回收混凝土泵管內粗骨料沉淀池設計

余新樂，江世堂，陳思燃，李文斌，劉芮秀

（武漢建工集團股份有限公司，湖北 武漢 430056）

0 引言

現階段，國內外的主流建筑依舊是鋼筋混凝土建筑，無論是城市的高層住宅還是超高層住宅。隨著建筑業施工水平的不斷進步，施工現場大方量的混凝土澆筑多采用天泵或者地泵進行澆筑。在混凝土泵送作業完成后，均有及時沖洗混凝土泵管的環節，以防止泵管內混凝土余料凝結造成堵管?，F有施工現場常規做法使用天泵澆筑混凝土，天泵開回商混站清洗，造成余料浪費和易引起天泵泵管堵塞；在施工現場清洗，易引發施工現場場容管理難題。采用地泵澆筑混凝土，提前在作業層布置料斗，地泵清洗后的泵管內余料先用料斗裝，然后借助塔吊吊至建筑廢料存放區，造成余料浪費和增加施工垃圾清運成本。或者地泵清洗后的余料直接排入泵管沉淀池，造成泵管內混凝土浪費和易引發泵管沉淀池排污水不暢影響現場文明施工，且后期需要頻繁投入大量人工清理泵管沉淀池。因此，有必要研制一種回收混凝土泵管內粗骨料沉淀池，以實現泵管內混凝土粗骨料的快速回收。

近些年，如何有效提升泵管內混凝土粗骨料的回收能力成為了研究的重點，張莉莉等[1]通過采用氣洗和水洗相結合的方式，對超高層建筑混凝土泵管內余料回收進行了研究。崔均鋒等[2]從施工現場混凝土浪費的角度，通過施工工藝創新和科學施工等方面給出混凝土余料節約措施，指出了混凝土余料合理再利用和分離回收技術的重點。韓孟君等[3]為了回收高層建筑混凝土泵管內余料，介紹了一種高層建筑混凝土泵管內余料回收再利用技術。丁士杰等[4]為了解決泵送后的混凝土余料放在料斗和灑在地面，引起混凝土浪費和清理成本高的問題，提出了設計一種高層建筑施工樓層混凝土余料回收裝置的構想。軒莉等[5]結合現場施工實際情況，對樓層混凝土余料回收的施工技術展開了研究，并研發了一種高層建筑施工中樓層余料回收裝置。孫麗娟等[6]通過對泵管內混凝土骨料大小進行篩選，研制了一種混凝土泵管尾料多級篩分骨料回收裝置。

目前，回收混凝土泵管內粗骨料的研究很多，但是同時具備結構構造簡單、回收能力強、回收效率高、人工清理投入成本低和有利于施工現場保持干凈整潔的泵管沉淀池研究較少。

本文結合混凝土泵管沖洗后的粗骨料難回收和完成泵管沖洗后的泵管沉淀池難清理特點，研發了一種回收混凝土泵管內粗骨料的沉淀池，有效解決混凝土泵管內粗骨料難回收和人工清理量大的難題。

1 回收混凝土泵管內粗骨料沉淀池技術設計

1.1 功能要求

施工現場現有的泵管沉淀池通常采用加氣塊砌筑三級沉淀池，沉淀池內部采用抗裂砂漿進行粉刷。為每一次泵送混凝土提供骨料和污水分離，沉淀池被沖洗的混凝土填滿后，再安排工人把沉淀池內沖洗的混凝土轉至建筑廢料存放區，沉淀池繼續進行使用，待完成所有混凝土的泵送后，再完成沉淀池的全部拆除，如圖1 所示。傳統的混凝土泵管沉淀池粗骨料回收難，產生的建筑垃圾多，建筑垃圾外運成本高，清理次數頻繁，人工清理投入大。因此，該回收混凝土泵管內粗骨料沉淀池的使用功能要求和特點有三點。第一，在一級沉淀池處，滿足混凝土內的粗骨料和其他材料分離，分離后的粗骨料干凈，粗骨料間無粘結材料，能直接進行回收被當做粗骨料進行利用。第二，沉淀池被泵管內沖洗的混凝土填滿的周期要長。第三，一級沉淀池、二級沉淀池沉淀效率高，三級沉淀池滿足沉淀要求后排出污水能力強，且各個沉淀池清理簡單、清理工程量小、清理效率高。

