超高層建筑物混凝土泵送技術應用分析

余鴻生

【摘要】隨著現(xiàn)代化建設步伐的不斷加快，近幾年來，超高層建筑物已經(jīng)成為了現(xiàn)代建筑行業(yè)發(fā)展的一種新趨勢。在超高層建筑中，對比較高的樓層來說，混凝土施工離不開泵送技術的運用。文章對我國當前超高層混凝土的泵送施工技術的應用進行了一番討論，并結合案例對該施工技術進行了分析，希冀為今后超高層建筑混凝土泵送施工技術的發(fā)展提供有價值的參考。

【關鍵詞】超高層建筑； 混凝土泵送施工； 施工技術

中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）08（C）-0000-00

0引言

超高層建筑在不斷地發(fā)展，與此同時，高層建筑以及超高層建筑的施工技術不斷提高，這其中，超高層建筑的泵送混凝土施工技術更是從產(chǎn)生到發(fā)展都十分迅速。泵送混凝土技術，是利用混凝土泵和輸送管道把混凝土運送到高空樓層施工點，由于具備了運輸速度快、運輸?shù)哪芰Ρ容^高、效率比較高等優(yōu)點，所以很快成為了當前超高層建筑混凝土施工中必不可少的重要手段。文章針對超高層混凝土泵送施工技術做了相關討論，論述了超高層混凝土泵送施工技術的重要性，介紹了其中所存在的各種問題，并針對這些問題提出了切實有效的相應策略。

1 工程概況

廣州市某工程，地下部分主要分為四個相互獨立的塔樓，其中的三個塔樓都是筒外樓板與核心筒結構。筒外樓板結構，主要是由鋼筋混凝土柱壹以及鋼梁構成。筒體結構以及鋼筋混凝土部分都是采用的是強度等級從C40到C60不等的高強混凝土，筒外樓板用的混凝土強度是C30。根據(jù)本工程的具體施工條件，施工方案設定為先對各個塔樓的筒體進行施工，在進行澆筑筒外樓板以及鋼筋混凝土柱。筒體材料如上述，使用的是強度比較高的混凝土，混凝土中水泥的含量會比低強度的混凝土多，粘度也要比低強度混凝土的粘度大，所以在向高層泵送混凝土的時候，所受到的阻力會比較大，這就增加了泵送混凝土施工的技術要求。除此之外，筒體結構所包含的弧形剪力墻柱、鋼筋混凝土柱等結構，以及直徑比較大的鋼筋，布置比較密集的節(jié)點鋼筋等，都大大增加了混凝土的澆筑難度。本工程的項目總高度達到了334米，其中的泵送高度達到了326米，這樣的高度對于混凝土的泵送施工技術要求更是挑戰(zhàn)。根據(jù)上述本工程的泵送施工過程中存在的重點和難點，必須要通過提高施工技術來滿足施工的質量要求。

2 材料選擇及混凝土配合比

2.1 混凝土原材料

①粉煤灰：I級，優(yōu)質粉煤灰；②水泥： 硅酸鹽水泥， 普通硅酸鹽水泥；③添加劑：PCA，聚羧酸高性能減水劑；④砂石：優(yōu)質江砂，細度模數(shù)小于2.8，連續(xù)顆粒級配的碎石，粒徑為5mm至25mm。

2.2 混凝土配合比

使用高強度混凝土最佳配合比，既能保證混凝土的強度，又能保證混凝土的流動性和穩(wěn)定性達到最佳，在合適的粘度下盡量將坍落度的時間延長，不破壞混凝土的和易性，進而控制泵送的損失。具體的混凝土配制要求如下：

（1）水泥：水泥的要求最好是 的含量高，最好在50%左右， 的含量低，控制在25%左右。

（2）粉煤灰：要通過進行對比試驗來控制粉煤灰的最大摻量。

（3）砂石：相關規(guī)定要求最大骨料粒徑與管徑比不大于1：5，同時應對粗骨料的碎石含量進行控制，該工程根據(jù)當?shù)厍闆r采用5～25mm連續(xù)級配碎石。

（4）外加劑：選擇聚羧酸系減水劑，保證混凝土在坍落度合適的情況下粘聚性較低。

3 超高層混凝土泵送施工技術

3.1 如何對輸送泵進行選擇和計算

根據(jù)該工程的建設總高度以及需要混凝土泵送的高度，通過相關公式計算出泵送工程中的高度壓力進行計算?；炷帘盟瓦^程中所受到的壓力R主要包括了以下幾個部分：①混凝土在管道里流動的時候受到的阻力所導致的壓力損失（ ）；②混凝土在椎管和彎管中的局部壓力損失（ ）；③混凝土在垂直泵送時所受到的重力壓力（ ）。

（1）內(nèi)流動阻力產(chǎn)生的壓力：

式中：△ 表示沿程的單位長度的壓力損失； 代表著管道總的長度， 表示的是粘著系數(shù)， 表示的是速度系數(shù)，d表示的是輸送混凝土的管道的直徑， 表示的是混凝土泵分配閥的切換時間和活塞推壓混凝土的時間的比值； 表示的是混凝土的流速； 表示的是徑向壓力與軸向壓力的比值。

（2）椎管和彎管部位的局部壓力損失：

三個90度彎管每個有0.1 的壓力損失；三個45度彎管每個有0.05 的壓力損失；按照最大以及最長的水平管來計算，彎管總共5個，配閥的壓力損失是0.2 ，每一根管道上設置上兩個配閥。 =3×0.05+3×0.1+2×0.2=0.85 。

