超高层混凝土泵送施工技术实例

空中花溪村项目位于江苏省江阴市花溪村。是集酒店、公寓及配套公共设施于一体的超高层综合体，建筑面积21万平方米，建筑高度328.0米，地下2层，地上72层。建筑结构为刚性钢筋混凝土框筒结构。1、工程特点及难点分析本工程地上部分由四个独立的塔楼组成，其中1号塔楼、2号塔楼和3号塔楼分为核心筒和筒外楼层，筒外楼层为刚性钢筋混凝土柱和钢梁组成的框架结构，0号塔楼无筒外楼层。筒体和钢筋混凝土柱采用C40-C60高强混凝土，筒体外楼板混凝土强度等级为C30。根据施工安排，各塔筒体先施工，筒体外楼板和9根钢筋混凝土柱后浇筑。圆筒混凝土强度等级为C40-C60，属于高强度混凝土，水泥用量高，混凝土粘度高，抗泵送性强，对泵送要求高。同时，钢筋混凝土柱、异形暗柱、弧形剪力墙柱等。这种管状结构，加之钢筋直径大、用量大，使得混凝土浇筑操作更加困难。该工程建筑总高度为328米，待泵送混凝土高度为320米，属于超高层泵送施工，大大增加了施工难度。通过对以上难点的分析可以看出，要想满足超高层结构的混凝土泵送要求，保证混凝土的泵送质量，必须采取相应的技术支持措施。2原材料选择和混凝土配合比2.1混凝土原材料水泥：P。II 52.5波特兰水泥(圆筒)和P. 042.5普通波特兰水泥。粉煤灰：I级优质粉煤灰。砂石：优质河砂、细度模数不大于2.8、粒径为5-25毫米的连续级配砂砾。外加剂：PCA聚羧酸高性能减水剂，减水率达到26%。O2.2配合比设计不仅是混凝土泵送顺利进行的条件之一，而且能有效降低成本。因此，本工程混凝土配合比由南京建筑科学研究院设计。随着混凝土强度等级的变化，适当调整配合比。水泥用量为440 kg/m3 O3混凝土泵送3.1混凝土泵的选择和计算为328 m，泵送混凝土高度按330 m所需压力计算。混凝土泵送所需压力包括三部分：混凝土在管道中流动阻力引起的压力损失R，混凝土通过弯管和锥管引起的局部压力损失PZ，垂直高度方向重力引起的压力PS(1)水平管压力损失：

PZ=3x0.1 3x0.05 2x0.2=0.85(兆帕)。肘部。900，R=1000，3；450，R=1000，3。每个900弯头的压力损失为0.1兆帕；每个450弯头的压力损失为0.05兆帕；根据最大最长水平管的计算，总共有5个弯头。s分配阀(截止阀)压力损失为0.2 MPa。每根管道上设有两个截止阀，一个设置在泵出口约8m处，另一个设置在立管的最下端。(3)立管内混凝土的重量压力损失为：p3=，OGH=2。SX 10x330=8.25(兆帕)，其中P 111混凝土密度取2 500千克/米；g ~-重力加速度取10m/S2；h一次泵送高度，取330米。因此，P=P，树脂LP3=11.5660.85(8.25-20.666兆帕)。上述计算值是正常情况下输送高强度混凝土C60至330米高度的最大出口压力。由于C40混凝土使用在51层以上，混凝土输送过程中的实际压力小于计算值，所以混凝土输送泵的出口压力小于计算值。根据计算结果，结合工期需要，决定选用三一重工生产的两台拖带泵，型号为HBT90CH2122D和HBT90(:H2135D)。混凝土理论输送压力为22 MPa，35 MPao 2122D拖带泵理论垂直输送距离为480 m，2135D拖带泵理论垂直输送距离超过800 m，完全满足施工要求。3.2布置泵管时，应尽可能减少弯管和软管，并尽可能使用大弯管，以减小泵管的阻力。随着垂直管道高度的增加，输送混合泵管混凝土的回流趋势越来越明显。因此，必须铺设一定长度的水平管道，以确保有足够的阻力来减弱混凝土的回流。根据以往的施工经验，水平管的布置长度应达到垂直管的1/31/4。根据现场实际情况，在1号塔放置混凝土输送泵，泵出口管道采用近似工字形连接方式，并设置混凝土墩固定。然后连接2条道路和4根高压输送泵管，水平管最大长度为90米，最多只能将一根泵管中的6根弯头抽至顶部。3.3在高压输送管道的固定混凝土输送期间，水平输送管可瞬间产生27-30t的纵向张力，并合理牢固地固定泵管，可有效降低管道抖动引起的泵送系统压力损失，提高泵送效率。在距离直管两端500 mm处设置U型夹具，在90”弯头内至少用3个U型夹具固定直径为1 000 mm的弯头，用2 ~ 3个U型夹具固定其他弯头。3.4输送泵管技术保证措施超高压输送泵管采用9 mm厚45Mn2淬火管，配专用超高压管夹，管连接采用公母扣锥形对中连接形式，并采用O型密封圈。对于普通高压泵管道，当壁厚小于3.5毫米时，应更换新管道。弯头的安全使用寿命约为5 000米，高压泵管的卡扣是三一重工专门设计制造的超高压管夹。材料为70 mm厚45 #调质钢板(非铸造)，端面用O型圈密封，压力在40 MPa以上，易拆卸，克服了全法兰连接结构螺栓易松动的缺点。当混凝土泵送出现意外故障(地面泵故障或水平管堵塞和爆炸)时，关闭垂直管下端的液压截止阀，防止垂直管内的混凝土倒流；此外，混凝土泵送完成后，应关闭地面泵前端的液压截止阀，暂时封闭管道，以便将输送管道与混凝土回收装置连接起来。因此，每条管道都配有两个液压截止阀，一个位于离地面泵出口8米处，另一个位于垂直管道的下部。随着楼层的增加，每次浇筑混凝土时，泵管内会残留越来越多的混凝土，每100米泵管内的混凝土量约为1.23 m3

