超高層建筑混凝土泵送技術(shù)分析

1、商品砼采用泵送施工已廣泛用于建筑工程中，但對(duì)于高度大于300m的超高層泵送，因泵送壓力過高，所用砼強(qiáng)度高、粘度大，泵送尤其困難,給泵送施工帶來一系列有待探討的技術(shù)難題。隨著泵送砼的普及推廣和迅猛發(fā)展，不斷研究高強(qiáng)度砼的超高層泵送技術(shù)，對(duì)于提高超高層建筑施工質(zhì)量及施工效率具有相當(dāng)?shù)膶?shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)意義。香港國(guó)際金融中心主樓88層、高420m，是世界第五、亞洲第二高樓。其砼泵送最大高度408m，對(duì)施工安全、可靠性、環(huán)境保護(hù)和自動(dòng)化程度要求都高，為保證工程質(zhì)量和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度主樓全部采用C60砼，這些對(duì)砼輸送設(shè)備提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為此在砼配方上也采取了一些有利于泵送的措施，并將攪拌站建在工地內(nèi)、距砼泵約30

2、0m，保證砼在20min內(nèi)到達(dá)澆筑面，減小坍落度損失。 此工程每層砼用量約240m3，分兩次施工，采用兩臺(tái)三一重工的HBT90CH-2122D超高壓砼輸送泵，同時(shí)布置了兩套同樣管道，兩臺(tái)泵可同時(shí)泵送。在400m高度的泵送過程中砼泵液壓系統(tǒng)的工作壓力為2425MPa，砼出口壓力16MPa，每分鐘換向1011次，輸送量約40m3/h。2設(shè)備狀況2.1HBT90CH砼泵2.1.1技術(shù)特點(diǎn) 1)雙動(dòng)力結(jié)構(gòu)     為確保施工過程的可靠性，整機(jī)動(dòng)力采用兩臺(tái)柴油機(jī)分別驅(qū)動(dòng)兩套泵組。應(yīng)用雙動(dòng)力功率合流技術(shù)，平時(shí)兩套泵組同時(shí)工作，當(dāng)一組出故

3、障時(shí)可切斷該組，另一組仍維持50%的排量繼續(xù)工作，避免施工過程中斷造成損失。 2)全自動(dòng)高低壓切換     液壓系統(tǒng)高低壓泵送模式切換過程全部由計(jì)算機(jī)控制，只需按1個(gè)按鈕就在瞬間完成切換，不需停機(jī)，沒有污染。 3)高壓砼活塞     由于泵送最大高度達(dá)408m，管道內(nèi)的砼對(duì)砼活塞反壓極大，針對(duì)這一關(guān)鍵工況特點(diǎn)，采用增強(qiáng)聚氨脂材料開發(fā)了適應(yīng)超高層泵送結(jié)構(gòu)的高壓砼活塞。4)眼鏡板、切割環(huán)     液壓系統(tǒng)高低壓泵眼鏡板的反推力，導(dǎo)

4、致密封失效，而這一對(duì)耦合件間的密封性是保證超高層泵送的關(guān)鍵。HBT90CH砼泵通過優(yōu)化S管的流線減小反推力，同時(shí)采用高預(yù)緊力技術(shù)使切割環(huán)與眼鏡板緊密貼合，保證可靠密封。 5)水洗     在408m超高層泵送中HBT90CH砼泵仍然沿用泵送多高、水洗多高這一具有傳奇色彩且創(chuàng)造了水洗最高世界紀(jì)錄的技術(shù)，砼的浪費(fèi)減至最低程度，整個(gè)工程可節(jié)省砼2640m3，折合港幣190萬。此外由于沒有剩余砼，減輕了渣土處理及管理的負(fù)擔(dān)，降低了施工過程的工作量和成本。 2.2輔助設(shè)備 配合工程要求配套設(shè)計(jì)了布料半徑為32。5m的無尾拖自

5、動(dòng)爬升布料桿，其主要參數(shù) 布料半徑(m)32.5塔身高度(m)31 爬升方式自動(dòng)連續(xù)爬升爬升速度(m/s)0.5 整機(jī)功率(kW)30 整機(jī)質(zhì)量(t)24     布料桿用4個(gè)液壓馬達(dá)減速機(jī)組驅(qū)動(dòng)，通過齒輪齒條帶動(dòng)布料桿及支撐框交互上升而實(shí)現(xiàn)整機(jī)自動(dòng)連續(xù)爬升，整個(gè)爬升過程可由1人操作完成。由于建筑結(jié)構(gòu)的限制，布料桿的支撐跨距最大達(dá)10m，最小只有3.5m，三一重工為此專門設(shè)計(jì)了大跨度變幅橫梁。 2.3輸送管     在泵出口布置了100m水平管、

6、90°彎管4個(gè)、45°彎管1個(gè)、15°彎管2個(gè)；在高140m的32樓層，布置了30m水平管、90°彎管3個(gè)；在高200m的45層布置90°彎管2個(gè)；在高240m的55層布置90°彎管2個(gè)；然后一直往上，整套管道包括布料機(jī)塔身外露10m、臂長(zhǎng)32m、彎管折算44m，全長(zhǎng)622m。直管兩端都用剛性支撐固定牢靠。 3泵送施工技術(shù)關(guān)鍵     超高層建筑砼泵送施工存在諸多技術(shù)問題，應(yīng)從以下幾個(gè)方面采取措施。 3.1設(shè)備的泵送能力    

