南京某大厦结构混凝土超高泵送施工技术381m.docx

南京某大厦结构混凝土超高泵送施工技术
结合工程实际阐述了超高层混凝土的泵送综合考虑泵送设备、线路布置、混凝土工作性能及管内余料混凝土回收等泵送技术，同时介绍了几种特殊情况下的处置方式,对类似工程具有一定的借鉴意义。#
1工程概况
南京大大大厦为钢筋混凝土与钢结构的混合结构体系，核心筒为混凝土剪力墙，外框为组合劲性柱与钢结构梁组成的框架结构，建筑呈三角形,总高度450m,为目前全国第二、江苏省第一高楼。
**大厦混凝土最大泵送高度381m,其中混凝土强度等级最高达到C70o上部结构混凝土总量8m3o由于施工流程为核心筒剪力墙先行，外框架钢结构及混凝土结构以一定的流水节拍搭接施工，因此每层结构混凝土实际分两次浇捣，每一层剪力墙混凝土最大方量约为7m3,外框架劲性柱及楼板混凝土最大方量约为4m3。，随着结构的收缩变化，每一层的方量也逐渐减小。
2泵送设备的选择
随着混凝土泵制造工艺的发展，泵的输送距离已经完全能满足“一泵到顶”的要求。
根据本工程实际情况，垂直向上配管高度约385m。为减少管道内混凝土对泵的反压力,须在地面设置水平管，且水平长度不宜小于垂直管高度的1 / 4,即96m。将垂直高度折算成水平长度，总长约为1636m,即选择的泵的水平输送能力必须大于此长度。据此，我们选择了两台三一公司的HBT9OCH 一 2135D超高压混凝土输送泵（表1）,同时布置了两套同样管道，两台泵可同时泵送.
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在进行超高压泵送时，管道内压力最大可达到22MPa，纵向将产生27t的拉力，必须采用耐超高压的管道系统：
(1) 采用壁厚为9. 5mm以上的超高压管道，保障管道的抗爆能力.
(2) 管道间的连接用螺杆强度级别保证，纵向拉力由螺杆承受，使接头处得到可靠保障。
(3) 带骨架的超高压混凝土密封圈能防止混凝土在22MPa的高压下从管夹间隙中挤出,确保密封长久可靠。
(4) 输送管管径越小则输送阻力越大，但过大的输送管抗爆能力差，而且混凝土在管道内流速慢、停留时间长，影响混凝土的性能，最好选用巾125mm的输送管。
本工程选用125X9. 5mm超高压泵管.
3泵管的布置
3. 1垂直管布置
垂直管的布置既要考虑混凝土施工的便利，又要尽量减小给后续施工造成的影响，综合考虑各方面的因素，确定垂直管的布置：
(1) 设置A、B两路泵管，由于结构在288m以上有较大收缩，288m〜381m高度内混凝土总量仅30m3。因此A路泵管铺设至288m，仅留B路泵管铺设至顶。
(2) 泵管采用U型卡箍固定在剪力墙上。需设U型卡箍的部位在相应位置的剪力墙预埋件上，U型卡箍与埋件焊接，并箍住泵管。
(3) 垂直泵管的平面位置避让开所有井道、管弄井，并选择楼板结构较简单的靠近剪力墙的部位，综合考虑后，选择核心筒内一个楼梯间作为垂直泵管登高位置.
(4) 为尽量减小楼梯梯段板上的开洞面积，泵管竖向布置时，将泵管接头和型卡箍的位置与梯段板的标高错开，可用1m、2m、3m不同长度的泵管交替布置来调节接头及卡箍的位置.
(5) 由于核心筒及外围框架及楼板结构的混凝土均采用此两路泵管进行施工，而核心筒的施工比外围框架结构领先68层，因此，在布置垂直泵管时，每隔6层左右设置一对5mm长的快拆管，用于外围框架结构施工时，将快拆管拆下，向楼层内接出水平管浇筑楼层的混凝土。
(6)为减小首层垂直泵管底部弯管的压力，分别在21层(106. 950m)、39层(194. 750m)和60层(280. 150m)设置缓冲段(60层缓〉中段仅B路泵管设)，缓中段采用4个9弯管组成，有效地减小了底部弯管的压力，见图4。
3. 2水平管布置
(1) 为减少垂直泵管内混凝土对泵的反压力，根据计算须设置约96m长的水平管。限于场地大小，无法满足要求;我们采取增设弯管的方式，铺设水平管82m,弯管5个，弯管折算水平长腐5m水平管长度 127m.

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(2) 泵车停靠于施工道路上，水平泵管从泵车停靠处通过裙房地下室顶板接至主楼核心筒内。水平管的中心标高与泵的出料中心标高持平。
(3) 水平泵管采用U型卡箍固定在地下室顶板上。需设U型卡箍的部位在相应位置的顶上预埋件，U型卡箍与埋件焊接，并箍住泵管。由于裙房地下室顶板有多个标高，因此部分落低的区域须先浇筑一混凝土底座,U型卡箍与混凝土底座固定。
(4) 在泵车出部位设置液压截止阀，用于在混凝土泵送施工过程中对泵车进行维修以及阻止泵管内混凝土回流
4泵送施工控制
超高层混凝土泵送施工控制不仅仅要做好泵送过程的控制，混凝土生产的控制也非常重要。超高层建筑使用的混凝土通常强度等级较高，控制好混凝土的强度和可泵性之间的关系十分重要.
