超高層混凝土泵送防堵管技術(shù)的解析

蔣中良

中建三局集團華南有限公司 廣東 廣州 510000

1 前言

隨著當前信息化和工業(yè)化的不斷發(fā)展，超高層建筑已成為城市集成辦公的首選。這促使了多項建筑技術(shù)的革新，其中最重要的是混凝土結(jié)構(gòu)。除了對原材料有較高要求外，還對堵管處理技巧、施工部署、泵管布設以及泵送防堵技術(shù)有較高要求。本文旨在探究如何提高超高混凝土泵送防堵效果，以更好地滿足這種需求。

超高層建筑由于高度和復雜性的特點，混凝土泵送過程中面臨許多挑戰(zhàn)。首先，泵送距離較長，需要克服摩擦力和流動阻力，以確保混凝土在輸送過程中的均勻性和質(zhì)量穩(wěn)定性。其次，塔樓施工需要垂直泵送，這對泵送設備和操作員的技術(shù)要求更高。此外，由于施工周期緊張，需要快速、高效地完成泵送作業(yè)。

為了解決這些挑戰(zhàn)，從原材料開始，我們需要選擇高品質(zhì)的混凝土原材料，確保混凝土的抗壓強度和流動性能。同時，還需要對堵管處理技巧進行研究，以防止混凝土在泵送過程中出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。合理的施工部署也是關鍵，包括泵送設備的選擇、管道布設的優(yōu)化以及操作員的培訓和配合。此外，還需要采用先進的泵送防堵技術(shù)，如使用附加劑改善混凝土的流動性和穩(wěn)定性，以及采取適當?shù)拇胧p少混凝土與泵送管道的摩擦。

超高混凝土泵送防堵效果的提高對于確保建筑物結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性至關重要。通過綜合運用上述策略和技術(shù)，可以有效地解決混凝土泵送中的問題，確保混凝土的質(zhì)量和性能符合設計要求。這不僅可以提高超高層建筑的施工效率，減少成本，還可以保證建筑物的長期可靠性和耐久性。

2 超高層混凝土泵送技術(shù)特點難點分析

一般而言，超高層建筑在進行混凝土泵送過程中，除了要將混凝土平穩(wěn)輸送到百米高空以外，還需要確保混凝土在輸送后和易性良好。在此過程中，大部分工程會在混凝土強度的影響下，使用大量的膠材，而混凝土有較大的粘度，因此在實際泵送期間就會產(chǎn)生較大的阻力。其次，在進行結(jié)構(gòu)設計時，因為混凝土整體截面面積相對較大，一般勁性混凝土柱尺寸為1700×1700mm，混凝土-鋼板組合而來的剪力墻實際厚度不超過1200mm，由于鋼筋外側(cè)結(jié)構(gòu)十分密集，因此在進行澆筑的過程中會產(chǎn)生較大的阻力，對于質(zhì)量控制方面影響較大[1]。如果在某個環(huán)節(jié)沒有控制好，就會影響到質(zhì)量問題，那么就會導致內(nèi)部的絕熱層溫度出現(xiàn)浮動，由此混凝土就會出現(xiàn)裂縫。

3 泵管堵管原因分析

3.1 人員操作原因

泵送過程中，混凝土會在管道中逐步演變?yōu)橹鶢盍黧w，且在流動期間以懸浮狀態(tài)為主，其表層被水泥漿體所覆蓋包裹，可以當作潤滑劑和表面產(chǎn)生接觸，且骨料間并不會出現(xiàn)相對運行情況。相反，當前方骨料運行受阻時，后方骨料就會受到不同程度的影響，由此運行速度就會降低，從而促使原料形成堆集。當四周砂漿被逐步擠走以后，剩余空隙就會由微小骨料進行填充，此時水泥漿表層會受到不同程度的破壞，由此產(chǎn)生堵泵。