圖1 施工現場現有的泵管沉淀池人工清理

1.2 方案要求

根據該回收混凝土泵管內粗骨料沉淀池的使用功能要求和特點，若在一級沉淀池和二級沉淀池中間設置粗骨料攔板過濾網，一級沉淀池最低點設置比二級沉淀池和三級沉淀池最高點均高，但是一級沉淀池內的粗骨料被過濾后，清理效率低。因此考慮采用可移動的過濾網兜，過濾網兜包括由若干根立桿和若干根橫桿組成的框體以及設置在框體內帶網孔的鋼筋網片，在框體朝向二級沉淀池一側底部設置有卸料掛鉤，在框體的上端設置有裝料掛鉤。通過塔吊吊裝過濾網兜，可實現泵管內混凝土粗骨料的快速回收。其中一級沉淀池的最低點比二級沉淀池的最高點要高，過濾網兜內的粗骨料可以充分被過濾，一級沉淀池設置的斜坡，可實現泵管內細骨料和污水的快速排出，一級沉淀池過濾網兜下部設置鋼筋混凝土梁，側邊設置鋼筋混凝土柱，混凝土梁和柱底部用建筑垃圾填密實，確保過濾網兜使用過程的穩定。二級沉淀池和三級沉淀池隔墻的最高點標高高于排污管最高點標高，充分發揮二級沉淀池沉淀細骨料的作用。過濾網兜側面采用鋼筋混凝土導墻，其他為素混凝土導墻，可有效防止沉淀池的污水通過導墻滲透，沉淀池回收粗骨料流程如圖2所示。

圖2 沉淀池回收泵管內粗骨料流程

為了在過濾網兜內提高泵管內混凝土粗骨料的過濾效果，過濾網兜采用網孔為4.27mm×4.27mm 的鋼筋網片。當粗骨料裝滿過濾網兜容量的60%左右即可通過塔吊掛鉤和4 根等長的鋼絲繩掛上裝料掛鉤，進行過濾網兜內粗骨料和過濾網兜的轉移，當過濾網兜內粗骨料需要倒出時，通過塔吊掛鉤和4 根等長的鋼絲繩掛上卸料掛鉤，進行過濾網兜內粗骨料的倒出，粗骨料回收效果好、回收效率高、人工清理投入小。因此，回收混凝土泵管內粗骨料沉淀池在結構上，主要可分為三部分，即附帶有鋼筋混凝土梁、鋼筋混凝土柱、鋼筋混凝土導墻和過濾網兜的一級沉淀池，二級沉淀池和三級沉淀池。基于以上分析，回收混凝土泵管內粗骨料沉淀池設計方案如圖3和圖4所示。

