穿黄滩地埋管工程泵送混凝土堵泵问题分析及处理.pdf

3 2 海河水利 2 0 1 0年 6月 穿黄滩地埋管工程泵送混凝土堵泵问题分析及处理 崔文博， 李海峰 ( 华北水利水电工程集团有限公司， 天津3 0 0 1 7 0 ) 摘 要： 泵送混凝土入仓方式在混凝土施工中较为常用。结合穿黄工程泵送混凝土时由5 - 4 n 经常发生堵泵现象， 针 对发生堵 泵的原 因进行 了分析 ， 并提 出了有效的管控措施和处理措施 ， 对加快施 工进度 、 节约成本具有重要 意义。 关键词： 穿黄工程； 泵送混凝土； 堵泵分析； 处理 中图分类号 ： T V 6 8 2 2 文献标识码 ： B 文章编号 ：1 0 0 4 7 3 2 8 ( 2 0 1 0 ) 0 3 0 0 3 2 0 3 1 前 言 南水北 调 东线第 一期 工程 穿黄 工程北 区滩 地埋 管工 程计 划开 工 日期 为 2 0 0 8 年 6月 1 5日、竣 工 1 3 期为 2 0 1 0年 7月 3 0日， 实际开工 13期为 2 0 0 8年 9 月 6日、 竣工时间不变 ， 但要经历一个汛期和两个凌 期 ， 在 扣 除前期 土方施 工 和后期 土方 回填 时 间后 ， 混 凝 土施 工有 效 期 约 为 8个 月 混 凝 土 浇筑 量 6万 i n ， 平 均浇筑 强度 为 7 0 0 0 m3 月 ， 浇 筑强 度大 。为满 足工期要求 ，充分利用泵送混凝土施工速度快的优 势 ， 同时考虑施工成本效益 ， 本工程最终选定拖泵泵 送 混凝 土入仓 的浇筑方 案 。 泵送混凝土具有施工速度快 、成本效益高的优 点 ， 但是易发生堵泵现象。 如何避免或者减少堵泵现 象 ， 是提高施工进度的关键。 2 原 因分析 对 此现象 ， 经 过分 析认 为有 如下方 面 的原 因 ： 2 1 操作人 员方面 ( 1 ) 操作人员精力不集中， 没有时刻注意泵送压 力表 的读数 ， 致使压力增大没有及时采取措施 ， 造成 堵泵 ( 2 ) 余料量控制不适 当。泵送时 ， 操作人员不注 意观察料斗中的余料， 致使余料低于搅拌轴 ， 摆缸吸 入空气 ， 导致堵泵。 2 2混 凝 土 方 面 ( 1 ) 混凝土的坍落度太大 ， 造成混合料内的灰浆 先被输送出去。 随着灰浆的减少， 一部分骨料之间的 收稿 日期 ： 2 0 1 0 0 2 2 5 作者简介 ： 崔文博( 1 9 8 0 一) ， 男 ， 助理lT程师 主要从事水利工程施 工 管理工作。 空 隙得不 到灰 浆 的填充 ，骨料 间 隙 中的空气便 被 吸 至混 凝土 的 出 口处 和阀箱 内 ， 从 而形 成堵 泵 。 ( 2 ) 混 凝 土的细 骨料 为机制 砂 ， 而机 制砂恰 恰 是 可泵性最差的。 机制砂拌制的混凝土易发生离析 泵 送 阻 力增 大 ， 造 成堵泵 。 2 3施 工 方 法 方 面 ( 1 ) 管 道连 接原 因有 ： 管道 布置 时没 有按最 短距 离 、 最少弯 头 和最大 角度来 布管 实 际布 管时 在泵 出 口锥管 处直 接接 弯管增 大 了输送 阻力 ， 造成 了堵 泵 。 管道连接不严密 ， 造成漏浆 ， 致使混凝土坍落度减小 甚 至发 生离 析 减 小泵 送压 力 ， 造 成堵 泵 。 ( 2 ) 管道原因有： 泵送前没有用水湿润管道包 括软管 ， 造成管道吸收混凝土的水分 ， 坍落度增大 ， 增加泵送阻力 ， 造成堵泵。上次泵送完毕 ， 没有清 理干净管道 ， 造成堵泵。本工程 向下泵送混凝土 ， 管 道倾 斜 角度 接 近 1 5 。 ，在 倾 斜 的管 段 内大 流 动度 的混凝 土可 能 因 自重 而产生 向下 自流 的现 象 ，使 输 送管内出现空洞或因自流使混凝土产生离析而发生 堵 泵现 象 。 