當混凝土開盤的時候，特別是首次泵送時，其管道的阻力相當大，這時需要保持低速來對混凝土進行泵送，讓其能夠一直保持一個勻速、慢速且可以隨時進行反泵的理想狀態(tài)。在實際放料時，相關操作人員需要對料斗中余料進行留意，余料不能比攪拌軸更低，若是余料過少，就容易將空氣吸入其中，致使堵管。此外，地泵停機較長的時間也會導致堵管的發(fā)生，在澆筑混凝土期間，需要控制好地泵停機時長，不要過長，在高峰期限行管理的時候，操作人員要按照混凝土塌落以及當天氣溫情況等綜合考慮，每間隔十分鐘左右開泵一次，同時，在澆筑期間還要不斷朝罐車中加水，而混凝土遇水后容易離析，完成離析后輸送期間就會導致沙礫和石子等集結(jié)起來，由此導致混凝土出現(xiàn)堵管現(xiàn)象。

3.2 泵送設備原因

第一，泵管之間的鏈接部位因素。因為卡扣松動或者是封閉膠圈出現(xiàn)損壞因素，管道的接頭會出現(xiàn)密封不嚴實，對混凝土輸送期間的流動性造成破壞，混凝土的坍落度就會減小，而沙礫和石子就會集結(jié)，且因為管道接頭實際密封性較差，會降低泵送壓力，最終出現(xiàn)堵管現(xiàn)象。第二，混凝土活塞出現(xiàn)嚴重的磨損，導致輸送混凝土期間泵送壓力不斷降低，由此發(fā)生堵管。第三，在澆筑混凝土前后對泵管的清理并不完全，致使大量殘渣積存，在澆筑時就會使得混凝土骨料和殘渣集結(jié)而產(chǎn)生堵管。第四，設備局部出現(xiàn)漏漿問題。漏漿不僅對混凝土質(zhì)量造成直接影響，還會使得泵送壓力以及混凝土的坍落度不斷減小，以此出現(xiàn)堵管問題。根據(jù)以往資料表明[2]，漏漿因素主要是管道接頭實際密封性并不高以及切割環(huán)與眼鏡板間存在較大間隙兩種因素。第五，泵管布置因素。在對泵管進行布置時，要盡可能的避免使用彎管，如果S管相對較多的情況下，就會使得混凝土輸送阻力進一步加大，由此發(fā)生堵管問題。同時，水平管布置和設計也要滿足相關施工要求，若是水平管相對較長，就會使得混凝土在實際泵送期間缺乏豎向壓力，若是水平管相對較短的，就會導致豎向泵管中的混凝土重力向地泵出料口直接進行傳遞，由此在實際操作期間不能進行反地泵出料口，便容易發(fā)生堵管問題。此外，泵管支撐架的整體牢固性也會對泵送造成影響，在澆筑混凝土期間，若是泵管支撐架不穩(wěn)，就會導致泵管出現(xiàn)嚴重抖動，由此水平管中的混凝土骨料就會不斷下沉，導致堵管發(fā)生。

3.3 混凝土選取原因

第一，對混凝土坍落度沒有進行嚴格控制，使得其發(fā)生較大波動而出現(xiàn)堵管問題，坍落度損失、混凝成分以及季節(jié)變化等因素均會導致混凝土坍落度出現(xiàn)不同程度變化。若是坍落度較小，就會使得泵送實際阻力加大，若是坍落度相對較大，就會加長在泵管中的停留時長，由此混凝土就會出現(xiàn)嚴重涉水情況并產(chǎn)生離析，最終發(fā)生堵管。第二，混凝土級配情況不合理，細粉的實際含量不夠，使得砂漿難以與混凝土融合，骨料就會逐步下沉并發(fā)生堵管。第三，石子粒徑相對過大或者從料斗中篩落大塊的片狀碎石也會發(fā)生堵管。第四，用于潤管的砂漿量不夠，混凝土在開盤的過程中，需要向管道中、料斗、地泵中輸送相應量砂漿，可以起到潤滑效果，因此如果砂漿用料不過，就會導致管道中缺乏潤滑性，從而發(fā)生堵管問題。