4. 1混凝土品质控制
**大厦上部结构最高的混凝土强度等级达到C70,属于高强度混凝土，其具有初凝时间短、凝结速度快、流淌性好、粘度大等特点，为保证高强度混凝土的泵送要求，需要处理好以下几个问题：
(1) 水泥用量必须同时考虑混凝土的强度和可泵性，在保证强度的前提下适当减少水泥的用量，可以降低混凝土的粘度，减少泵送的阻力。同时，外加剂及外掺料的合理使用也能减少部分水泥的用量
(2) 粗骨料粒径不宜过大，防止因管道内压力过大产生离析.同时应避免使用扁平的石子,以免影响混凝土的和易性。
(3) 超高层泵送的坍落度控制比普通的泵送作业稍大，且须考虑到混凝土运输途中的坍落度损失，在夏天高温时尤需注意.但也不宜过大，防止产生离析。对于普通混凝土，到达现场的坍落度宜在18〜20cm，对于高强度混凝土，到达现场的坍落度宜在22〜24cm。
4. 2泵送过程控制
超高层混凝土的泵送过程控制应该是贯穿每一次混凝土泵送施工全过程的控制，从开泵前的润管到最后的余料回收和泵管清洗,每个步骤都必须严格控制，保证每次混凝土泵送的顺利。
(1) 压送前用水湿润泵的料斗、泵室、输送管道等与混凝土接触的部分，无异常后方可采用水泥砂浆润滑压送。
(2) 润管的砂浆采用与随后浇筑的混凝土相同的配合比，即除粗骨料外其余成分均相同，以保证随后泵送混凝土的强度等级。尤其是对于高强混凝土(C60、C70)，其使用的外加剂不同于普通混凝土，且试验证明本工程高强混凝土使用的聚羧酸外加剂与普通混凝土使用外加剂混用时，将会产生凝结效应，使得混凝土迅速凝固，造成堵管，因此用相同配合比的砂浆润管能有效避免此情况的出现。
(3) 开始泵送时泵机应处于低速运转状态，注意观察泵的压力和各部分工作情况，待顺利泵送后方可提高到正常运输速度。
(4) 由于本工程在场地内不设搅拌站，在高强混凝土浇筑过程中，若混凝土供应中断超过5min，为防止泵管内混凝土凝固造成堵管，每隔5min开泵一次。
(5) 一次施工多个强度等级的混凝土，尤其时同时施工高强混凝土与普通混凝土时，先泵送高强混凝土，施工完成后，先用清水彻底清洗泵管再用与普通混凝土配合比相同的砂浆润管，然后泵送普通混凝土。
(6)普通混凝土泵送时，泵液压系统的最大工作压力为22〜24MPa (381m),高强混凝土略高，约为24〜25MPa (C60, 351m)。
5余料回收及泵管清洗
超高层泵送混凝土的余料回收及泵管清洗是个不容忽视的问题。混凝土余料回收处理不当，不但造成浪费，还会对环境造成影响；泵管清洗不到位，会影响泵管的重复使用。
本工程采用直接水洗的方式，泵送多高，水洗多高，既解决了余料回收的问题，又达到了清洗泵管的效果。
(1) 在每次混凝土泵送时，将泵管内的混凝土量计算在内.
(2 )将最后一斗混凝土泵入管内后,关闭液压截止阀,在料斗内加入0. 5〜0. 7m3与混凝土配合比相同的砂浆，打开截止阀，将砂浆泵入管内,作为封闭隔离层。
(3)关闭液压截止阀，在料斗内注满水，打开液压截止阀,利用高压水将泵管内的混凝土泵至操作层，直至泵出砂浆停止。
(4) 再次将液压截止阀关闭，将混凝土泵车至截止阀间一段泵管拆除，打开液压截止阀，利用重力将水排出泵管
通过直接水洗技术,本工程共节省混凝土860m3，且由于没有剩余混凝土，避免了余料的处理，同时将余料回收和泵管清洗结合在一步完成，节省了工作量，降低了施工成本。
6特殊情况处理
6. 1堵管的处理
发生堵管情况时，首先采用正反泵点动及人工敲打堵管部位，若无法解决，则需要拆卸泵管进行清理。在拆卸泵管前，先关闭液压截止阀，泄压后将堵塞的泵管拆下，清除堵管中的混凝土，接好管道，开启液压闸阀再继续泵送
6. 2混凝土无法连续供应的处理由于场地限制，在现场不设混凝土搅拌站，搅拌站l罡巨工地现场约9km.当由于拌站原因或者交通因素而无法连续供应时，为防止泵管内混凝土出现泌水、离析，每隔5min开一次泵,供应中断超过1h后，用高压水将泵管中的混凝土泵出，待混凝土恢复供应后重新泵送。
6. 3机械故障的处理
本工程采用两台的HBT9OCH 一 2135D超高压混凝土输送泵，既可同时工作,也可单独作业。当一组出故障时可切断该组，另一组仍维持50%的排量继续工作。若泵车出现无法工作的机械故障时，先关闭液压截止阀，防止混凝土倒流。然后对机械进行维修。若预计维修时间超过一小时，则必须对泵管进行清洗，将管内混凝土清出，防止整套管路系统报废。具体做法是:在泵管顶部放入一高分子清洗球，直径与泵管内径相同，起隔离作用;拆下液压截止阀与泵车连接的一段泵管，打开液压截止阀；向泵管内注水，利用混凝土自身重力及水压力将泵管内混凝土清出，待故障修复后再施工。
7结语
从本工程381m高度的混凝土成功泵送施工来看，超高层泵送施工有几点关键：（1）泵送设备的泵送能力和可靠性能要满足工程的要求。设备的泵送能力是超高层泵送成功实施的基础，而可靠性则是提高施工质量和施工效率的保证。
（2）合理布置泵管。在满足泵送要求的前提下，尽可能减少布管长度.在场地条件允许的情况下，尽量减少弯管的数量，减小混凝土在泵送时候的阻力。
（3）优化混凝土配合比。