高層建筑混凝土泵送施工技術(shù)要點

翁邦正，楊 接，廖 程，歐陽杰

(中國建筑第二工程局有限公司 西南分公司，重慶 400023）

混凝土泵送技術(shù)是指在混凝土拌合物坍落度不小于1m 時，通過泵送方式開展作業(yè)的一項施工工藝，具有運輸效率高、技術(shù)流程簡單、施工難度小、自動化水平高等優(yōu)點，在工程建設(shè)中應(yīng)用廣泛[1]。近些年我國建筑行業(yè)發(fā)展迅速，高層建筑數(shù)量越來越多，這就對施工技術(shù)提出了更高要求，而混凝土泵送施工技術(shù)可滿足高層建筑混凝土輸送需求，對于保證施工質(zhì)量、提高施工效率具有重要意義。為充分發(fā)揮混凝土泵送施工技術(shù)優(yōu)勢，就需要對其技術(shù)要點及常見問題展開探討，加強對高層建筑混凝土泵送施工過程的控制[2]。

1 工程概況及難點

某建筑工程項目位于市商業(yè)金融區(qū)中心地段，具有辦公、休閑、娛樂、居住、酒店等功能，屬于綜合性建筑項目。該工程總建筑面積52萬m2，最高處約260m，其中地上54 層、地下3層，整體結(jié)構(gòu)為組合結(jié)構(gòu)形式，采用筏板基礎(chǔ)，根據(jù)樓層的不同，選用強度等級相匹配的混凝土。此次施工所用混凝土強度等級最高為C60，屬于高強混凝土，主要用于1～12 層核心筒墻體、外圍組合柱等結(jié)構(gòu)中。

該工程項目規(guī)模較大，整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涉及弧形剪力墻柱、異形暗柱等，需要用到大量鋼筋，鋼筋分布比較密集，會加大混凝土澆筑難度。同時，施工所用到的混凝土強度等級高，混凝土粘度大，施工現(xiàn)場周圍空間有限，泵管水平攤鋪長度較小，泵送高度達(dá)260m，所面臨的泵送阻力比較大，泵工施工難度大。并且，混凝土泵送施工受原材料質(zhì)量影響，與配制比也有較大關(guān)系，如果材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、配制比不合理，都容易造成混凝土離析等質(zhì)量問題，導(dǎo)致泵管堵塞而影響施工。

2 高層建筑混凝土泵送施工技術(shù)要點

在混凝土泵送施工技術(shù)實踐過程中，具體施工流程如圖1 所示，技術(shù)要點主要包括以下幾方面。

圖1 混凝土泵送施工流程

2.1 混凝土配制

混凝土配制主要從原材料選擇和配合比控制兩方面分析。就原材料來講，混凝土粒徑越大發(fā)生泵管堵塞的可能性就越高，所以應(yīng)嚴(yán)格把控混凝土骨料粒徑大小[3]。此次施工中，所用石子為連續(xù)級配碎石，粒徑大小在5～25mm 范圍內(nèi)，含泥量小于0.1%，母巖強度為112.0MPa。細(xì)骨料選用中砂，細(xì)度模數(shù)在2.5～2.9 之間，含泥量小于0.3%。所用水泥為普通硅酸鹽水泥，抗壓強度為10.2MPa、抗折強度為28d，各項性能指標(biāo)均滿足國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)?；炷林羞€添加有泵送劑、摻合料，其中泵送劑減水率為30.0%，與水泥有著良好的適應(yīng)性；摻合料為S95 級礦粉及Ⅱ級粉煤灰，可提高混凝土密實度和耐久性。對于混凝土配合比，應(yīng)在保證混凝土強度前提下，遵循耐久性、經(jīng)濟性、可泵性原則，經(jīng)反復(fù)試驗，最終得到最佳配合比，以C60 強度混凝土為例，其配合比如表1 所示?；炷脸稣咎涠葹?35mm，3h 坍落度損失小于10mm。

