高落差远距离泵送混凝土施工技术生产实践.pdf

2 0 0 9 年 2月 第 3 8卷第 1期 F e b ， 2 0 09 Vo 1 3 8 No 1 高落差远距离泵送混凝土 施工技术生产实践 P r o d u c t i o n p r a c t i c e o f c o n c r e t e p u mp i n g t e c h n i q u e wi t h h i g h f a l l a n d l o n g d i s t a n c e 王道平 ， 舒非敏 ， 李小斌( 金 诚 信 矿 业 建 设 有 限 公司 ， 北 京1 0 0 0 8 9 ) 摘要 ： 介绍了转载硐室高落差远距 离向下泵送混凝土施 工技 术中泵送混凝 土的施工组织， 并对泵送能力进 行了验算 ， 指 出了 如何确保 混凝土的施工质量及 泵送混凝土施工过程 中应注意的问题及采取 的措施， 对类似工程具有参考意义 关键 词 ： 转 载硐 室 ； 高落 差 ； 远 距 离 ； 泵送 ； 施 工组 织 Ab s t r a c t ：T h i s p a p e r i n t r o d u c e d t h e c o n s t r u c t i o n o r g a n i z a t i o n o f p u mp i n g t e c h n i q u e w i t h h i g h f a l l a n d l o n g d i s t a n c e i n t r a n s f e r r o o m T h e p u mp c a p a c i t y wa s c h e c k e d S o me p r o b l e ms n e e d I n b e n o t i c e d i n c o n c r e t e p u mp i n g c o n s t r u c t i o n a n d s o me me a s u r e s t o g u a r a n t e e c o n s t r uc t i o n q ua l i t y we r e pu t f o r wa r d，whi c h p r o v i de d r e f e r e n c e f o r o t h e r s i mi l a r e ng i n e e r i ng Ke y wor ds ：t r a ns f e r r o o m；h i g h f i l l ：l o n g d i s t a n c e ；pu mpa g e ；c o ns t r uc t i o n o r g a ni z a t i o n 1 工 程 概 况 昆钢大 红山铁 矿溜 破系统 位于 3 8 0 m 中段 ，主要 分 布在 三个分段 ， 即 3 8 0 m卸矿 系统 、 3 4 4 m破 碎 系统 、 3 2 0 m 转运 系统 。卸 矿 系统与破 碎 系统 的混凝 土 已浇灌 完 ， 输 送站 设 在 3 4 4 m变 电硐室 内 ，采用 HD 6 0 A 一 1 4 0 6 D输送 泵 转 载硐室 已开挖完 ， 具备 了浇灌条件 。 转 载 硐室 位 于 3 2 0 m水 平 ， 该硐 室长 2 7 5 m， 设 计 为 三心拱 断面 ， 净宽 8 5 m， 净 高 1 0 8 m 双层 钢筋 混凝 土 支 护 ， 支护 厚度 4 0 0 m m， 混 凝土 强度 为 C 2 5 ， 设 计 混凝 土量 为 5 6 0 m 。由于该硐室 岩石破碎 ， 在开挖 过程 中出现 了大 面积 的片帮 ， 估 计混凝 土浇灌量 不少 于 l 2 0 0 m 。 2 泵送施工方案的确定 3 2 0 m转载 硐室 属高 、 大 断面 硐室 。 支模 采 用满 堂红 脚手架 、 组 合钢模 方式 在 混凝 土浇 灌前 ， 经讨 论提 出 了 三种可行 的输送 施工方 案。 