2 4夏 季施 工 方 面 夏季气温较高， 管道在强烈阳光照射下 ， 混凝土 易 脱水 从而 导致 堵泵 。 3 解决对策 通过分析上述原因， 制定了以下方面的管控措施 ： 3 1 人 员管控 ( 1 ) 要求操作工人时刻注意压力表的变化 ， 一旦 发现压力表读数突然增大 ，应立即反泵 2 3个行程 把气 体排 出 再正泵 。 若 已经进 行 了反泵 正泵 几个 操 作循环 ， 仍未排除 ， 立即停泵及时拆管清洗 。 2 0 1 0 N o 3 崔文博 ， 李海峰 ： 穿黄滩地埋管工程泵送混凝土堵泵 问题分析及处理 3 3 ( 2 ) 要求放料工人时刻注意料斗内的料量 ， 拌合 物的量既不能低于搅拌轴 ，也不能高于防护栏 。这 样 既可避免吸入空气 ， 又可以及时清理超大骨料。 3 2 材料管控 ( 1 ) 与混凝土供应商联系降低混凝土坍落度 ， 严 格控制在 1 4 0 m m 左右 。也 就是说 ，夏季 控制在 1 4 0 1 6 0 m m 冬 季控制 在 1 2 0 1 4 0 m m。 ( 2 ) 在浇筑混凝土 的过程 中， 自拌 同配 比的砂 浆 根 据混凝 土 骨料 的离 析程度 向泵车 内添加 适量 砂浆增加拌合物的和易性。 自拌砂浆的砂选用可泵 性好 的 河砂 ， 按粒 径来 说属 于 中砂 。 3 3 施 工 方法 管控 ( 1 ) 对管道连接的管控措施有 ： 考虑移动地泵 的不 便性 和移 动成 本 ，在管 道 布置 时尽 可 能按 最短 距离 、 最 少弯 头和 最大 角度 来布 管 ， 布管 时在 泵 出 口 锥管处连接长度不少于 5 m的直管 ，再接弯管。泵 送中途倒管时 ， 每次只加接一根 ， 且用水润滑一下管 道内壁， 并排尽空气。 如图 1 所示。 管卡一定要拧 紧 到位 ， 保 证 接头 密 封严 密 ， 不 漏浆 ， 尤其 要 保 证 泵 送时各管卡处不能有任何渗水现象。泵送前泵水就 能起到检查管路接 口密封情况的作用 。各管卡位置 不应与地面或支撑物接触 ，应 留有一定 的间隙以便 拆装。 ( 2 ) 对管道的管控措施有 ： 泵送之前先泵水 ， 使管道充分湿润 ：每次浇筑完成后将软管放入排水 渠 内用 水浸 泡 ， 下次浇 筑前 再取 出备用 。 并 且要 求 每 次施工完毕之后必须立即清洗干净管道和泵车。一 是泵管的清洗 ：先将插管插上插板后 ，拆除前端软 管 ， 从 1 5 0 A一 1 2 5 A锥 管 处 拆 除 管 接 头 ， 倒 出该 锥 管 中混凝土 ， 安装好清洗用具 ， 按输送管长度不同 ， 采 用 的清洗用 具 也不一 样 。输 送管 长 度 1 0 0 m 以下 时 ， 用一个海绵塞和一个清洗活塞 ；输送管长度 5 0 0 m 以上 时 ， 用 两个 水 泥袋 、 两个 海绵 塞 、 一 个 清 洗 活 塞 ( 水 泥 袋 、 海 绵塞 在装 入前 须用 水充 分浸 泡 ) 。 安装 清 洗用具后 ， 将锥管重新接 回， 扣好管夹 ， 料斗装 满水 并保 证 与水 源 相 接 ， 直 到海 绵塞 、 清洗 活 塞 、 水 泥 纸 从前 端 冒出 ， 继 续泵 送水 ， 后 序 的混凝 土残 渣 流 出直 至没有。至此 ， 输送管清洗完毕 。如图 2所示 二是 混凝土泵用后要进行清洗 ，分为 日常清洗 和人库清 洗 。日常清洗如下 ： 首先使主油泵排量调至最小 空 运转 3 4个 冲程 ， 排出残余 的混凝 土 ， 停止空运转 ； 拆出锥管 ，用铲子、扒出棒等辅助工具清除料斗 、 S 管里的混凝土， 打开料斗下部料 门 用水冲洗料斗内 外 ， 待清除干净后 ， 关 闭料 门 ； 料斗 内注满水 。 