表1 C60混凝土配合比

2.2 泵送設(shè)備選型

在選擇泵送設(shè)備時，需結(jié)合泵送距離、泵送高度、混凝土粘度等因素考慮。通常情況下，應(yīng)對泵送中存在的泵損做科學(xué)估算，再以混凝自重及泵壓損失為參照，確定最低壓力值，初步選擇泵送設(shè)備。然后根據(jù)施工現(xiàn)場的泵送路線，對混凝土位移和泵壓進(jìn)行精準(zhǔn)計算，完成混凝土泵模型的構(gòu)建[4]。再通過定量計算的方式，確定混凝土工作性能粘度，減少計算誤差。根據(jù)工程實際情況及計算結(jié)果，此次施工主要選用三一重工拖車泵，可滿足300m 以下的泵送需求，地下室部分則采用汽車泵和拖式輸送泵開展作業(yè)。

2.3 泵送管道布置

布置泵管時，應(yīng)遵循彎管最少、距離最短原則，降低泵管阻力。為避免出現(xiàn)倒流現(xiàn)象，應(yīng)平衡水平管與豎管之間的動力，根據(jù)泵送高度大小，水平管的折算長度需大于其1/5。架設(shè)水平管時，需用地墩上焊接的支架進(jìn)行固定，每個混凝土墩臺長、寬、高分別為50cm、30cm、30cm，彼此之間間隔2m，可防止水平管在泵送過程中發(fā)生偏移。對于豎向泵管，需用墻體上的預(yù)埋件做固定處理，每個加固構(gòu)件之間的高度差為2.5m。為便于豎向泵管穿過樓層，樓板上預(yù)留有方形洞口，其大小為25cm×25cm，平面布置情況如圖2所示。泵管向上布置時，為減小泵送阻力，不建議采用直角彎管，可通過腳手架設(shè)置斜道完成泵送作業(yè)。泵管向下布置時，為防止混凝土離析現(xiàn)象的發(fā)生，可設(shè)置一段管口向上的斜坡段或水平段，對混凝土自落起到緩沖作用。泵管連接處，應(yīng)確保牢固性，并做好密封處理，避免出現(xiàn)漏漿問題。對于高壓泵管，需在直管兩端0.5m 處進(jìn)行固定，彎管彎頭處也應(yīng)固定好，具體可借助U形卡具實現(xiàn)。

圖2 豎向泵管預(yù)留孔平面布置情況

2.4 混凝土泵送

開展混凝土泵送作業(yè)前，先對泵送設(shè)備和管道進(jìn)行全面檢查，尤其注意易損傷部分，發(fā)現(xiàn)故障問題時及時修復(fù)，更換損壞部件，保證泵送設(shè)備工作性能的良好性。檢查泵管的密閉性、接頭處牢固性，確保泵管的正常使用。正式作業(yè)前，需將主油泵油量調(diào)制最大，加水運轉(zhuǎn)10min，對泵送動作、系統(tǒng)壓力等進(jìn)行檢查，無異?，F(xiàn)象后，采用砂漿對管道進(jìn)行潤滑，其配合比為1∶1。工程實踐中，應(yīng)確保泵送動作的規(guī)范性，具體注意以下幾點問題。

1）考慮泵管自身阻力，應(yīng)合理控制泵送速度，泵送前期速度不可過快，需保證可隨時實現(xiàn)反泵，當(dāng)泵送設(shè)備運行狀態(tài)趨于平穩(wěn)后，可逐漸提高泵送速度。泵送速度的控制，是通過改變泵液壓系統(tǒng)壓力實現(xiàn)的，根據(jù)該工程項目實際情況，液壓系統(tǒng)壓力不得超過20MPa。

2）混凝土泵送過程中，如無特殊情況不可突然停泵，需確保作業(yè)的連續(xù)性。當(dāng)發(fā)現(xiàn)混凝土數(shù)量有限，可能發(fā)生泵送不及時現(xiàn)象時，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場施工實際情況，對泵送速度做適當(dāng)調(diào)整，避免停泵現(xiàn)象的發(fā)生[5]。

3）如果出現(xiàn)停泵，且20min 內(nèi)無法恢復(fù)泵送時，為保持泵管的潤滑性，對于長度較大的泵管，需每隔5min 泵送少量混凝土，如果停泵時間過長，則應(yīng)將泵送裝置清洗干凈后再次進(jìn)行泵送作業(yè)。混凝土泵送過程為：泵少量水→加純水泥稀漿→泵送砂漿→混凝土泵送。