表1 泵管堵管原因分析

4 超高層混凝土泵送防堵管技術(shù)的具體措施

4.1 泵送混凝土質(zhì)量提升

混凝土泵送性能需要經(jīng)過相應的試驗來進行確定，一般情況下，可以按照《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》來進行檢測，主要是要求在十秒中相對壓力的泌水率在40%以下，若是超過了40%則表示可泵性較低，需要對其進行重新配合比干預。泵送高度存在差異時，對于混凝土擴展度以及坍落度的要求也存在差異。通常情況下，泵送的最大高度在100至200m以內(nèi)，坍落度就要保持在190mm至230mm以內(nèi)，若是超過200m但是在400m以下的，坍落度就要保持在240mm至270mm之間，且擴展度最好在450mm至600mm之間。若是高度已經(jīng)高于400m的，擴展度需要控制在600mm至750mm之間[3]；伴隨著高度的不斷提升，坍落度就會成為一個科學的參考指標，而擴展度則屬于主控指標。在混凝土進入到施工現(xiàn)場之后，相關工作人員和部門需要進行專門驗收，對混凝土的拓展度以及坍落度進行逐車抽檢，若是不符合相關標準的，則進行退場操作，在施工現(xiàn)場嚴禁對混凝土進行加水調(diào)配。

卵石以及河砂配制而成的混凝土有良好的可泵性以及和易性，現(xiàn)階段，因為當?shù)刭Y源或者是價格方面的影響因素，大部分廠家均使用人工碎石或者機制的沙礫來對混凝土進行配制，雖然最終配制而成的混凝土強度并沒有受到直接影響，但是對于拌合物實際性能卻帶來嚴重影響，尤其是機制砂最容易發(fā)生堵管問題。基于此，施工方可以對各商混廠家展開實地考察，封樣原材料，并擇優(yōu)選擇；與此同時，在澆筑混凝土的過程中，項目工程方還可以分派專人在旁站進行監(jiān)督，由此保證混凝土質(zhì)量。此外，混凝土要保證均勻攪拌，尤其是超高層泵送攪拌時間至少要增加三十秒以上，在對罐車進行卸料之前，還需要對拌筒進行三十秒左右的二次高速攪拌，將混凝土拌合物卸入罐車一直到運輸?shù)恼w時長要控制在三小時以內(nèi)，否則就會對泵送造成不同程度的影響。

表2 泵送混凝土質(zhì)量控制

4.2 人員操作

要想保證超高層混凝土泵送質(zhì)量，泵車操作人員就必須要有極高的專業(yè)素養(yǎng)，需要經(jīng)過大量的培訓并持證上崗，有嫻熟的操作和豐富的經(jīng)驗。項目負責方還需要按照混凝土澆筑的具體時長來進行合理排班，防止操作人員出現(xiàn)疲勞作業(yè)。操作人員還需要在泵送之前先泵清水，隨后再進行潤泵砂漿泵送，砂漿配比需要和混凝土配比相一致。操作人員在開展泵送作業(yè)的過程中，需要集中精神和注意力，尤其是壓力表的讀書要十分詳細，若是讀數(shù)出現(xiàn)陡增，應該及時采取相應的措施進行干預。比如進行2-3個反泵行程后在進行正泵，當壓力表恢復正常讀數(shù)后，則說明堵管風險已經(jīng)排除。若是正反泵經(jīng)過若干循環(huán)后還是不能改變堵管問題，則要進行拆管處理操作[4]。

