的連接一定要遵守布管的壓力梯度原則：布管時不能連續連接3個異型管（非直管和非等徑管），防止管道內壓力瞬間增大而造成堵管。此外，新舊管道搭配使用也應注意管內徑的遞增，即新管沒磨損內徑小，安裝在管道的前面，舊管因磨損而內徑變大，安裝在管道的后面；這樣安裝除了考慮管道的承壓能力外，還能防止因管道間的臺階而破壞管道內混凝土的潤滑層，避免因阻力增大而堵管。

（3）管道間的連接必須緊固并且保證密封性良好，以免在泵送時因管道內壓力大而漏漿，造成管路漏漿堵管；泵送其間還要定人定時巡查管道是否有松動、漏漿等異常現象，以便及時發現問題并及時處理。

（4）泵送前，先用水濕潤管道，打開底蓋，把料斗里的水排出（因為是向下泵送，所以不用反泵），再泵送適量黏稠的砂漿進行潤滑。由于是向下泵送，為了防止砂漿離析堵管，在泵送砂漿前，可放置一個洗管用的橡膠柱或海綿球，使之起到隔離作用，防止砂漿離析；此外，橡膠柱或海綿球還起支托作用，增加阻力，使砂漿填充管道，防止泵送混凝土時，因為粗骨料下落速度快、砂漿下落速度慢而造成混凝土離析堵管。

（5）開始泵送時，泵送速度應適當放慢，其間操作人員應時刻注意泵機的壓力和各系統的工作情況，等泵送正常后再用正常速度泵送。

（6）要做好溝通工作，合理調度攪拌車，在現場設立好攪拌車的等待區和清洗區，泵送過程中要確保泵送的連續性，盡量減少和縮短泵機的待料時間，避免出現混凝土間歇超時堵管。

（7）泵送時，要注意攪拌車的卸料速度，保持泵機料斗內的混凝土沒過攪拌軸，避免泵機料斗內的混凝土被打空，缸筒大量吸入空氣而造成空氣擠壓堵管；此外，由于向下泵時混凝土的自重會加快其流動速度，管道中的混凝土很容易出現不飽滿而吸入空氣，導致出口處出現混凝土噴濺傷人的現象，所以泵送時在管道出口前方切記不要站人。

（8）向下泵送應盡量避免進行反泵操作，特殊情況下必須反泵的也只能反泵2下，過多的反泵次數也會造成堵管。

（9）攪拌車卸料完成后，應開車到清洗區清洗，而不能貪圖方便直接在泵機料斗上清洗，以免造成混凝土質量下降或堵管。

（10）泵送結束后必須清洗干凈管道內部，以免下一次泵送時因管道內殘余的混凝土結塊而造成堵管。

7 結論

通過對現場施工管路的調整和加強現場施工的管理后，再通過選取好的原材料和科學設計配合比，有效提高了混凝土的黏聚性，降低了泌水性，我們順利地完成了C區第一塊地下室底板6 000多m3的混凝土澆筑，也為該區后面的幾塊底板的混凝土澆筑打下了基礎，其間未出現堵管現象，該施工方案在本次施工中也得到驗證。

參 考 文 獻

[1]農代培.大落差垂直向下泵送混凝土的施工技術[J].公路，2001（10）.

[2]張學文.高落差遠距離向下泵送混凝土施工控制[J].山西建筑，2002（3）.

[3]李富興，孫少燕.淺述混凝土泵及輸送管道合理布置[J].建設機械技術與管理，2003（7）.

[責任編輯：陳澤琦]

【作者簡介】陸喬，男，廣西南寧人，本科，廣西大都混凝土集團有限公司工程師，從事生產技術管理工作。