超高层建筑混凝土泵送施工工艺探讨

汤 凯

(中铁三局集团建筑安装工程有限公司，山西 太原 030006)

超高层建筑混凝土泵送施工工艺探讨

汤 凯

(中铁三局集团建筑安装工程有限公司，山西 太原 030006)

对超高层建筑混凝土泵送施工技术加以分析发现，不仅仅要围绕高强混凝土的配合比设计、原材料的选择方面考虑，还要从混凝土泵送的过程中的一些施工工艺进行考虑。

超高层建筑，泵送，施工工艺

超高层建筑混凝土泵送技术一般指泵送高度在200 m以上的现代混凝土的泵送技术，因为这其中所需要的混凝土强度等级较高、粘度较大，导致泵送阻力变大，泵送压力变高，以至于泵送的施工工艺变得尤为困难，所以不断地对超高层建筑混凝土施工工艺技术进行研究，对于提高施工效率以及工程质量都具有相当大的经济意义和实用价值。

1 混凝土性能

1.1可泵性

混凝土的可泵性就是指刚拌好的混凝土在泵压下沿着运输管道流通的稳定程度以及难易程度的特性，其中主要的表现方面为内聚性以及流动性。

内聚性指的就是拌合物的抵抗分层离析能力，就是说在压力的作用下或是在震动的状态下，混凝土拌合物的骨料与浆体不易发生分层现象，可泵性的提高，能使得混凝土在泵送的过程之中有着更好的流动性、不离析、阻力较小、不易泌水并且不会堵塞管道等性质。流动性就是指混凝土拌合物在外加的屈服应力或是重力的作用下产生了流变特性的能力，流动性的提高就更有利于混凝土的泵送[1]。

对于混凝土可泵性的评价，最主要的就是衡量内聚性以及流动性的影响因素。而影响混凝土流动性的几个常规的主要评价指标有塌落扩展度、倒置时间、含气量、T500和V形漏斗时间，而其中主要影响内聚性的指标就是压力泌水率以及塑性粘度。

1.2原材料

结合过去大量的实验以及实际的工程应用加以总结，笔者认为要想制备自密实高强度高流态低粘度混凝土要满足水泥P.O42.5,28 d强度不宜小于53 MPa(强度不宜大于C80)；粉煤灰Ⅰ级矿粉S95级以上；微珠粉掺量不大于10%，球形颗粒最好超过95%，需水量比尽量小于88%；硅灰含量不宜小于90%，活性最好不小于110%，比表面积大于15 000 m2/kg；中砂含泥量不宜大于3%，细度模数2.5～2.8，0.3 mm以下累计筛余量不能小于3%；碎石减水剂最大粒径不大于20 mm，含泥量不大于0.5%与水泥适应性良好，保证3 h不损失[2]。

2 布置管道

2.1原则

管道布置的基准点在水平与垂直管道的转点处，而不是在泵口，基准点位置的确定以及它的高度是要在布置管道之前就要找好的，基准点的泵管必须要完全的刚度固定。

在基准点的高度及位置确定好以后，水平方向上的管道布置要遵循等高的原则，也就是说，与基准点的高度保持在同一个水平面上，如若不然水平方向上的管道很容易发生震动从而造成爆管或者是密封圈被破坏，这是由于靠近泵口的水平阶段管道的内压力最大。

水平方向上所布置的管道长度尽量不要小于泵送垂直高度的1/4，混凝土泵送多为脉冲式压力泵送，中间存在很多空档间隙，水平方向上的长度更有利于减缓垂直方向上的重力压力对于设备正常运行的影响。

布置管道先是由基准点出发，然后向两端延伸，为了确保同一平面上的管道均处于水平状态，避免由于长度的不适合而导致接管，影响工程进度，要遵守先布管再固定的原则。

在盘管试验中可以发现，泵送距离的变长会导致泵送压力的变大，对泵的要求也会变高，与此同时过长的泵送距离会使得混凝土拌合物的性能损失变大，所以管道布置应采取最短距离法，如果弯头处的压力过大，大于水平管道，就要尽可能的减少弯头，特别是小于90°的弯头。

