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1、超高层建筑泵送系统清洗及余料处理技术 高辉 李享 王丙泽 王洪彬 望鑫垚 中国建筑第八工程局有限公司天津分公司 摘 要： 以天津周大福金融中心工程为载体, 针对超高层建筑核心筒竖向结构领先于水平结构施工, 筒内外施工步距不一致, 致使混凝土浇筑次数多, 混凝土泵送系统的管道清洗将产生大量废水、余料, 对生态环境存在较大的影响。通过对超高层建筑泵送系统清洗及余料处理施工技术的创新, 大大减少了水资源的利用, 并降低了废渣水的排放, 降低了施工成本, 实现了绿色施工。关键词： 高层建筑; 泵送系统; 清洗; 余料处理; 绿色施工; 施工技术; 作者简介：高辉, 工程师, E-mail:收稿日期：2
2、017-07-06基金：中建八局科技资助 (2014-01) Construction Technology of Pumping System Cleaning and Residual Material Treatment in Super Tall BuildingGAO Hui LI Xiang WANG Bingze WANG Hongbin WANG Xinyao China Construction Eighth Engineering Division Co., Ltd. (Tianjin) ; Abstract： The vertical structure construc
3、tion of the core tube of super tall building is ahead of the horizontal structure construction, and the inside and outside construction step spacing is inconsistent, resulting in increasing of concrete pouring times, pipeline cleaning, and the large amount of waste water and surplus material, which
4、have a great influence on the ecological environment. This paper takes Tianjin CTF Financial Center project as an example, the innovation of the pumping system cleaning and residual material treatment technology reduces the utilization of water resources, the discharge of waste water, and constructi
5、on cost, which realize green construction.Keyword： tall buildings; pumping system; cleaning; residual material treatment; green construction; construction; Received： 2017-07-061 工程概况天津周大福金融中心工程建筑高度 530m, 地下 4 层, 地上 100 层, 型钢混凝土核心筒高 471.15m, 采用 C60 混凝土 (见图 1) ;外框型钢 (钢管) 混凝土框架柱高 412.535m, 采用 C80, C60
