超高層建筑混凝土泵送技術分析

1、商品砼采用泵送施工已廣泛用于建筑工程中，但對于高度大于300m的超高層泵送，因泵送壓力過高，所用砼強度高、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難題。隨著泵送砼的普及推廣和迅猛發(fā)展，不斷研究高強度砼的超高層泵送技術，對于提高超高層建筑施工質量及施工效率具有相當?shù)膶嵱脙r值和經濟意義。香港國際金融中心主樓88層、高420m，是世界第五、亞洲第二高樓。其砼泵送最大高度408m，對施工安全、可靠性、環(huán)境保護和自動化程度要求都高，為保證工程質量和結構強度主樓全部采用C60砼，這些對砼輸送設備提出了嚴峻的挑戰(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、距砼泵約30

2、0m，保證砼在20min內到達澆筑面，減小坍落度損失。 此工程每層砼用量約240m3，分兩次施工，采用兩臺三一重工的HBT90CH-2122D超高壓砼輸送泵，同時布置了兩套同樣管道，兩臺泵可同時泵送。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設備狀況2.1HBT90CH砼泵2.1.1技術特點 1)雙動力結構     為確保施工過程的可靠性，整機動力采用兩臺柴油機分別驅動兩套泵組。應用雙動力功率合流技術，平時兩套泵組同時工作，當一組出故

3、障時可切斷該組，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算機控制，只需按1個按鈕就在瞬間完成切換，不需停機，沒有污染。 3)高壓砼活塞     由于泵送最大高度達408m，管道內的砼對砼活塞反壓極大，針對這一關鍵工況特點，采用增強聚氨脂材料開發(fā)了適應超高層泵送結構的高壓砼活塞。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

4、致密封失效，而這一對耦合件間的密封性是保證超高層泵送的關鍵。HBT90CH砼泵通過優(yōu)化S管的流線減小反推力，同時采用高預緊力技術使切割環(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錄的技術，砼的浪費減至最低程度，整個工程可節(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擔，降低了施工過程的工作量和成本。 2.2輔助設備 配合工程要求配套設計了布料半徑為32。5m的無尾拖自

5、動爬升布料桿，其主要參數(shù) 布料半徑(m)32.5塔身高度(m)31 爬升方式自動連續(xù)爬升爬升速度(m/s)0.5 整機功率(kW)30 整機質量(t)24     布料桿用4個液壓馬達減速機組驅動，通過齒輪齒條帶動布料桿及支撐框交互上升而實現(xiàn)整機自動連續(xù)爬升，整個爬升過程可由1人操作完成。由于建筑結構的限制，布料桿的支撐跨距最大達10m，最小只有3.5m，三一重工為此專門設計了大跨度變幅橫梁。 2.3輸送管     在泵出口布置了100m水平管、

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

7、; 設備最大泵送能力應有一定的儲備，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35MPa，砼出口最高壓力可達22MPa，這也是HBT90CH順利完成400m超高層泵送的至關因素。 3.2設備配置的可靠性     設備的配置應以可靠性為首要原則，超高層砼輸送合理的布置管道至關重要，一旦因設備故障而中止泵送2h以上時，砼在輸送管內會出現(xiàn)泌水、離析，將使整個管道系統(tǒng)內砼報廢而嚴重影響施工質量。三一HBT90

8、CH泵采用兩臺發(fā)動機，既可同時工作以提高工作效率，也可單獨作業(yè)，即使1臺發(fā)生故障仍有備用發(fā)動機繼續(xù)工作，大大提高了施工過程的可靠性。此外，兩套獨立的泵和管道系統(tǒng)也是順利施工強有力的保障。 3.3耐超高壓的管道系統(tǒng)     在進行超高壓泵送時，管道內壓力最大可達到22MPa，縱向將產生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度級別保證，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，而且砼在管道內流速慢、停留時間長，影響砼的性能，最好選用直徑為125mm的輸送管。 3.4合理布管     布管應根據(jù)砼的澆注方案設置并少用彎管和軟管，盡可能縮短管線長度。本工程管道沿樓地面或墻面鋪設，在砼地面或墻面上用膨脹螺栓安裝一系列支座，每根管道均由兩個支座固定。為了減少管道內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     配合比設計的原則是既滿足強度、耐久性要求，又要經濟合理、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考慮強度與可泵性，水泥用量少強度達不到要求，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，對粉煤灰的適應性也各不相同

12、，其最佳用量應通過試驗來確定。3.6保證砼的連續(xù)供給     針對砼粘性好、凝結快的特性，為保證砼的均質性，攪拌車在向泵機喂料前反向高速轉動2030s，泵送過程應迅速連續(xù)進行并不停地攪拌，避免因砼在泵送過程中滯留過長而造成凝結堵管現(xiàn)象。 3.7保證砼的順利泵送    壓送前應用水濕潤泵的料斗、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滑壓送。    開始泵送時泵機應處于低速運轉狀態(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輸速度。    當砼泵送困難、泵的壓力突然升高時會導致管路產生振動，可用槌敲擊管路、找出堵塞