7、; 設(shè)備最大泵送能力應(yīng)有一定的儲(chǔ)備，以保證輸送順利、避免堵管。在本次408m高度的泵送過程中，砼泵的液壓系統(tǒng)工作壓力為2425MPa，砼出口壓力16MPa，而HBT90CH超高壓砼泵的液壓系統(tǒng)工作壓力可達(dá)35MPa，砼出口最高壓力可達(dá)22MPa，這也是HBT90CH順利完成400m超高層泵送的至關(guān)因素。 3.2設(shè)備配置的可靠性     設(shè)備的配置應(yīng)以可靠性為首要原則，超高層砼輸送合理的布置管道至關(guān)重要，一旦因設(shè)備故障而中止泵送2h以上時(shí)，砼在輸送管內(nèi)會(huì)出現(xiàn)泌水、離析，將使整個(gè)管道系統(tǒng)內(nèi)砼報(bào)廢而嚴(yán)重影響施工質(zhì)量。三一HBT90

8、CH泵采用兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，既可同時(shí)工作以提高工作效率，也可單獨(dú)作業(yè)，即使1臺(tái)發(fā)生故障仍有備用發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)工作，大大提高了施工過程的可靠性。此外，兩套獨(dú)立的泵和管道系統(tǒng)也是順利施工強(qiáng)有力的保障。 3.3耐超高壓的管道系統(tǒng)     在進(jìn)行超高壓泵送時(shí)，管道內(nèi)壓力最大可達(dá)到22MPa，縱向?qū)a(chǎn)生27t的拉力，必須采用耐超高壓的管道系統(tǒng)。此外常規(guī)的連接與密封方式也不能滿足要求，需采取下述解決方案。 1）采用壁厚為9.5mm以上的超高壓管道，保障管道的抗爆能力。 2）管道間的連接用螺桿強(qiáng)度級(jí)別保證，縱向拉力由螺桿承受，使接頭處得到

9、可靠保障。 3）帶骨架的超高壓砼密封圈能防止砼在22MPa的高壓下從管夾間隙中擠出，確保密封長(zhǎng)久可靠。 4)輸送管管徑越小則輸送阻力越大，但過大的輸送管抗爆能力差，而且砼在管道內(nèi)流速慢、停留時(shí)間長(zhǎng)，影響砼的性能，最好選用直徑為125mm的輸送管。 3.4合理布管     布管應(yīng)根據(jù)砼的澆注方案設(shè)置并少用彎管和軟管，盡可能縮短管線長(zhǎng)度。本工程管道沿樓地面或墻面鋪設(shè)，在砼地面或墻面上用膨脹螺栓安裝一系列支座，每根管道均由兩個(gè)支座固定。為了減少管道內(nèi)砼反壓力在泵的出口布置了100m的水平管及若干彎管，取得了較好的效果。&

10、#160;3.5合理適用的砼配合比     配合比設(shè)計(jì)的原則是既滿足強(qiáng)度、耐久性要求，又要經(jīng)濟(jì)合理、具有良好的可泵性，因此除通常須考慮的因素外必須處理好如下幾個(gè)方面。 1)水泥用量     適用于超高層泵送砼的水泥用量必須同時(shí)考慮強(qiáng)度與可泵性，水泥用量少?gòu)?qiáng)度達(dá)不到要求，過大則砼的粘性大、泵送阻力增大則增加泵送難度，而且降低吸入效率。本例中水泥用量為375kg/m+3，在施工中取得了很好的效果。 2)粗骨料     常規(guī)的泵送作

11、業(yè)要求最大骨料粒徑與管徑之比不大于13；在超高層泵送中因管道內(nèi)壓力大易出現(xiàn)離析，此比例宜小于15，而其中尖銳扁平的石子要少，以免增加水泥用量。 3)坍落度     普通的泵送作業(yè)中砼的坍落度在160mm左右最利于泵送，坍落度偏高易離析、低則流動(dòng)性差。在超高層泵送中為減小泵送阻力，坍落度宜控制在180200mm，同時(shí)為防止砼離析可摻入沸石粉以減少泌水。4)粉煤灰及外加劑     粉煤灰和外加劑復(fù)合使用可顯著減少用水量，改善砼拌和物的和易性。但由于外加劑品種較多，對(duì)粉煤灰的適應(yīng)性也各不相同

12、，其最佳用量應(yīng)通過試驗(yàn)來確定。3.6保證砼的連續(xù)供給     針對(duì)砼粘性好、凝結(jié)快的特性，為保證砼的均質(zhì)性，攪拌車在向泵機(jī)喂料前反向高速轉(zhuǎn)動(dòng)2030s，泵送過程應(yīng)迅速連續(xù)進(jìn)行并不停地?cái)嚢?，避免因砼在泵送過程中滯留過長(zhǎng)而造成凝結(jié)堵管現(xiàn)象。 3.7保證砼的順利泵送    壓送前應(yīng)用水濕潤(rùn)泵的料斗、泵室、輸送管道等與砼接觸的部分，檢查管路無異常后方可采用水泥砂漿潤(rùn)滑壓送。    開始泵送時(shí)泵機(jī)應(yīng)處于低速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，注意觀察泵的壓力和各部分工作情況，待順利泵送后方可提高到正常運(yùn)輸速度。    當(dāng)砼泵送困難、泵的壓力突然升高時(shí)會(huì)導(dǎo)致管路產(chǎn)生振動(dòng)，可用槌敲擊管路、找出堵塞