6、混凝土, 其中 C80 混凝土泵送高度为 291.15m;核心筒内外水平混凝土结构设计高度 462.05m, 采用 C30 混凝土, 塔楼地上结构混凝土浇筑总量约 12 万 m。本工程塔楼混凝土结构平均泵送高度约在 450m。通过对国内类似超高层建筑混凝土泵送系统清洗方法及余料处理分析和研究, 结合本工程泵送次数多、清洗管路长、产生余料废水多的特点, 创新思路, 在混凝土泵送系统清洗中采用圆柱状牛皮纸+砂浆+水的方式清洗泵管;自行设计了一套由废料收集池、砂石分离机、一级沉淀池、二级沉淀池、三级沉淀池、清水储存池组成的超高层混凝土泵送余料处理系统, 有效解决了清洗的废水对周围环境污染、废水外运等
7、问题;清洗的废渣水通过处理、沉淀, 使砂、石、水都能进行重复利用。图 1 天津周大福金融中心总体效果 Fig.1 Effect of Tianjin CTF Financial Center 下载原图在混凝土泵送系统清洗实施过程中, 解决了传统水洗+水气联洗的方法在清洗过程中易出现堵管、混凝土余料产生多、废水废渣量大等问题, 减少了废水、余料通过混凝土罐车外运而产生的能源消耗及环境污染并减少了废料运输费用的投入;通过混凝土余料处理系统的处理, 分离出的砂石可用作其他工序, 废水经过三级沉淀后存储至清水池, 重复清洗泵送系统使用, 效果明显, 有明显的社会效益和经济效益。2 混凝土泵送系统清洗技
8、术2.1 技术工艺原理采用超高层建筑混凝土泵送系统清洗技术, 在即将清洗混凝土泵送系统时, 将混凝土泵管内先顶入少量低强度砂浆, 随后关闭液压截止阀, 将 3 个圆柱体牛皮纸隔水层塞入混凝土泵缸体内, 利用牛皮纸韧性高、遇水微膨胀的特点, 圆柱体牛皮纸能与混凝土泵管管壁紧密贴合;在混凝土泵内注入清水, 启动混凝土泵并将液压截止阀开启, 利用混凝土泵推动清水、圆柱体牛皮纸、低强度砂浆、混凝土, 最终将泵管内的混凝土顶送至浇筑面。顶送泵管内有剩余混凝土时要精确计算剩余量, 泵管内剩余混凝土要略大于浇筑面待浇筑混凝土量, 待浇筑面混凝土浇筑完成将泵管内剩余的砂浆、圆柱体隔水层顶出至料斗容器中, 直至
9、布料机泵管内出清水即停止泵送并关闭液压截止阀 (顶至料斗容器中的砂浆、废水利用塔式起重机吊至废水收集池进行处理) ;打开混凝土泵料斗下部放灰口, 开启液压截止阀将泵管内废水通过重力回流至混凝土泵车内, 通过混凝土泵下部放灰口回流至废水收集池, 完成混凝土泵送系统的清洗工作。2.2 实施要点2.2.1 隔水层制作隔水层采用牛皮纸制作, 制作尺寸为 300mm 长, 直径 150mm。制作时, 整张牛皮纸折叠成 300mm 宽, 由 2 名工人共同完成牛皮纸的卷圆处理, 从而确保卷成的牛皮纸隔离层密实。制作完成后, 采用3mm 麻绳纵横向绑扎牢固。2.2.2 洗泵砂浆制备洗泵砂浆采用 12.5 水
10、泥砂浆, 砂浆的数量应根据需要清洗泵管的长度进行确定, 一般在混凝土泵管内充盈状态下 56m 即可。因砂浆所用数量较少, 现场可备有袋装预拌砂浆, 经过加水搅拌后即可使用。2.2.3 混凝土泵送系统清洗混凝土泵送时, 严格控制现场混凝土用量。泵管内的混凝土量与现场实际所用混凝土量做对比, 当现场浇筑部位的所需混凝土略小于泵管内混凝土量时即停止浇筑混凝土。泵管内的混凝土要输送至现场浇筑面, 从而减少泵管内的混凝土剩余量。在混凝土输送泵料斗内注入砂浆, 将砂浆输送至混凝土泵管内 56m, 并关闭液压截止阀;在混凝土输送料斗内的泵管中塞入 3 个牛皮纸隔水层。然后由清水储存池中向混凝土泵料斗内注入清
11、水, 随即启动混凝土泵并开启液压截止阀。由水推动牛皮纸隔水层、砂浆隔离层, 将泵管内混凝土顶至混凝土浇筑面。混凝土浇筑完成后, 将泵管内剩余的混凝土、砂浆、牛皮纸隔水层顶入预先放置在平台上的料斗内, 直至泵管内出清水即停止混凝土顶升工作并关闭液压截止阀。将混凝土泵车料斗底部打开, 此时开启液压截止阀, 靠浆水自重将管道内的水排入废渣水储存池中, 完成混凝土泵送系统的第 1 次清洗。关闭混凝土泵料斗底部, 再次向混凝土泵料斗内注水, 打开液压截止阀, 将清水顶升至最高处, 当布料机出口出水后即停止顶升并关闭液压截止阀。将混凝土泵车料斗底部打开, 开启液压截止阀, 将降水排入废渣水储存池, 从而完
