湯 凱

(中鐵三局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，山西 太原 030006)

超高層建筑混凝土泵送施工工藝探討

湯 凱

(中鐵三局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，山西 太原 030006)

對(duì)超高層建筑混凝土泵送施工技術(shù)加以分析發(fā)現(xiàn)，不僅僅要圍繞高強(qiáng)混凝土的配合比設(shè)計(jì)、原材料的選擇方面考慮，還要從混凝土泵送的過程中的一些施工工藝進(jìn)行考慮。

超高層建筑，泵送，施工工藝

超高層建筑混凝土泵送技術(shù)一般指泵送高度在200 m以上的現(xiàn)代混凝土的泵送技術(shù)，因?yàn)檫@其中所需要的混凝土強(qiáng)度等級(jí)較高、粘度較大，導(dǎo)致泵送阻力變大，泵送壓力變高，以至于泵送的施工工藝變得尤為困難，所以不斷地對(duì)超高層建筑混凝土施工工藝技術(shù)進(jìn)行研究，對(duì)于提高施工效率以及工程質(zhì)量都具有相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)意義和實(shí)用價(jià)值。

1 混凝土性能

1.1可泵性

混凝土的可泵性就是指剛拌好的混凝土在泵壓下沿著運(yùn)輸管道流通的穩(wěn)定程度以及難易程度的特性，其中主要的表現(xiàn)方面為內(nèi)聚性以及流動(dòng)性。

內(nèi)聚性指的就是拌合物的抵抗分層離析能力，就是說在壓力的作用下或是在震動(dòng)的狀態(tài)下，混凝土拌合物的骨料與漿體不易發(fā)生分層現(xiàn)象，可泵性的提高，能使得混凝土在泵送的過程之中有著更好的流動(dòng)性、不離析、阻力較小、不易泌水并且不會(huì)堵塞管道等性質(zhì)。流動(dòng)性就是指混凝土拌合物在外加的屈服應(yīng)力或是重力的作用下產(chǎn)生了流變特性的能力，流動(dòng)性的提高就更有利于混凝土的泵送[1]。

對(duì)于混凝土可泵性的評(píng)價(jià)，最主要的就是衡量?jī)?nèi)聚性以及流動(dòng)性的影響因素。而影響混凝土流動(dòng)性的幾個(gè)常規(guī)的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)有塌落擴(kuò)展度、倒置時(shí)間、含氣量、T500和V形漏斗時(shí)間，而其中主要影響內(nèi)聚性的指標(biāo)就是壓力泌水率以及塑性粘度。

1.2原材料

結(jié)合過去大量的實(shí)驗(yàn)以及實(shí)際的工程應(yīng)用加以總結(jié)，筆者認(rèn)為要想制備自密實(shí)高強(qiáng)度高流態(tài)低粘度混凝土要滿足水泥P.O42.5,28 d強(qiáng)度不宜小于53 MPa(強(qiáng)度不宜大于C80)；粉煤灰Ⅰ級(jí)礦粉S95級(jí)以上；微珠粉摻量不大于10%，球形顆粒最好超過95%，需水量比盡量小于88%；硅灰含量不宜小于90%，活性最好不小于110%，比表面積大于15 000 m2/kg；中砂含泥量不宜大于3%，細(xì)度模數(shù)2.5～2.8，0.3 mm以下累計(jì)篩余量不能小于3%；碎石減水劑最大粒徑不大于20 mm，含泥量不大于0.5%與水泥適應(yīng)性良好，保證3 h不損失[2]。

2 布置管道

2.1原則

管道布置的基準(zhǔn)點(diǎn)在水平與垂直管道的轉(zhuǎn)點(diǎn)處，而不是在泵口，基準(zhǔn)點(diǎn)位置的確定以及它的高度是要在布置管道之前就要找好的，基準(zhǔn)點(diǎn)的泵管必須要完全的剛度固定。

在基準(zhǔn)點(diǎn)的高度及位置確定好以后，水平方向上的管道布置要遵循等高的原則，也就是說，與基準(zhǔn)點(diǎn)的高度保持在同一個(gè)水平面上，如若不然水平方向上的管道很容易發(fā)生震動(dòng)從而造成爆管或者是密封圈被破壞，這是由于靠近泵口的水平階段管道的內(nèi)壓力最大。