方案一 ： 边墙采用人工分层浇筑 ， 拱顶逐拱浇筑 ， 搅 拌 机安 装在 3 2 3 5 m水平 采 1 胶带 斜井 头部 ，搅拌 好 的 混 凝 土料倒 入手 推 车内 ， 通 过提 升稳 车提 升各 施工平 台 面 ， 边墙 采 用人 工 手 推车 直接 送 人 支好 的 钢模 内 ， 拱 顶 采用人工 铲送入 钢模 内。 方 案 二 ： 搅拌 站 利用 3 4 4 m水 平 的输 送 泵 ， 在 3 4 4 m 破 碎 硐 室采 用 漏 斗 受料 溜 灰 管 自溜 至 3 0 6 m 采 1 胶 带 2 6 - 中国矿 山工程 2 0 0 9 年( 第 3 8 卷) 井 ， 然后 利用 2 m， 的铲 运机 倒运到 胶带斜 井头部 后 续工 艺与方 案一 同 方 案 三 ：采 用 向下 泵送 混 凝 土 ，搅 拌 站 利 用 3 4 4 m输 送泵 ， 输 送管经 电梯井 联道 、 破碎 硐室 、 破 碎 机基础 、 下矿 仓 、 采 l 胶 带斜井 直接 到转载硐 室 内。 方案 一与 方案 二都 是采 用 人工 浇 灌混 凝 土 劳 动 强度相 当大 ， 工 程进 度慢 ， 振 捣 困难 ， 质 量很 难 保 证 ； 方 案 l一采 用泵 送 混 凝 土直 接 进 入 工作 面 ， 劳 动 强 度少 ， 工 程进 度 快 ， 施 工 质 量 也 能 满 足规 范 与 设 计 要求 ， 但 由 于是 下 向泵送 ， 必 须解 决 泵送 过 程 容 易堵 塞 的技术 难题 ，通过 混凝 土泵 送 能力 的验算 ， 如 采 取 一 定 的 措 施 ， 采 用 现 有 3 4 4 m 水 平 的 H D 6 0 A l 4 0 6 D输送 泵， 理论 上能 满 足下 向泵送 混凝 土施工 工艺 的要 求 ， 因此决 定采用 方案三 。 3 混凝土泵送能力验算 泵送混凝土与传统的混凝土施工方法不同 不 但 要 满 足设 计 规 定 的 强度 、 耐 久性 等 ， 还 要 满 足管 道 输送 对混 凝 土搅拌 物 的要 求 即 配管 长度 不 得超 过输 送 泵 的最 大输送 距 离 总压 力损 失 应小 于 混凝 土 泵正常工 作 的最大 出 口压 力 3 1 混 凝土泵 的最大 水 平距离计 算 ( 1 ) 根 据 现场 泵 站 的 布置 ( 见 图 1 ： 转 载 硐室 泵 送 混凝 土布 管示 意 图 ) 及表 1 输 送 管换 算表 可 换算 最 大长度 为 ： ， J = 6 + 2 0 + 3 8 + 7 O + 2 0 + 8 9 + 2 4 5 + ( 3 2 3 5 3 0 6 ) x 5 + 2 0 = 3 4 2 5 m ( 1 ) 输送泵 的理 论计 算最 大输 送 距离 为 3 4 6 5 m( 见 后 式 ( 4 ) ) ， 能 满 足 小 于 或 等 于 输送 泵 理论 最 大 表 1 输送管换算表 图 l 转载硐室泵送混凝土布管示意图 说 明： 向下垂直管 ， 其水 平换算距离等于 自身长度 ； 斜 向配管 时 根据 其水平及垂直投影长度 ， 分别按水平 、 垂直 配管计 算 ： 上 述数据是根据其它类似I_ 程实践经验及厂家提供 的资料。 输送距 离 。 ( 2 ) 因 高差 有 3 8 m， 要 想 泵送 成功 ， 竖井 布管 要 m水 平 满足在最近端泵送的水平管换算长度 L 大于 5 H高 ， 依 靠 水 平 管段 的混 凝 土 摩擦 阻 力来 抵 消 混 凝 土 的 下 滑 力 防止混 凝 土产 生 自流 而导 致 的离 析 。最 近 端 泵送管水 平换 算长度 ： L = 2x 9+ 2 x4 5 +2 O+7 0 +2 0 +l 7 5 5= 22 4 5m ， 5 H 高 差 = 5 x 3 8 = 1 9 0 m ( 2 ) 式( 2 ) 中值能满足 大于或等于 5 H高 差 要求 。 