圖3 回收混凝土泵管內粗骨料沉淀池（無過濾網兜）設計方案圖

圖4 回收混凝土泵管內粗骨料沉淀池（有過濾網兜）設計方案圖

1.3 確定技術參數

回收混凝土泵管內粗骨料沉淀池的外部尺寸和寬度應滿足所需的沉淀池清理周期和粗骨料回收利用周期。確定回收混凝土泵管內粗骨料沉淀池的主要技術參數為：①在過濾網兜過濾粗骨料的過濾效果上，過濾網兜采用網孔為4.27mm×4.27mm 的鋼筋網片；②在過濾網兜快速排出泵管內混凝土粗骨料的其他部分上，過濾網兜長寬高尺寸取1500mm×1500mm×1500mm，過濾網兜側面距離各邊導墻100mm，且過濾網兜最低點標高高于二級沉淀池最高點標高300mm；③在過濾網兜快速安全吊進和吊出上，過濾網兜的架體采用直徑25mm 的鋼筋廢料焊接組成，過濾網兜的鋼筋網片采用加厚的定制鍍鋅鋼筋網片，過濾網兜的架體和鋼筋網片通過鋼絲緊密綁扎，過濾網兜側面采用鋼筋混凝土導墻和鋼筋混凝土柱，底部設置有鋼筋混凝土梁，混凝土梁下面用建筑垃圾鋪密實。

1.4 主要材料選用

為了保證回收混凝土泵管內粗骨料沉淀池的安全系數，過濾網兜的架體采用直徑25mm 的鋼筋廢料焊接組成，鋼筋網片采用加厚的定制鍍鋅網片，過濾網兜的架體和鋼筋網片通過鋼絲緊密綁扎，過濾網兜側面采用鋼筋混凝土導墻，其他導墻采用素混凝土澆筑而成。

2 使用安全性分析

回收混凝土泵管內粗骨料沉淀池的使用安全主要取決于過濾網兜裝載并過濾粗骨料的全過程和裝滿粗骨料的過濾網兜的吊出。為了保障過濾網兜順利完成裝載和過濾粗骨料，在過濾網兜底部設置有鋼筋混凝土梁，側面設置有鋼筋混凝土柱，有效保障過濾網兜被泵管排出的污水沖擊時不發生影響正常使用的移動。為了確保過濾網兜的使用安全和方便，在過濾網兜設計上，主要借鑒施工現場的料斗設計。在過濾網兜的可裝載容量上，在過濾網兜設置回收警戒容量高度提示線，采取粗骨料達到過濾網兜容量的60%左右啟動粗骨料回收。在過濾網兜裝滿粗骨料吊出上，先進行試吊,并做到慢慢起鉤，不觸碰鋼筋混凝土導墻，且每次完成粗骨料的吊出，均要檢查過濾網兜的變形和損壞情況，并根據具體損耗情況進行處理，確保沉淀池回收粗骨料過程的安全。

3 效益分析

回收混凝土泵管內粗骨料沉淀池與施工現場現有的泵管沉淀池相比，具有較突出的優勢。在建筑垃圾制造的量上，因該沉淀池可以有效回收泵管內混凝土的粗骨料，因此比施工現場常有的泵管沉淀池產生的垃圾明顯降低?；炷帘霉軆却止橇匣厥招Ч茫谇逑椿炷帘霉軙r，混凝土泵管內剩余混凝土先進入過濾網兜，且隨著大量的水沖洗混凝土泵管，混凝土中的水泥、細骨料和粗骨料等迅速分離，帶網孔的鍍鋅鋼筋網片能有效過濾出粗骨料，過濾出的粗骨料還會被沖洗泵管的水進一步沖洗干凈，粗骨料間無粘結材料，能直接進行回收被當做粗骨料進行利用。人工清理沉淀池成本較低，粗骨料被過濾網兜攔截，運用塔吊的垂直運輸，實現過濾網兜內粗骨料的回收，無需清理泵管內混凝土的粗骨料，混凝土配合比中占比較小的細骨料進入二級沉淀池沉淀后，采用人工進行清理，極少量的細骨料和污水再通過三級沉淀池進一步沉淀，污水排出。

4 結論

回收混凝土泵管內粗骨料沉淀池結構設計簡單、制作簡單、使用簡單、安全可靠，不僅可以減少泵管內混凝土產生的建筑垃圾，把泵管內混凝土的粗骨料進行回收，又能降低泵管沉淀池的人工清理成本，同時保持現場良好的文明施工環境。該沉淀池應用前景良好，目前已獲得實用新型專利授權（專利號：ZL202220367358.8），為今后泵管內混凝土粗骨料的回收提供了思路。