水平方向上所布置的管道長(zhǎng)度盡量不要小于泵送垂直高度的1/4，混凝土泵送多為脈沖式壓力泵送，中間存在很多空檔間隙，水平方向上的長(zhǎng)度更有利于減緩垂直方向上的重力壓力對(duì)于設(shè)備正常運(yùn)行的影響。

布置管道先是由基準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，然后向兩端延伸，為了確保同一平面上的管道均處于水平狀態(tài)，避免由于長(zhǎng)度的不適合而導(dǎo)致接管，影響工程進(jìn)度，要遵守先布管再固定的原則。

在盤管試驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)，泵送距離的變長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致泵送壓力的變大，對(duì)泵的要求也會(huì)變高，與此同時(shí)過長(zhǎng)的泵送距離會(huì)使得混凝土拌合物的性能損失變大，所以管道布置應(yīng)采取最短距離法，如果彎頭處的壓力過大，大于水平管道，就要盡可能的減少?gòu)濐^，特別是小于90°的彎頭。

2.2注意事項(xiàng)

在距離泵車5 m左右或是在水平的第一個(gè)彎頭以前，需要澆筑一個(gè)1 m3～2 m3的混凝土塊用來固定輸送管道，它能夠吸收泵送混凝土流動(dòng)時(shí)的一些反作用力，在一定程度上減少管道輸送中的振動(dòng)。

超高層建筑混凝土泵送的時(shí)候不建議鋪設(shè)一層緩沖層，滿足1/4即可，如果增加鋪設(shè)緩沖層，則會(huì)使洗泵的工作變得尤為困難，不但影響管道的清潔，還會(huì)影響施工工期。

3 泵管的固定

在泵送超高層建筑混凝土的過程中，泵管將會(huì)受到巨大的摩擦力以及由于高壓拖泵而造成的沖擊和振動(dòng)，如果優(yōu)化泵管的固定方案，能夠在很大程度上減少泵管由于振動(dòng)和沖擊而造成的混凝土泵送系統(tǒng)的壓力損失，增強(qiáng)混凝土在泵送時(shí)的施工效率。

例如，對(duì)于某工程項(xiàng)目最近階段泵管固定所使用的是三種方案：方案一，豎向泵管加固裝置沿層高方向上搭設(shè)通天井字架，水平向泵管加固裝置沿樓梯地面上搭設(shè)一個(gè)通長(zhǎng)井字架；方案二，在豎向泵管加固裝置樓板預(yù)留洞預(yù)埋鋼筋的主要作用是承托出槽鋼鋼框，水平方向上的泵管加固裝置沿樓地面上搭設(shè)通長(zhǎng)井字架；方案三，豎直方向上的泵管加固裝置核心筒剪力墻內(nèi)預(yù)埋U型螺栓抱箍式泵管加固裝置，在水平向泵管加固裝置樓板混凝土墩上預(yù)埋U型螺栓抱箍式泵管加固裝置。