2.5 混凝土澆筑

澆筑泵送混凝土前，需先詳細(xì)了解建筑工程具體結(jié)構(gòu)，掌握其特點、明確澆筑難點，結(jié)合施工場地范圍、運輸?shù)缆非闆r、混凝土制備設(shè)備安放位置等因素考慮，采用分區(qū)域劃分的方式，分次完成混凝土澆筑。同時還需檢查模板、鋼筋布設(shè)情況，清理模板表面雜物及內(nèi)部積水，并通過灑水保持模板的濕潤性。混凝土入模時，距離澆筑面越近越好，一般控制在1m 以內(nèi)，當(dāng)混凝土自落高度大于2m 時，為防止其對鋼筋及模板造成較大沖擊，可借助溜槽或者串通，來減輕混凝土下落的沖擊力。并且，混凝土澆筑應(yīng)盡可能保證其連續(xù)性，這就需要根據(jù)施工需求和進(jìn)度安排，準(zhǔn)備好相應(yīng)的混凝土材料，避免出現(xiàn)施工中斷問題。對于豎向結(jié)構(gòu)來講，在進(jìn)行混凝土澆筑時，同一位置不能重復(fù)布料，需采用移動布料方式澆筑，布料范圍大約為2～3m。最后，在混凝土振搗作業(yè)環(huán)節(jié)，每次振搗時間不宜過長，控制在15～30s 范圍內(nèi)最為合適，并且需在0.4m 范圍內(nèi)移動振搗棒。完成第一次混凝土澆筑后，為提高振搗密實度，避免骨料下沉分離，需進(jìn)行二次復(fù)振，還可以有效排除混凝土中的氣泡，確?；炷翝仓┕べ|(zhì)量。

在高層建筑混凝土泵送施工過程中，應(yīng)注重水平緩沖層的設(shè)置?；炷帘脹_程開始，產(chǎn)生向上的壓力施加到混凝土上，沖程結(jié)束后，高處混凝土?xí)纬上蛳碌膲毫?，并且壓力會隨著混凝土所在高度的提升而不斷增強，泵送效率較低，且容易造成泵管損壞。所以，在該工程項目中，35層處設(shè)置有水平緩沖層，吸收部分壓力，使泵管始終具有具備較強的向上壓力，確?；炷恋捻樌斔?。泵送時，需控制料斗內(nèi)剩余混凝土量，其高度不得低于20cm，避免因余料太少導(dǎo)致空氣進(jìn)入而發(fā)生逆流問題。

2.6 混凝土泵清洗

完成混凝土泵送澆筑后，為方便下次泵送施工，需進(jìn)行洗泵操作，根據(jù)洗泵方式的不同，主要將其分為氣洗和水洗。所謂氣洗，是指借助空壓機設(shè)備，使其產(chǎn)生高壓氣體，沖擊力作用于海綿球上，使其能夠?qū)⒒炷翉墓艿乐型扑统鰜?，并加以回收，進(jìn)而完成泵洗作業(yè)。水洗則是在重力作用下，實現(xiàn)對管道的清理，一般適用于豎向管道，在清洗水平管時，為避免發(fā)生堵管現(xiàn)象，需將其拆分開逐段清洗[6]。要注意的是，無論是采用氣洗還是泵洗，都需要借助液壓截止閥來實現(xiàn)，需將其安裝在泵口位置處。

在兩種泵洗方法中，氣洗法清理效果一般，存在一定的危險性，并且會造成混凝土的浪費，而水洗法清理效果較好，通常可一次性清洗干凈。

該項目工程選用水洗法，先泵送一定方量同比例砂漿，牛皮紙浸水處理后作為塞子使用，數(shù)量以4～5 個比較合適，可將混凝土殘留清理干凈，然后加泵送凈漿，用量大約為4m3，最后泵送水。當(dāng)水從泵口流出時，將液壓截止閥關(guān)閉掉，S 閥對中，打開截止閥，借助水的高差壓完成對泵管的清洗。