根据正常的施工部署，核心筒的施工要点先于筒外钢结构(钢梁和刚性钢筋混凝土柱)安装4层，钢结构安装导致筒外楼板混凝土浇筑4层。浇筑刚性钢筋混凝土柱时，由于管外混凝土地面低于钢结构安装，除了操作层的钢梁外，没有其他操作面，工人没有施工操作区，不能用泵管直接浇筑刚性钢筋混凝土柱，难度很大。首先使用自制的2 m3料罐，用塔吊浇筑。两层一节工字根钢筋混凝土柱的方量约为10米，5米需要2小时，一塔九柱混凝土浇筑需要18小时，效率低下，占用塔吊大量垂直运输时间，影响施工进度。同时，由于料罐在高空使用时受风力、塔吊钢丝绳摆动等因素的影响，给工人操作带来很大的危险。因此，每次浇注不仅耗时长，而且存在明显的安全隐患。因此，有必要采用更好的浇筑方案来保证钢筋混凝土柱的顺利浇筑。经过多次研究，决定对三一重工的附壁液压爬升分配器进行改造，主要是取消附壁爬升装置，增加钢平台(图1)

HGY21分料杆采用四臂折叠，灵活方便，旋转和折叠全液压驱动。液压分配器放置在钢梁上(图2)，钢板用螺栓固定在工字钢上，工字钢是可移动的。浇筑完一个圆筒的柱混凝土后，用塔吊将其移至另一个圆筒。浇筑柱混凝土时，水平管从设置在芯筒内的高压混凝土输送管连接至液压分配器，液压分配器的操作平台与芯筒门洞之间的现场加工钢平台连接。由于本工程工字钢梁的布置发生了变化，钢平台与分配器钢梁之间的连接螺栓被做成可移动的，可根据钢梁的间距进行调整。钢梁间距为2 881，3 200，2 700，5 100毫米，扇形。液压分配器的重量为7.6t，经验表明钢梁的整体稳定性能够满足要求。用同样数量的混凝土浇筑钢筋混凝土柱的混凝土只需4.5小时，是原来的1/4，也是原来工人的1/3。同时，塔式起重机不再被占用，除了提升和分配机，这大大降低了垂直运输的压力。4混凝土泵送管道堵塞的原因分析及预防措施在实际施工过程中，由于各种生产条件的变化，泵送过程中经常会发生管道堵塞。一旦管道堵塞，泵送将会中断，造成混凝土的浪费，清管和垃圾清理非常麻烦，因此在施工过程中应尽可能避免管道堵塞。在实际运行过程中，总结了每次堵管的经验教训后，发现堵管的原因主要体现在三个方面：操作方法、输送管道和混凝土质量(表1)。表1堵管原因分析及预防处理措施

施工人员应加强培训，以最大限度地减少施工期间管道堵塞的可能性，并确保顺利抽水。