（3）垂直部分產(chǎn)生的重力壓力：

混凝土的密度用P表示，重力加速度用g表示，泵送高度用H表示； =330×Pg。

根據(jù)計算結果，并結合本工程的施工進度要求，項目最終決定采用型號分別為HB40CH2135D與HBT90CH2122D的拖泵。

3.2 輸送管道如何布置

因為設置彎管的部位會增加泵送的阻力，所以在設置輸送管道的時候，要盡量減少彎管的設置。隨著泵送高度的增加，垂直部分會逐漸增多，垂直管路的地方本來就比較容易發(fā)生混凝土的回流，所以在垂直管道增多的地方要設置上相應的水平的管道，用來緩沖混凝土的回流。

3.3 制作泵送管道的技術措施

制作超高壓的輸送泵管的時候，我們要選用有一定厚度的淬火管，以及特質的高壓管夾，管道連接的地方要采用公母扣錐面定心的連接方式，采用O型密封圈對其進行密封。制作普通的高壓泵管時，對壁厚小于3.5毫米的管道要進行更換。輸送泵的生產(chǎn)廠家負責提供制作高壓泵管時用到的調(diào)質鋼板材料的卡扣，采用的是端面O型圈作為密封圈，密封圈要有一定的承載壓力的能力，設置要簡便、易于操作。在混凝土的泵送過程中，若發(fā)現(xiàn)某處有故障，為防止混凝土發(fā)生回流，要馬上關閉液壓截止閥；泵送完混凝土之后，也要關閉相應的液壓截止閥，并且要臨時封閉泵送管道，使輸送管道與混凝土回收裝置能夠比較方便的進行連接。在泵送的樓層不斷增高的情況下，澆筑完混凝土的管道總是會留下很多混凝土，并且高度越高，留下的混凝土會越多。此時我們就需要混凝土每次澆筑完成以后，泵內(nèi)會滯留更多的混凝土，需要用地泵的水洗功能對其進行沖洗，此外要保證水洗功能能夠滿足泵送的高度要求。

3.4 鋼筋混凝土柱的澆筑

根據(jù)本工程的施工要求和已經(jīng)制定好的施工方案，要先對核心筒部位進行安裝施工，再安裝筒外樓板鋼結構。澆筑鋼筋混凝土柱的時候，因為安裝筒外的混凝土樓板時要比安裝鋼結構低，這樣的話導致了操作層沒有鋼梁的操作面，施工人員也缺少相應的施工操作區(qū)，因此想要用泵管對鋼筋混凝土柱進行澆注就十分困難，但是如果采用塔式起重機進行澆筑，會增加運輸?shù)臅r間，很難滿足施工的效率要求，也沒有辦法滿足施工的進度要求。除此之外，用料罐在高空進行里放料操作時，一旦風力比較大，施工人員的安全性就很難保證。傳統(tǒng)的澆筑對工期的影響以及對施工人員安全性的影響促使我們?nèi)ヌ綄じ佑行Ц影踩臐仓绞?。?jīng)過一系列的研究討論，決定將爬升裝置撤掉，增設上鋼結構式平臺，并改裝附墻式液壓爬升布料機。這種布料機操作十分靈活方便，每次鋼筋混凝土柱澆筑完后之后，用塔式起重機把他移到另一個需要澆筑的地方。本項目布置的H型鋼并不是一成不變的，他存在著一些變化，所以我們把鋼結構平臺和鋼梁連接螺栓變成了移動型，這樣能夠有效的調(diào)節(jié)鋼梁的間距。

4 混凝土泵送堵管的原因及預防措施

很多情況會導致泵送超高層混凝土的時候產(chǎn)生堵管現(xiàn)象，堵管會造成混凝土的浪費，也會耽誤工程進度，所以要提前預防堵管現(xiàn)象的發(fā)生。想要預防，就必須要先弄清楚堵管的原因。

之所以會發(fā)生堵管現(xiàn)象，主要原因有：①管道的連接不正確，管道的接頭沒有密封好；②泵送的速度不合適，管道沒有清理的干凈，停機的時間太長；③受到環(huán)境的影響；④混凝土有質量問題。

鑒于上述原因，預防堵管的措施有：①要編制科學的管道布置方案；采用特制的密封圈，管的接頭處要緊固；泵送之前需要注入適量的砂漿或水，保持泵里的濕潤。②剛開始時泵送速度要慢，逐漸提高；泵送完一次清洗一次，防止混凝土遺留在管內(nèi)；停機的時候，要每隔 5到10分鐘開機一次；③根據(jù)季節(jié)的變化，冬季用溫水對混凝土進行攪拌，夏季對混凝土加冰水進行攪拌。④合理的控制混凝土的坍落度；選擇合適的原材料；選擇合理的添加劑，并對用量進行控制。

5 結束語

綜上所述，超高層建筑的發(fā)展帶動了超高層建筑物泵送施工技術的發(fā)展，并且隨著建筑的高度不斷增高，對施工技術的要求也將越來越高。相信隨著不斷提高的科學技術水平，我國超高層建筑物的混凝土泵送技術也將得到更加全面的發(fā)展。

【參考文獻】

[1]徐曉建.超高層混凝土泵送施工技術[J].城市建設理論研究（電子版），2013，（24）.

[2]熊啟發(fā)，郎占鵬，李瑞平等.超高層混凝土泵送施工技術[J].建筑技術，2011，（2）.

[3]江毅鐘.試議超高層混凝土泵送技術的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2013，（18）.

[4]葉瓊，何亞伯.某超高建筑C60高性能混凝土超高泵送參數(shù)[J].工業(yè)建筑，2012，（1）.