3 混凝土泵送問題和對策

在混凝土泵送施工過程中，經(jīng)常會遇到一些問題，會對施工效果和施工質(zhì)量造成不良影響，所以在實踐過程中，就需要采取科學(xué)策略有效應(yīng)對常見問題，才能順利完成混凝土泵送施工。

3.1 泵送管堵塞問題和對策

采用混凝土泵送工藝時，經(jīng)常發(fā)生堵管現(xiàn)象，影響了施工的順利進(jìn)行。造成該問題的原因包括以下幾點：①泵管連接不當(dāng)、接頭處密封性較差；②泵送速度控制不到位，混凝土泵送量較多；③混凝土質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，粘性較強；④泵管內(nèi)部殘留于混凝土；⑤停泵時間過長。針對泵送管堵塞問題，首先應(yīng)科學(xué)布設(shè)泵管，選擇具有較強承重能力及耐壓力的密封圈，確保泵管連接處能夠密封嚴(yán)密，并固定牢穩(wěn)。其次，應(yīng)嚴(yán)格控制泵送速度，遵循先慢后快原則，根據(jù)施工進(jìn)度緩慢提升泵送速度[7]。另外，為避免泵管內(nèi)有殘留混凝土，每次完成泵送作業(yè)后，都需要將泵管清洗干凈。并且，應(yīng)選擇高強度混凝土材料，確保配合比及坍落度的合理性，夏季和冬季攪拌混凝土?xí)r，分別選用冰水和溫水，以提高混凝土質(zhì)量。

3.2 混凝土泌水、離析問題和對策

高層建筑高度較大，泵送距離一般比較長，且泵送混凝土有著較高的流動性，出現(xiàn)泌水、離析的幾率比較大，混凝土凝固后便會出現(xiàn)裂縫，影響了混凝土泵送施工質(zhì)量。為避免該問題的發(fā)生，在混凝土配制階段，在實驗室得出具體的配合比后，需結(jié)合施工現(xiàn)場實際情況，澆筑實驗方，根據(jù)實驗結(jié)果對配合比做出適當(dāng)調(diào)整。同時，混凝土攪拌時間，需根據(jù)外加劑性質(zhì)來調(diào)整，如果外加劑為粉末狀，可與水混合配制成水溶液，濃度大約為20%～30%為最佳，再加水?dāng)嚢瑁瑒t按照水劑外加劑標(biāo)準(zhǔn)，對攪拌時間加以控制。如果粉劑外加劑直接與其他材料進(jìn)行攪拌，則應(yīng)適當(dāng)延長攪拌時間，再多攪拌60～90s 左右。除此之外，還要做好對混凝土計量設(shè)備的檢查工作，避免因計量誤差造成混凝土泌水、離析問題。對水稱、外加劑稱工作性能進(jìn)行檢查，避免出現(xiàn)計量錯誤而引起稱量過多；對水泥、砂石稱重設(shè)備進(jìn)行檢查，防止因計量故障造成下料不足。

3.3 混凝土抓底、板結(jié)問題和對策

抓底、板結(jié)問題，也是混凝土泵送施工中的常見質(zhì)量問題，當(dāng)泌水情況比較嚴(yán)重、水泥用量過高、外加劑用量過高、砂率小時，便容易造成抓底或板結(jié)現(xiàn)象。針對該問題，在施工過程中可采取以下對策：減少單位用水量；適當(dāng)提高砂率；控制好粉煤灰等摻合料用量，減少所用水泥量；嚴(yán)格把控外加劑用量，不可過多；選用引氣、增稠、保水性能較強的混凝土外加劑。

4 結(jié)語

將泵送混凝土施工技術(shù)應(yīng)用于高層建筑工程項目中，對于施工效率及施工質(zhì)量的提升具有重要意義，是高層建筑建設(shè)中的一項重要工藝，需注重其推廣應(yīng)用，發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢。隨著我國高層建筑數(shù)量的不斷增多，以及建筑高度的持續(xù)增加，都對混凝土泵送施工技術(shù)提出了更高要求，這就需要加大對該項工藝的研究力度，改善其中存在的問題，不斷提高施工技術(shù)水平，以便更好地服務(wù)于高層建筑建設(shè)。