地暖地面澆筑混凝土時的泵管支架設計及施工應用

張慶頤 杜建勇 周澤恩 朱東輝 饒揚明

1. 中建一局集團建設發展有限公司 北京 100102；2. 泰康之家投資有限公司 北京 100026

1 工程概況

泰康之家燕園二期工程位于北京市昌平新城，距北京城市中心40 km，總建筑面積42 917 m2，其中3#酒店建筑面積37 615 m2，地上15層、地下2層，建筑檐口高度60 m，主體為框架-剪力墻結構。

其地下室使用功能為設備機房、庫房及地下車庫，首層及二層為共享大廳，標準層為酒店客房，標準層建筑面積1 600 m2，標準層均采用低溫輻射地面采暖系統（以下簡稱地采暖）。

2 支架結構設計

根據以往工程施工經驗，地采暖混凝土保護層主要采用兩種澆筑方式：即人工澆筑（利用垂直運輸＋手推車）或混凝土泵管澆筑。

本工程標準層滿布地采暖系統，施工面積大，一次澆筑混凝土方量多，如采用人工澆筑不僅對工期要求難以保證，而且工效低；因此地采暖保護層選用混凝土泵管澆筑。但使用泵管澆筑混凝土很容易造成地采暖系統的固定卡件松動進而導致地暖管排布不均甚至造成地暖管破壞。為避免此問題發生，我們設計了一種快拆可移動式滑動泵管支架（以下簡稱滑動支架）。

設計靈感來源于傳統的高壓泵管固定技術及預應力橋梁滑動支座技術[1-4]。主要利用鋼板、方鋼管做支架主體結構，采用泵管管箍（帶底座），結合牛眼軸承，共同組成滑動支座系統（圖1）。

圖1 泵管支架結構

3 細部設計與驗算

3.1 支架腿設計

本工程采用A20 mm地采暖管，鋪設中距200 mm，地采暖管下方鋪設厚20 mm的B1級擠塑聚苯板保溫層。采用內徑80 mm、壁厚4 mm的混凝土泵管泵送C20細石混凝土，支架腿設置4個邊長100 mm、厚6 mm的鋼板作為底座，支架底座布置應避開地采暖管（圖2）。

根據現場布置情況，對支架基礎及支架進行驗算，均滿足要求。

本次工程使用的混凝土泵管單根長度為3 m，因此，兩支架布置間距應≤9 m（每隔3根泵管）。用于現場施工時，在未設支架的混凝土泵管接口處會產生“塌腰”，為防止混凝土泵管中部距地間距過小，實際施工時布置間距宜為6 m或9 m。

圖2 支架底座布置（平面）

3.2 滑動小車底盤設計

混凝土泵一般采用液壓驅動雙缸往復式活塞形式，通過2個油缸交替作用推動混凝土缸中的工作活塞壓送混凝土，實現混凝土的連續輸送。混凝土泵在兩活塞缸交替工作產生時，會產生液壓沖擊現象。

經過論證，混凝土坍落度及水灰比對泵管脈沖力影響可忽略不計，泵管脈沖力只和管道水平折算長度及泵送頻率有關（泵管未發生堵塞時），在混凝土正常連續輸送的情況下，泵管脈沖力的回歸方程為：y=0.04x1＋0.252x2－11.451。

根據現場實際情況折算，水平直管87 m，垂直直管168 m，錐管接頭A 150/125 mm、A 125/100 mm各1個，90°彎管（R=1 m）2個，45°彎管（R=1 m）1個，3 m軟管1根。可得輸料管水平折算長度為301 m。實際施工時泵送頻率為12次/min，估算出泵管脈沖力為3.613，泵管脈沖力通過混凝土與泵管間的摩擦形式使泵管產生變形、位移[5-8]。

為避免豎向泵管位移造成泵管損壞，在混凝土泵管立管轉水平管位置增加彎管并與結構固定以消除豎向泵管位移（圖3）。

圖3 滑動小車及彎頭固定

豎向泵管采用此方法固定后，豎向位移基本消除，但因泵管接頭位置實為軟連接（管卡＋橡膠墊），混凝土澆筑過程中混凝土與泵管的摩擦力仍會導致接頭位置輕微變形，進而導致水平管末端出現較大位移（經實測，為50～100 mm）。

綜上所述，最終選定支架滑動底盤長度為550 mm，滑動小車長度250 mm，小車可移動最大位移為300 mm，滿足現場施工需求。

4 現場實際應用

滑動支座在北京市泰康之家3#酒店地上標準層的地采暖保護層澆筑過程中表現出色，順利地完成了預期施工目標，達到了預期效果，且施工完成后全部構件均可回收再利用。

5 拓展應用

1）滑動支座可與傳統垂直泵管支架結合，組成垂直、水平泵管支撐體系，使混凝土泵管完全脫離建筑結構，加強建筑成品保護，減少損壞。

2）可把滑動支座滑動小車下方牛眼軸承換成阻尼橡膠墊，在振幅較小的管道輸送過程中起到管道減振作用。

6 結語

快拆可移動式滑動泵管支架系統相較于傳統泵管固定系統，有布置靈活、安裝快速、適用性強、可重復利用的優點。針對不同工況，可選擇不同規格的構配件，達到靈活運用的目的。

支架系統在成品保護方面效果顯著，有效地減少了地采暖系統的擾動與破壞，避免了不必要的修補、返工，提高了施工質量。