运转 图 1 标准配管 1 0 0 m 以下 1 0 0 - 5 0 0 m 5 0 0 m 以上 l 一 海 绵 塞2 一 清 洗 活 塞3 一 水 泥 袋 图 2 管道的清洗实例 3 4个冲程 ，将残余混凝土随水排 出机外 。水排完 毕 ， 空运转 2 0 mi n ， 继续供润滑脂 ， 清洗完毕关 机 ， 关闭电源 。入库清洗如下 ： 若泵有一段时间不用 ， 应 将 泵人 库 入库 前 进行 保养 性 清洗 。 先 将 混凝土 活塞 拉回， 放尽水箱之水 ， 活塞拆 出进行清洗 ， 涂满润滑 脂重新装入。随后 ， 将机身各处清洗干净并擦干 ， 涂 喷机油 。 清洗干净的标准应为机身各处无混凝土块 、 灰浆 、 泥水。 在向下倾斜配管的前端设置相 当于落 差 ( H) 5倍 以上 的水 平管 段 ( 3 倍 H加 一段 软 管 ) ， 利 用其摩擦阻力阻止混凝土的 自流 ，当配管倾斜度大 于 7 。 时 ， 除 倾 斜 配 管 前端 设 置 5 H 的水 平 管 ( 或 3 H 加一段软管 ) 外 ， 还应在下斜管的上端设置排气 阀。 在泵送过程中 如倾斜管段 内存在空洞 ， 应先打开排 气阀泵送排气 ，当倾斜段内充满混凝土开始从排气 阀溢出砂浆时 ， 再关 闭排气阀 ， 进行正常泵送 。如受 场 地条 件 限制 在 向下倾 斜 管段 的前 端无 法满 足 场地 布置水平管时， 可用软管 、 弯管或环形管代替以增大 摩擦阻力 ， 阻止 向下倾斜管段内的混凝土 自流 。 由于 向下泵送混凝土时 ，混凝 土的 自流与其坍落度关系 密切。 为防止产生下流和混凝土离析 ， 大角度向下输 送应在泵送开始时在管路 中装人海绵橡胶球 。 3 4 季节施 工管控 针对夏季气温高的特点 ，安排浇筑任务时避开 温度高的时段 ， 并且采用草袋将管道包裹 。 时刻保持 湿润 ， 减少混凝土水分的蒸发。 冬季做好管道的保暖 工作 ， 减少混凝土的热量损失。 4 处理过程 堵泵发生后应立即进行反泵疏通 若反泵疏通 无效则应立 即判断堵泵部位 ，停机 ( 下转第 3 5页) 运如广 ， 段 文君 ， 孙 富通 ： 穿黄工程滩地 埋管技术 难点及解决方案介绍 3 5 2 3钢 筋加 工与连接 埋 管 工 程混 凝 土 体 型结 构 的特 殊 性 ， 决 定 了钢 筋 的形状为弧形 。 弧形钢筋的加工面临着精度 的考 验 。 人工加工效率低 ， 精度亦难 以保证 。 为 了解决加 工精度 问题 ， 经多方调研 ， 最后 了解 到有 一种 叫作 弯弧 机 的机 械 。 通 过 与 厂 家技 术人 员 沟 通 ， 认 为 ： 此 种设 备经 过 改 进 和试 验 ， 完全 能 够 加 工 本工 程 直 径 2 2 2 8 mm的弧形钢筋 ， 而且加工 的钢筋精度好 、 效 率高 。加工精度问题解决后 ， 钢筋连接仍然是一个 难题 。本 工 程 技 术要 求 采 用 焊接 ， 钢 筋 焊接 后 要 保 持在 同一 直 线 上 ， 且 焊缝 要饱 满 。 但 是 ， 施 工现 场 手 工操作 。 效率不高 ， 质量不好控制 ， 高空作业安全风 险高 所 以需要找到一种高效率 、 高质量 的钢筋连 接方法。通过调研 ， 发现了在天津市水利领域使用 的一 种直 螺 纹套 筒 钢 筋连 接 新 技术 。 此 种方 法 属 于 机械 连接 施 工 效 率 高 ， 质 量 易保 证 。通 过试 验 ， 获 得 了成功 。 2 - 4模板 制安 由于体 型 的特殊性 ，常规模 板 难 以满 足混 凝 土 浇筑的要求 ， 必须采用异型模板 。同时 ， 由于是线性 工程， 决定了模板需要重复使用 。因此 ， 混凝土浇筑 需要 模 板 台车 。 这种 台车 既要 克 服混凝 土 的浮 力 ， 又 要满足体型的需要 。 而这种模板台车没有先例可循 ， 只能根 据工程 本 身来设 计 和制 作 。