2.2注意事项

在距离泵车5 m左右或是在水平的第一个弯头以前，需要浇筑一个1 m3～2 m3的混凝土块用来固定输送管道，它能够吸收泵送混凝土流动时的一些反作用力，在一定程度上减少管道输送中的振动。

超高层建筑混凝土泵送的时候不建议铺设一层缓冲层，满足1/4即可，如果增加铺设缓冲层，则会使洗泵的工作变得尤为困难，不但影响管道的清洁，还会影响施工工期。

3 泵管的固定

在泵送超高层建筑混凝土的过程中，泵管将会受到巨大的摩擦力以及由于高压拖泵而造成的冲击和振动，如果优化泵管的固定方案，能够在很大程度上减少泵管由于振动和冲击而造成的混凝土泵送系统的压力损失，增强混凝土在泵送时的施工效率。

例如，对于某工程项目最近阶段泵管固定所使用的是三种方案：方案一，竖向泵管加固装置沿层高方向上搭设通天井字架，水平向泵管加固装置沿楼梯地面上搭设一个通长井字架；方案二，在竖向泵管加固装置楼板预留洞预埋钢筋的主要作用是承托出槽钢钢框，水平方向上的泵管加固装置沿楼地面上搭设通长井字架；方案三，竖直方向上的泵管加固装置核心筒剪力墙内预埋U型螺栓抱箍式泵管加固装置，在水平向泵管加固装置楼板混凝土墩上预埋U型螺栓抱箍式泵管加固装置。

将这三种方案进行对比分析，方案一，技术方面：材料无需加工、搭设现场十分方便。需要一个工时，两个工作人员，需要的人工费用为200×1×2=400元，钢管、卡扣等材料的周转费用为5元，一共需要花费405元。泵管的晃动比较剧烈，对预留孔洞处的结构楼板的安全使用性能也有很大影响；方案二，技术方面：1)需要对材料进行现场拼装。2)在进行主体结构施工的过程中，要在楼板预留洞处预埋钢筋以便于槽钢钢框的固定，槽钢钢框固定泵管，工序复杂。3)在槽钢钢框内安装的橡胶圈精度要求很高。主体结构的施工期间要一个半工时，需要一名工作人员，需要的人工费用为200×0.5×1=100元；橡胶圈的折旧费用每个1元钱，每层用1个～2个，橡胶圈的平均费用为1×1.5=1.5元；槽钢钢框的折旧费用每个5元钱，需要1个；总费用为100+1.5+5=106.5元，对结构的安全基本没有影响；方案三，技术方面：1)U型螺栓抱箍式预埋件现场不需要加工。2)在主体结构剪力墙或者框架柱内预埋PVC套管，用以安装U型螺栓抱箍式预埋件。3)方案比较容易理解，操作也很简单。主体结构施工期间预埋PVC套管需要0.2工时，安装U型螺栓抱箍式预埋件需要0.2工时，需要一个安装人员，人工费用为200×0.4×1=80元；U型螺栓抱箍式预埋件的折旧费用为每个5元钱，每层使用1个～2个，U型螺栓抱箍式预埋件的平均费用为：5×1.5=7.5元；总共需要的费用为80+7.5=87.5元。对于结构安全基本没有影响。

4 工艺

4.1净浆

超高层建筑混凝土泵送要先泵送足够量的净浆，加塞洗净球用于清理泵管中以及管壁中的残留物质。因为一般的洗净球在遇到坚硬物质时容易发生变形，严重的影响了清洗的效果，故建议使用四个或五个浸水的牛皮纸塞子用于隔离砂浆和水，从而减少堵泵的现象。造成堵管的原因多是因为在高压的作用下，大量的沙子聚集在管道的中心，运动速度极快，如果泵送足够方量的砂浆，就会使一些砂浆中的沙子被冲洗干净，从而形成一种水和沙子的混合介质，不能达到足够的悬浮能力，进而停留在泵管内，其中弯管处是最容易堵塞的地方。