12、成混凝土泵送系统的全部清洗工作。将平台上储存顶升余料的料斗利用塔式起重机吊运至地面并倒入废渣储存池中, 进行砂、石分离, 重复循环使用。3 混凝土余料处理技术3.1 技术工艺原理超高层混凝土泵送余料、废水处理技术, 主要由废水收集池、砂石分离机、三级沉淀池、清水储存池等组成。在废水收集池中安装搅拌装置, 防止混凝土余料、水泥浆等杂物沉淀, 通过管道与砂石分离机相连;砂石分离机将混凝土余料分离成砂、石和水泥浆, 砂、石分离出装入容器用于其他工序施工, 水泥浆通过管道流入一级沉淀池, 在一级沉淀池初步沉淀后采用水泵将沉淀池中上部的水抽入二级沉淀池内继续进行沉淀, 将二级沉淀池中沉淀完成的水采用水泵
13、抽至三级沉淀池, 三级沉淀池沉淀完成的水通过水泵抽至靠近混凝土泵的清水储存池中, 以备混凝土泵送系统清洗重复使用。如图 2 所示。3.2 实施要点3.2.1 余料废水池余料废水池选择用 3mm 厚的花纹钢板作为池底和池壁, 收集池外侧采用10 作为龙骨, 龙骨的设置间距要根据收集池的容积进行计算确定, 但最大间距宜1 000mm。为确保余料废水池内的废水、废渣能通过重力自流, 在废水收集池的下部采用10 焊接承载平台, 承载平台立杆的间距及布置方式通过计算确定。废水收集池承载平台的上表面要与砂石分离机的进水口平齐或略高于砂石分离机进水口。在废水收集池底部设置300mm 输水管, 为了控制废水流
14、速, 以便与砂石分离机的处理能力相匹配, 在管道中间设置涡轮蝶阀。图 2 混凝土泵送系统余料处理工作原理 Fig.2 Working principle of residual material treatment of concrete pumping system 下载原图为防止废水收集池中沉淀, 在收集池内安装废水搅拌装置, 搅拌装置的位置、数量根据废水收集池的面积及容积进行确定, 确保搅拌装置工作时能充分带动收集池内的废水、废渣。3.2.2 砂石分离机砂石分离机根据处理量及其他相关技术参数, 在市场上选择购买。在砂石分离机下部需要采用10 焊接承载平台, 承载平台立杆的间距即布置方式根
15、据砂石分离机的荷载及运行荷载通过计算确定。砂石分离机承载平台的高度根据一级沉淀池的上口高度确定;在砂石分离机泥浆出口处焊接300mm 钢管与一级沉淀池连接, 能使分离出的水泥浆顺利流入一级沉淀池。在砂石分离机的砂、石出口位置分别用 3mm 厚花纹钢板焊接一个存储箱, 存储量控制在 1m 左右;存储箱下部开设直径 5mm 孔眼作为沥干分离出砂石中水分用。3.2.3 三级沉淀池混凝土余料处理系统中共设置 3 个沉淀池, 单个沉淀池的容积根据单次洗泵最大废水产生量进行确定。3 个沉淀池高度顺序为一级沉淀池高于二级沉淀池, 二级沉淀池高于三级沉淀池, 沉淀池之间的高差为半个沉淀池的高度。沉淀池之间采用
16、 300mm 钢管进行连通, 钢管中间位置设置涡轮蝶阀。在上一级沉淀池的废水初步沉淀后, 打开涡轮蝶阀, 依靠废水自重通过输水管道流入下一沉淀池中继续进行沉淀, 待 2 个沉淀池中的水达到统一平面时, 关闭涡轮蝶阀。设置涡轮蝶阀输水装置能有效降低沉淀池之间倒水所用水泵时间, 节约能源、提高工效。如图 3 所示。图 3 沉淀池之间输水装置工作原理 Fig.3 Working principle of water conveyance device 下载原图3.2.4 清水存储池清水存储池是用于存储经过三级沉淀的水, 用于循环洗泵。清水存储池同样采用 3mm 厚花纹钢板进行焊接, 水池的大小根据单次洗泵最大用水量进行确定, 水池龙骨采用10 焊接加固。在清水存储池内置潜水泵, 潜水泵设置的数量及功率要与洗泵过程中的用水速率相匹配。4 实施效果天津周大福金融中心工程采用混凝土泵管清洗处理系统, 利用砂石分离机将清洗泵管剩余的混凝土及废水分离成砂、石和水泥浆。分离出的砂