经过 调研 考 察类 似工程， 底板模板台车有 2种台车可选 ， 一种为针梁 式台车， 另一种为 自行式有轨台车。无论哪种 台车 ， 都要通过 自重和地锚拉力克服混凝土浇筑过程中产 生 的浮 力 。在 试 验 过 程 中 ， 2种 底 板 台车 运 行 很 成 功 。 顶部 台车设 计 成一 种 以 内模 为 主 ， 外 模 为附 的双 模 行走 台车 。实 践证 明 ， 台 车应用 效果 良好 。 2 5混 凝 土 浇 筑 由于输水工程的特殊性 ，本工程对混凝土抗渗 要求较高 ， 对混凝土的抗裂性能要求亦较高。所以， 在施工过程中要尽量采用适于保证混凝 土抗裂性能 的混凝土和施工工艺 。 根据这一要求 ， 尽量采用和易 性好 、 坍落度小、 水泥用量少的混凝土拌合物。 在这种条件下 ，选择一种快速便捷 的混凝土运 输设备便成为混凝土施工的关键。按照混凝土拌合 物流 动性 来分 ， 混凝 土可分 为 干硬性 混 凝 土 、 塑性 混 凝土 和流 动性 混凝 土 。 其 中 ， 干硬 性混 凝 土主要 用 于 坝体工程和公路工程 ；塑性混凝土和流动性混凝土 适 用 于各 类建 筑物 。 所 以 ， 塑 性混 凝土 和 流动性 混 凝 土都适用于埋管工程。塑性混凝土是一种传统的施 工工艺 ， 胶 凝材 料少 、 水 化热 小 、 质量 稳 定 ， 具 有 良好 的抗裂性能 ： 同时 ， 又具有施工效率低 、 运输 困难 、 振 捣要求高等缺点。 流动性混凝土坍落度大 、 胶凝材料 多 、 水化热大 ， 采用混凝 土输送泵施工方便灵活 ， 施 工效率高。 经过对 比分析 ， 决定采用塑性混凝土施工 方 案 。 由于埋管 工 程为 线性 工程 ， 不 能采 用 缆机 、 塔 机等固定式浇筑设备。针对工程特点 ，经过调研对 比 ，最 终决 定采 用 移动 式皮 带输 送机 作 为混 凝 土运 输 设备 。 混凝土反弧部位极易产生气泡。为解决这个难 题 。 采取分薄层布料工艺 ， 并在重要部位加设附着式 振捣器振捣。 浇筑底板时 ， 在底部模板上设置排气孔。 3结语 南水北调穿黄工程是 国家的重点工程 ，功在 当 代 ， 利在千秋 。 为建好本项工程 ， 采取 了科学的手段、 先进 的工 艺 ， 克服 了很 多技 术 难题 工 程质 量得 到 了 根本 保证 。 ( 上接第 3 3页)清理管路。 堵 泵 部位 判 断 的方法 是 ： 在 泵机 操 作 人 员 进 行 正泵一 反泵操作 的同时 ，其他人员沿输送管道寻找 堵泵 部 位 。一 般 来 说 ， 从 泵 的 出 口起 至堵 泵 部 位 的 管段 会 发 生剧 烈 振 动 ， 而 堵 泵 点 以后 的管 路 则 是静 止 的 ， 堵泵段混凝土被 吸动有声 响 ， 堵 泵点 以后无 声 响 ， 敲 打 管 道 ， 堵 泵 部 位 有 发 闷 的声 响 和 密 实 的 感 觉 。 一 旦找到堵泵部位 ，在进行正一 反泵的同时 用 木锤敲打该处 ， 有时能恢复畅通 ， 无效应立 即拆除该 段 管道 进行 清洗 。 如堵泵与判断不准， 也可进行分段清洗。 若拆管 时发现 管 内混凝 土 料 开始凝 结 ，应 立 即将所 有 管接 头打开 ， 逐级快速清理 ， 并 清洗拖泵 ， 以免混凝土料 凝结 ， 无法清理混凝土管而使混凝土管报废。 5 结语 截至 目前 。南水北调东线第一期工程穿黄工程 北区滩地埋管工程混凝土浇筑 已完成 9 0 。 工期 目 标将顺利实现。 实践证 明， 采用泵送混凝土施工过程 中没有发生堵泵事件 ，浇筑每百方混凝土的时间至 少 比皮带机节省 3 0 rai n ，从而加快了施工进度 ， 节 约 了施 工成 本 ， 取 得 了较 好 的工 程效 益 。