將這三種方案進(jìn)行對(duì)比分析，方案一，技術(shù)方面：材料無需加工、搭設(shè)現(xiàn)場(chǎng)十分方便。需要一個(gè)工時(shí)，兩個(gè)工作人員，需要的人工費(fèi)用為200×1×2=400元，鋼管、卡扣等材料的周轉(zhuǎn)費(fèi)用為5元，一共需要花費(fèi)405元。泵管的晃動(dòng)比較劇烈，對(duì)預(yù)留孔洞處的結(jié)構(gòu)樓板的安全使用性能也有很大影響；方案二，技術(shù)方面：1)需要對(duì)材料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拼裝。2)在進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)施工的過程中，要在樓板預(yù)留洞處預(yù)埋鋼筋以便于槽鋼鋼框的固定，槽鋼鋼框固定泵管，工序復(fù)雜。3)在槽鋼鋼框內(nèi)安裝的橡膠圈精度要求很高。主體結(jié)構(gòu)的施工期間要一個(gè)半工時(shí)，需要一名工作人員，需要的人工費(fèi)用為200×0.5×1=100元；橡膠圈的折舊費(fèi)用每個(gè)1元錢，每層用1個(gè)～2個(gè)，橡膠圈的平均費(fèi)用為1×1.5=1.5元；槽鋼鋼框的折舊費(fèi)用每個(gè)5元錢，需要1個(gè)；總費(fèi)用為100+1.5+5=106.5元，對(duì)結(jié)構(gòu)的安全基本沒有影響；方案三，技術(shù)方面：1)U型螺栓抱箍式預(yù)埋件現(xiàn)場(chǎng)不需要加工。2)在主體結(jié)構(gòu)剪力墻或者框架柱內(nèi)預(yù)埋PVC套管，用以安裝U型螺栓抱箍式預(yù)埋件。3)方案比較容易理解，操作也很簡(jiǎn)單。主體結(jié)構(gòu)施工期間預(yù)埋PVC套管需要0.2工時(shí)，安裝U型螺栓抱箍式預(yù)埋件需要0.2工時(shí)，需要一個(gè)安裝人員，人工費(fèi)用為200×0.4×1=80元；U型螺栓抱箍式預(yù)埋件的折舊費(fèi)用為每個(gè)5元錢，每層使用1個(gè)～2個(gè)，U型螺栓抱箍式預(yù)埋件的平均費(fèi)用為：5×1.5=7.5元；總共需要的費(fèi)用為80+7.5=87.5元。對(duì)于結(jié)構(gòu)安全基本沒有影響。

4 工藝

4.1凈漿

超高層建筑混凝土泵送要先泵送足夠量的凈漿，加塞洗凈球用于清理泵管中以及管壁中的殘留物質(zhì)。因?yàn)橐话愕南磧羟蛟谟龅綀?jiān)硬物質(zhì)時(shí)容易發(fā)生變形，嚴(yán)重的影響了清洗的效果，故建議使用四個(gè)或五個(gè)浸水的牛皮紙塞子用于隔離砂漿和水，從而減少堵泵的現(xiàn)象。造成堵管的原因多是因?yàn)樵诟邏旱淖饔孟?，大量的沙子聚集在管道的中心，運(yùn)動(dòng)速度極快，如果泵送足夠方量的砂漿，就會(huì)使一些砂漿中的沙子被沖洗干凈，從而形成一種水和沙子的混合介質(zhì)，不能達(dá)到足夠的懸浮能力，進(jìn)而停留在泵管內(nèi)，其中彎管處是最容易堵塞的地方。

4.2砂漿

在泵送相同強(qiáng)度等級(jí)的砂漿時(shí)，砂漿的泵送方量要根據(jù)泵送的高度進(jìn)行衡量，在考慮經(jīng)濟(jì)性的情況下，砂漿的泵送量至少要充滿管道長(zhǎng)度的1/2。