4.2砂浆

在泵送相同强度等级的砂浆时，砂浆的泵送方量要根据泵送的高度进行衡量，在考虑经济性的情况下，砂浆的泵送量至少要充满管道长度的1/2。

4.3混凝土

保障混凝土能够连续工作，混凝土搅拌站供应能力要比混凝土泵的工作能力高出约20%。混凝土泵的输送能力应满足浇筑速度的要求。布置输送管的时候要尽量短、直、没有弯。为了减少阻力和压力损失，管段接头要严，少用锥形管。如果管道向下倾斜，应防止混入空气，避免产生阻塞。泵送前，应先用适量的与混凝土内成分相同的水泥浆或水泥砂浆润滑输送管内壁。而在混凝土泵送过程中，如果需要连接长输送管，亦须先用水泥浆或水泥砂浆湿润接长管段，每次接长管段宜为3 m，如接长管段小于3 m且管段情况良好，亦可不必事先湿润。开始泵送时，操作人员应使混凝土泵低速运转，并注意观察泵的压力和各部分工作情况，待工作正常顺利泵送后，再将转速提高、加大行程，转入正常的泵送。正常泵送时，活塞应尽量采用大行程运转。泵送开始后，混凝土的供应能力要能够保障混凝土泵连续工作，尽量避免中途停歇。在泵送过程中，混凝土泵受料斗内的混凝土应保持充满状态，避免由于吸入空气而形成堵管。在泵送过程中，应注意坍落度损失。坍落度损失过多，会对泵送施工造成很大影响。在泵送过程中，受料斗内应具有足够的混凝土，如果把料斗内剩余的混凝土降低到200 mm以下，会导致混凝土泵吸入空气，导致堵塞。在吸入空气时，应立即反泵将混凝土吸回料斗内，除去空气后再转为正常泵送。应及时清理使用完毕的混凝土泵。清洗用水不得排入浇筑的混凝土内。清洗之前一定要反泵吸料，降低管线内的剩余压力。用要加强养护泵送混凝土浇筑的结构，防止由于水泥用量较大而引起裂缝。如果施工时的温度较高，需将两层湿草袋覆盖在水平输送管上，避免太阳直射，并定期洒水湿润，这样能使管道中的混凝土不会因为吸收大量热量而失水过多，导致管道堵塞。

5 泵的清洗方法

在超高层建筑泵送混凝土的过程中，泵的清洗工艺是十分重要的，这个过程直接决定着下一次施工过程中的泵送效果。泵的清洗主要分为两个方面，一方面是水洗，另一方面是气洗，其中，水洗又称之为正洗，气洗又称之为反洗。但无论是正洗或者是反洗都要在泵口处加设一道液压截止阀。

利用重力达到清洗管道的目的是水洗的主要方式，如果有水平方向的缓冲层，就要将缓冲层管道进行拆除清理，否则容易造成堵管的现象。

水洗与泵送工艺的过程正好相反，如果洗泵环节一旦确定，那么就要开始泵送足够量的同比例砂浆，在砂浆泵送结束以后加塞4个～5个浸过水的牛皮纸塞子，用来彻底清理泵管中所残留的混凝土拌合物的杂质，之后泵送约4 m3的净浆，最后实施泵送水。如果泵口处出现水，要及时关闭液压静止阀，S阀对中，将静止阀打开，利用水的高差压进行清洗。

气洗主要是高压气体在空压机的作用下通过推动海绵球使混凝土拌合物由建筑高层向下推送，回收装置用于接收清洗混凝土。单单利用气洗是很难一次性将泵清洗干净的，这样做不只是施工危险性大，也十分浪费混凝土资源。

6 结语

经过大量的工程实践结果表明，通过合理布置管道、固定泵管、选择正确的洗泵方法等对于超高层建筑混凝土泵送的施工效果更好。

[1] 李路明,陈喜旺,张 莉,等.超高层建筑混凝土泵送施工工艺探讨[J].建筑技术,2016,47(4):335-338.

[2] 谭 健,戴 超,杜福祥，等.超高层建筑全机制砂高性能混凝土研制及泵送技术[J].施工技术,2016,45(18):70-73.

Discussiononconcretepumpingconstructiontechnologyofsuperhigh-risebuilding

TangKai

(ChinaRailwayNo.3ConstructionandInstallationEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

The construction technology to send analysis of the concrete pump in high-rise building, not only to fit around the concrete ratio design, selection of raw materials, considering some construction process but also from the concrete pumping process.

super high-rise building, pumping, construction technology

1009-6825(2017)30-0097-02

2017-08-16

汤 凯(1976- )，男，工程师

TU755

A