3 2混凝 土泵送 阻力计 算 ( 1 ) 混 凝 土 在 泵 管 内 流 动 属层 流 ， 为 稠 度 较 大 的非 均匀体 ， 泵送 过程 中的泵送 压 力 靠其 中的液 相 物质传递 ， 管 内流速分布为一平矢抛物线 ， 混凝土 在 水平 管 内流动产生 的压 力损 失 AP按经验 公式 ： + K z ( 1 + ) 6 , - ( 2 8 8 + 3 8 8 ( + ， U U， 第1 期 王道平等 ： 高落差远距离泵送混凝土施工技术生产实践 。2 7 0 3) x1 0 5) x O 9 ：1 9 6 2 2 P1T I 式 中 ： 长 水平管 的压 力损 失 ， P a m； 尺 输送 管半径 m； ( 3 ) 道 口堆放 材料 ， 采 用 2 m 的铲 运机进行 二次倒运 。 4 2管路布 置 ， 粘着 系数 ， K l = ( 3 0 0 0 1 S 1) x 1 0 0 = 2 8 8 P a ； 2 速度系数 ， K z - ( 4 0 - 0 0 1 S J 1 0 0 = 3 8 8 P a ( m s ) ； s 混凝土坍落度 ， 取 1 2 c m； 2 f l 分配 阀 的切 换 时 间与活 塞推 压混 凝 土 时间之 比 一 般为 0 3 ： 混 凝土 在管 内 的平 均 流速 根据 输送 泵 的参数 Q - 6 7 m 3 h 选用 1 5 0 A输送管 得 V = I 0 5 m s ； 混凝 土径 向压 力与轴 向压力之 比， 取 0 9 。 根据式 ( 1 ) 及输 送泵输 出压力 ( 泵 出 E l 6 8 M P a ， 正常工作 压力 l 0 MP a ) 得 ： ， J = P n AP = 6 8 x1 0 q 1 9 6 2 2 = 3 4 6 5 m 3 4 2 5 m( 4) ( 2 ) 按表 2中换算 的压 力损失 ， 应 小于 混凝 土正 常工作 的最 大 出口压 力： JD =l 5 4 x0 1 2 0+1 7 5 xO 1 5 + 2 x005 +8 0 1 +0 2= 2 _ 2 2 MP a 6 8 MP a ( 5 ) 表 2混凝 土 泵 送 的换 算 压 力损 失 根据式 ( 5 ) 中的计算 结果 混凝 土输送 泵按 7 0 的工作效率计算 ， 并考虑到 出口通过一定 的压力挤压 密实 ， HD 6 0 A 一 1 4 0 6 D型 输 送 泵 出 口压 力 为 6 7 MP a ， 能满 足泵送施 工方案要 求 。 4 混凝土泵送施工组织 4 1 施 工设备上料 的配置 混凝 土输 送 泵利用 已有 的 3 4 4 m水平 变 电硐 室 内的输送 泵 ， 由于井下混 凝 土施工 能力有 限， 只需要 采 用一 台强制 式搅 拌机 ， 一 台 自动计 量双 向配 料 机 组 成搅拌 站生产 混凝土，采用 1 m 的铲运 机后 台 上 料 ， 砂 堆放 在 大 件道 调 头 硐 室 内 ， 石 子堆 放 在 大件 道内 ， 水泥堆放在措施绕道内 ， 在搅拌机旁设 一个 2 m 的水池 蓄水 。为确保 正常 泵送 时的砂 石水 泥 的 需要， 须 在 3 8 0 m 中段 内 的废 弃硐室 或断面较 大的岔 ( 1 ) 输送泵设 在 3 4 4 m变 电硐 室 内， 管路 经 3 4 4 m 变 电硐 室一 电梯 井 联 道一 破 碎硐 室 一 破 碎机 基 础 ( 下 矿仓 、装 载硐室 ) 一 采 1 胶 带斜 井一 采 l 胶带 斜井 头部一转 载硐室一 已支好 的钢模 内。 ( 2 ) 管路 布 置的 原则 是 ： 总 的水 平换 算 长度 必须 小于 输送 泵 的最 大输 送 长度 ， 最近 端 泵管路 水 平换算 长度 ， J 必须大 于垂直段 的 5 H 高 总的管路 压力损 失 必须小 于混凝 土泵 的出 口压力，经验 算能 满足使 用 ( 3 ) 水平 管路 可 固定 在槽钢 支架 上， 竖井段 需搭 设 脚手 架 ， 井 口上 方设 一 钢 架 封 口盘 ， 输 送 管 采用 管 卡并辅 以稳 绳 固定在 脚手 架上 ； 由于水 平段 转 竖 井段 受泵 送 时混凝 土 流动产 生 的反作 用 力 比较 大 ， 可采 用焊 接方 式 固定在钢 架 封 口盘上 ， 而 竖井段 转 斜井 段 因混凝 土输 送改 变方 向 ， 振 动 与摆 动 的幅度 比较 大 拐角 处 采 用锚 杆 固定 ； 转 载 硐室 采 用 独立 的脚 手架 固定 泵管 。 主要 是 防止 泵管振 动 与摆 动 时 带动 支模 用 的满堂脚手 架 。 ( 4 ) 在 3 4 4 m 破碎 硐 室 至下 矿 仓 的 弯管 上设 一 排 气 阀 当竖 井 段 管 内有 空 气段 时 ， 先将 阀 门打 开 泵送 排气， 待 阀 门内有 水 泥浆排 出时关 闭 阀门 ； 在 竖 井 可设 一环 形 管 ( 采用 四根 9 0 。 弯 管 组 成 ) ， 可最 大 程度 减少 由于 混凝 土 自重而 产生混 凝 土离 析 ： 输 送 管 由远 及 近 布置 管道 布 置 确保 横 平 竖 直 ， 尽量 减 少弯管 ， 斜 向转 向时采用 4 5 。 弯管， 以减 少泵送 阻 力 ； 出 口端设 一软 管 主要是 浇灌混凝 土时移 管方便 。 4 3混凝 土的泵送 与浇筑 4 3 1 混 凝 土 的 泵 送 ( 1 ) 首先 对输 送泵 按操 作 规程进 行 开 机全 面检 查 ， 然后 对 管 路 的 支撑 稳 固情 况 、 管 路 安 装 布置 进 行检查 ， 符合要求 后才能启 动泵机 。 ( 2 ) 泵 水 ： 当泵 机 运转 正 常 后 在 搅拌 机 加 水 注 满料斗， 开 始泵水 湿润 管路， 待泵 管末端 出水 时， 停 止 泵送， 在泵水过程 中应 检查管路 畅通情 况及密封情况。 ( 3 ) 泵砂浆： 搅拌 2 m 左右的同配比砂浆( 或 l ： 2 水 泥砂浆) ， 然后泵 送水泥 砂浆润管 ， 开 始时要慢 速均 匀， 并 沿管 路 布置 路 线 观察 管 道 的振 动 、 摆 动 情 况， 防止暴管及管卡脱落， 发现问题立即处理。 ( 4 ) 泵 送 混凝 土 ： 首先 按 8 0 石子 配 比进 行试 送， 泵送 时检 查油泵 的温 度及泵 送压 力表是 否异 常_ 然后逐渐加石子到设计配合 比进行正常泵送。 2 8 中国矿 山工 程 2 0 0 9 年( 第3 8卷) ( 5 ) 泵水 清洗 ： 当泵送 结 束后 ， 打 开料 斗门 放 出 斗 内余 料 ， 卸下 料 斗 口锥管 ， 并 清洗 干净 反泵 点 动 排 除缸 内混凝 土余 料 用水 冲洗料 斗， 在锥 管 内装一 个 纸质 水 泥袋 、 一个 海棉 塞 、 一个 清洗 活 塞 ， 接 上锥 管并将水 洗 法兰接 上输 送管 道， 打开 总 阀 ， 关上 洗 车 阀， 开水 泵直 到海 棉 塞从 前端 冒出， 停 止 泵送 。泵送 结束后， 对泵机进行清洗 、 检查， 并做好维护保养工作。 4 3 2 混 凝 土 的 浇 筑 ( 1 ) 转载 硐室 的边 墙 混凝 土 按从 下 往上 分层 浇 灌 ， 每 层浇 灌 高度 不得 大 于 3 m， 首先 搭 设脚 手 架 至 硐 室拱顶f 这 部分 的脚 手架 不能 与满堂 脚手 架相 连) ， 输 送 管顺 路 接 至 拱 顶 ， 采 用 漏 斗受 料 ， 溜 灰槽 白溜 至边 墙钢模 内。 ( 2 ) 拱 顶采用 分段浇 灌 每段 长度 不得 大于 6 m 每 段浇灌 时 拱顶 二边 采用 5 m长 的软 管均 匀 分料 封 拱时拱 顶设 观察 孑 L ， 当 观察孔 有水 泥浆 流 出 马上 堵 塞 观察 孔 ， 并 估算 剩 余 的泵送 量 ， 并 通 知泵 机 点 动泵 送 ， 直 到拱充 填密 实。 ( 3 ) 由于两端墙的拱顶部分是与拱顶一起浇灌 的， 为确保 浇灌 密 实， 可用 一输 送管 直 接接 到端 墙 边， 并 用 锚杆 固定在拱 顶最 上方f 不能 固定在 拱顶 钢筋 上) ， 输送 管不 予 回收， 直接 浇入 混凝 土 中， 在 浇灌 过程 中， 必 须敲打钢 模 ， 检 查泵送 混凝 土的填 充是否 密实 。 4 - 3 3 泵送过程 中应 注意的 问题 ( 1 ) 严把 材料 关 ， 特别 是 砂石 必须 符 合要 求 ， 石 子 粒 径 太 大或 级 配 不 符合 要 求 很 容 易堵 管 ， 砂子 太细或 含 泥量 太大 ， 混凝 土 容易 离析 最 终导 致 管路 堵 塞 。 ( 2 ) 在 混凝 土浇灌前 ， 必须做好充分准备 ， 防止 待 机 或 停 机 时 间过 长 ， 因故 较 长 时 间停 机 时 ， 为 防止 凝 固 ， 须每 4 5分钟 开泵一 次 ， 反 泵 2 3个行 程 ， 当 停 机时 间超 过 3 0分钟 以上 时， 必须将 混凝 土从 泵 和 管路 中清 除 出来 。 ( 3 ) 由于 是 高落 差 的泵 送 混凝 土 ， 在 开 始 泵 砂 浆 和最 后 洗 管 时 容 易 发后 堵 管 ，当 泵送 发 生 异 常 时 ， 泵机 手应 根据 泵送 压 力 、 泵送 声音 、 泵 管 的振 动 幅 度等 及 时 准确 判 断 ， 同 时放 慢 泵 送 进 度 ， 当泵送 压 力上 升 较 快 时 ， 立 即按 堵 管 处理 ， 迅速 找 到 堵 管 位置 进 行 排 除处 理 ， 不 能 采 取 “ 正 泵 、 反 泵 ” 的方式 进 行处 理 ( 4 ) 由于泵送 前后 有润 管及洗 管用 的砂 浆 这 部 分砂 浆不 能直 接 浇人钢 模 内 ， 润管 用 的砂 浆立 外模 方 式 浇 人超挖 部 分作 分 回填料 ， 前 期 洗管 部 分 的混 凝 土 也可 浇入 超挖 部 分 的外模 内 最 后 阶段 的较 稀 的洗管 混凝 土可废弃 不用 。 5 结语 ( 1 ) 在矿 山井下工程 中 ， 由于 受作业 条件的限制 ， 混 凝土 施工 劳动强 度 大 、 进 度慢 ， 在 确 定施工 方 案和 施 工工 艺时 。 应尽可 能采用 新工 艺 、 新 方法 。 ( 2 ) 转载 硐室 采用 泵送 混凝 土， 成功 实现 了向下 3 8 m、 水 平 | 0 0 m泵 送施工， 泵送 施工 质量 好 、 进 度快 ， 如 采用 人工 浇灌 估计 需 9 0天 以上 ， 泵送 只用 了 4 5 天 就完 成 任 务 ，提前 按 节 点 网 络 计划 完 成 施 工 任 务 受 到业 主 的好 评 ， 取 得 了较 好 的 经 济效 益 与 社 会 效益 。 ( 3 ) 在确 保混凝 土 强度 与质 量 的前 提 下， 如 何改 善 混 凝 土 的 和 易性 获 得 良好 的可 泵 性 ， 并 熟 练 掌 握 泵 机操 作技 术，对泵 送施 工方 案尽 可能 进行 优化 设 计等取得的经验， 对 于类似工程施工具 有参考意义 。 【 参 考文献】 【 1 】 G J T 1 0 9 5 混凝土泵送 施工技术规程【 S 】 北京 ： 中国建筑 工 业 出 版社 1 9 9 5 f 2 1 江正荣 建筑施工计算手册【 M】 北京 ： 中 国建筑丁业 出版 社 2 0 01 3 1 赵 志缙 赵 帆 混凝 土泵送施 工技术【 M 】 北 京 ： 中国建 筑 T 、 l 出版 社 1 9 9 8 软硬 程度 不 均匀 难磨 与 过磨 离子 是 影 响选 矿指 标 的主要 因 素 ， 认 为通 过改造 选矿 工艺 流程f 中矿 连生 体返 回再 磨 ) 与药 剂 制度 ( 处理 矿 石泥 化 现象 ) 寻求 适 合 矿 石 特 点 的浮 选 方 案 ， 成 为 铜 矿 峪 选 矿 指 标 得 到 进 一 步 提 高 的 主要 措 施 ， 将 创 造 可 观 的 经 济 效 益 。