4.3混凝土

保障混凝土能夠連續(xù)工作，混凝土攪拌站供應(yīng)能力要比混凝土泵的工作能力高出約20%?；炷帘玫妮斔湍芰?yīng)滿足澆筑速度的要求。布置輸送管的時(shí)候要盡量短、直、沒有彎。為了減少阻力和壓力損失，管段接頭要嚴(yán)，少用錐形管。如果管道向下傾斜，應(yīng)防止混入空氣，避免產(chǎn)生阻塞。泵送前，應(yīng)先用適量的與混凝土內(nèi)成分相同的水泥漿或水泥砂漿潤(rùn)滑輸送管內(nèi)壁。而在混凝土泵送過程中，如果需要連接長(zhǎng)輸送管，亦須先用水泥漿或水泥砂漿濕潤(rùn)接長(zhǎng)管段，每次接長(zhǎng)管段宜為3 m，如接長(zhǎng)管段小于3 m且管段情況良好，亦可不必事先濕潤(rùn)。開始泵送時(shí)，操作人員應(yīng)使混凝土泵低速運(yùn)轉(zhuǎn)，并注意觀察泵的壓力和各部分工作情況，待工作正常順利泵送后，再將轉(zhuǎn)速提高、加大行程，轉(zhuǎn)入正常的泵送。正常泵送時(shí)，活塞應(yīng)盡量采用大行程運(yùn)轉(zhuǎn)。泵送開始后，混凝土的供應(yīng)能力要能夠保障混凝土泵連續(xù)工作，盡量避免中途停歇。在泵送過程中，混凝土泵受料斗內(nèi)的混凝土應(yīng)保持充滿狀態(tài)，避免由于吸入空氣而形成堵管。在泵送過程中，應(yīng)注意坍落度損失。坍落度損失過多，會(huì)對(duì)泵送施工造成很大影響。在泵送過程中，受料斗內(nèi)應(yīng)具有足夠的混凝土，如果把料斗內(nèi)剩余的混凝土降低到200 mm以下，會(huì)導(dǎo)致混凝土泵吸入空氣，導(dǎo)致堵塞。在吸入空氣時(shí)，應(yīng)立即反泵將混凝土吸回料斗內(nèi)，除去空氣后再轉(zhuǎn)為正常泵送。應(yīng)及時(shí)清理使用完畢的混凝土泵。清洗用水不得排入澆筑的混凝土內(nèi)。清洗之前一定要反泵吸料，降低管線內(nèi)的剩余壓力。用要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)泵送混凝土澆筑的結(jié)構(gòu)，防止由于水泥用量較大而引起裂縫。如果施工時(shí)的溫度較高，需將兩層濕草袋覆蓋在水平輸送管上，避免太陽(yáng)直射，并定期灑水濕潤(rùn)，這樣能使管道中的混凝土不會(huì)因?yàn)槲沾罅繜崃慷^多，導(dǎo)致管道堵塞。

5 泵的清洗方法

在超高層建筑泵送混凝土的過程中，泵的清洗工藝是十分重要的，這個(gè)過程直接決定著下一次施工過程中的泵送效果。泵的清洗主要分為兩個(gè)方面，一方面是水洗，另一方面是氣洗，其中，水洗又稱之為正洗，氣洗又稱之為反洗。但無論是正洗或者是反洗都要在泵口處加設(shè)一道液壓截止閥。

利用重力達(dá)到清洗管道的目的是水洗的主要方式，如果有水平方向的緩沖層，就要將緩沖層管道進(jìn)行拆除清理，否則容易造成堵管的現(xiàn)象。

水洗與泵送工藝的過程正好相反，如果洗泵環(huán)節(jié)一旦確定，那么就要開始泵送足夠量的同比例砂漿，在砂漿泵送結(jié)束以后加塞4個(gè)～5個(gè)浸過水的牛皮紙塞子，用來徹底清理泵管中所殘留的混凝土拌合物的雜質(zhì)，之后泵送約4 m3的凈漿，最后實(shí)施泵送水。如果泵口處出現(xiàn)水，要及時(shí)關(guān)閉液壓靜止閥，S閥對(duì)中，將靜止閥打開，利用水的高差壓進(jìn)行清洗。

氣洗主要是高壓氣體在空壓機(jī)的作用下通過推動(dòng)海綿球使混凝土拌合物由建筑高層向下推送，回收裝置用于接收清洗混凝土。單單利用氣洗是很難一次性將泵清洗干凈的，這樣做不只是施工危險(xiǎn)性大，也十分浪費(fèi)混凝土資源。

6 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過大量的工程實(shí)踐結(jié)果表明，通過合理布置管道、固定泵管、選擇正確的洗泵方法等對(duì)于超高層建筑混凝土泵送的施工效果更好。

[1] 李路明,陳喜旺,張 莉,等.超高層建筑混凝土泵送施工工藝探討[J].建筑技術(shù),2016,47(4):335-338.

[2] 譚 健,戴 超,杜福祥，等.超高層建筑全機(jī)制砂高性能混凝土研制及泵送技術(shù)[J].施工技術(shù),2016,45(18):70-73.

Discussiononconcretepumpingconstructiontechnologyofsuperhigh-risebuilding

TangKai

(ChinaRailwayNo.3ConstructionandInstallationEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

The construction technology to send analysis of the concrete pump in high-rise building, not only to fit around the concrete ratio design, selection of raw materials, considering some construction process but also from the concrete pumping process.

super high-rise building, pumping, construction technology

1009-6825(2017)30-0097-02

2017-08-16

湯 凱(1976- )，男，工程師

TU755

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