在開始泵送相關操作的過程中，應該控制混凝土泵送速度，一般以緩慢勻速最佳，且隨時保持能夠反泵的良好狀態(tài)；泵送持續(xù)推進下，可以逐步進行加速處理。等到各個系統(tǒng)均正常運轉(zhuǎn)后，即可以通過正常的速度進行泵送。在實際泵送過程中，操作人員需要確保活塞清洗室和水箱有充足的水量，密切留意集料斗中剩余的料量，通常情況下，余料漫過攪拌軸是最佳的狀態(tài)，若是余料較低會使得大量空氣進入其中而發(fā)生堵管，過高則難以對粗大粒徑進行清理。在泵送時還可以借助間歇式方法進行，可以每次間隔五分鐘左右再進行反泵，隨后再正泵，由此可以避免出現(xiàn)堵管。若是停機時間相對較長，當混凝土初凝后就難以繼續(xù)進行泵送，此時就要進行拆管清理操作。此外，泵送完成之后，要對管道以、泵機展開深度清潔，超高層泵送必須要在開機之后進行連續(xù)作業(yè)，一直到混凝土成為勻質(zhì)狀態(tài)才可以停歇。

4.3 合理布管和選擇泵送設備

泵管需要按照施工安防、現(xiàn)場條件和施工特點等來進行科學布置和選型，管道的整體布置要保證平直，盡可能的不用或者少用彎管。通常需要垂直向上進行配管的時候，水平管的總體折算長度要大于垂直管總體長度的1/4，長度則要超過15m以上，還需要在泵機出料口做一個截止閥門，在泵機錐管前接上約兩米的直管，保證椎管和直管軸線能夠重合，有助于拆卸椎管完成清洗后快速裝回。此外，泵送設備的選擇方面，要按照現(xiàn)場施工情況來綜合考慮，選擇合適的泵機，混凝土施工達到相應高度后需要及時更換高壓泵管以及高壓泵；注重對泵機的保養(yǎng)和維修，日常需要及時更換磨損相對嚴重的零部件，確保在作業(yè)過程中的安全性。同時，泵管卡箍需要有良好的密封性，以此才可以降低漏漿風險；在每次進行泵送前，需要檢驗泵水，若是接頭處存在漏水現(xiàn)象，則需要立即展開搶修。泵管要求穩(wěn)定，若是水平管可以選擇泵架進行固定，若是垂直管則要保證每根管至少兩個以上固定點，管路卡箍以懸空狀為主，這樣方便對管件進行拆卸或者安裝。

4.4 堵管現(xiàn)場處置方法

若是在施工過程中發(fā)生堵管現(xiàn)象，相關操作人員要及時展開反泵操作，最后再進行正泵，由此可以有效緩解堵管現(xiàn)象。若是通過幾個循環(huán)后，堵管情況仍然沒有得到緩解的，可以借助空壓機來進行加壓疏通，若是仍然沒有效果的，則及時進行拆管處理，具體先拆除彎管，然后再拆除水平管，由此讓混凝土能夠從豎向管道中流出來，排除堵點，清理完混凝土之后，重新沖洗并組裝管道留作備用。整個過程十分麻煩，且在施工現(xiàn)場時間較為緊迫，一旦混凝土出現(xiàn)凝固狀態(tài)，泵管就會報廢，由此帶來更大的損失。基于此，為了保證混凝土澆筑的連續(xù)性，在發(fā)生堵管之后，可以選擇一條備用泵管來繼續(xù)進行泵送作業(yè)，避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)冷縫，從而對質(zhì)量造成影響。

超高層混凝土在泵送過程中還需要注意以下幾點，第一，按照高度來選擇合適的混凝土泵；第二，混凝土配比需要滿足我國相關規(guī)范，禁止私自加水；第三，在布設泵管的過程中，盡可能的減少使用S型泵管或者減少拐點，降低堵管風險。第四，按照施工現(xiàn)場情況控制好混凝土供應，防止長時間出現(xiàn)供應不上的情況出現(xiàn)，導致混凝土凝固而發(fā)生堵管。

5 結(jié)束語

綜上，超高層混凝土泵送屬于一項完整化、系統(tǒng)化工程，需要有一套十分完善的組織體系和施工工藝，在實際泵送期間，會因為各種因素而發(fā)生堵管問題，因此，相關操作人員需要嚴格檢查各個作業(yè)環(huán)節(jié)，通過各種技術(shù)手段或者預防措施，確保混凝土能夠順利完成澆筑。