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1、超高层混凝土泵送技术研究超高层混凝土泵送技术研究 - 建筑技术建筑技术商品砼采用泵送施工已广泛用于建筑工程中，但对于高度大于 300m的超高层泵送，因泵送压力过高，所用砼强度高、粘度大，泵送尤其困难,给泵送施工带来一系列有待探讨的技术难题。随着泵送砼的普及推广和迅猛发展，不断研究高强度砼的超高层泵送技术，对于提高超高层建筑施工质量及施工效率具有相当的实用价值和经济意义际金融中心主楼 88 层、高 420m，是世界第五、亚洲第二高楼。其砼泵送最大高度 408m，对施工安全、可靠性、环境保护和自动化程度要求都高，为保证工程质量和结构强度主楼全部采用C60 砼，这些对砼输送设备提出了严峻的挑战。为此
2、在砼配方上也采取了一些有利于泵送的措施，并将搅拌站建在工地内、距砼泵约300m，保证砼在 20min 内到达浇筑面，减小坍落度损失。此工程每层砼用量约 240m3，分两次施工，采用两台三一重工的HBT90CH-2122D 超高压砼输送泵，同时布置了两套同样管道，两台泵可同时泵送。在 400m 高度的泵送过程中砼泵液压系统的工作压力为 2425MPa，砼出口压力 16MPa，每分钟换向 1011 次，输送量约 40m3/h。2 设备状况2.1HBT90CH 砼泵2.1.1 技术特点 1)双动力结构 为确保施工过程的可靠性，整机动力采用两台柴油机分别驱动两套泵组。应用双动力功率合流技术，平时两套泵
3、组同时工作，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，避免施工过程中断造成损失。 2)全自动高低压切换 液压系统高低压泵送模式切换过程全部由计算机控制，只需按 1个按钮就在瞬间完成切换，不需停机，没有污染。 3)高压砼活塞 由于泵送最大高度达 408m，管道内的砼对砼活塞反压极大，针对这一关键工况特点，采用增强聚氨脂材料开发了适应超高层泵送结构的高压砼活塞。4)眼镜板、切割环 液压系统高低压泵眼镜板的反推力，导致密封失效，而这一对耦合件间的密封性是保证超高层泵送的关键。HBT90CH 砼泵通过优化S 管的流线减小反推力，同时采用高预紧力技术使切割环与眼镜板紧密贴合，保证可靠
4、密封。 5)水洗 在 408m 超高层泵送中 HBT90CH 砼泵仍然沿用泵送多高、水洗多高这一具有传奇色彩且创造了水洗最高世界纪录的技术，砼的浪费减至最低程度，整个工程可节省砼 2640m3，折合港币 190 万。此外由于没有剩余砼，减轻了渣土处理及管理的负担，降低了施工过程的工作量和成本。 2.2 辅助设备 配合工程要求配套设计了布料半径为 32。5m 的无尾拖自动爬升布料杆，其主要参数 布料半径(m)32.5塔身高度(m)31 爬升方式自动连续爬升爬升速度(m/s)0.5 整机功率(kW)30 整机质量(t)24 布料杆用 4 个液压马达减速机组驱动，通过齿轮齿条带动布料杆及支撑框交互上
5、升而实现整机自动连续爬升，整个爬升过程可由 1人操作完成。由于建筑结构的限制，布料杆的支撑跨距最大达10m，最小只有 3.5m，三一重工为此专门设计了大跨度变幅横梁。 2.3 输送管 在泵出口布置了 100m 水平管、90弯管 4 个、45弯管 1 个、15弯管 2 个；在高 140m 的 32 楼层，布置了 30m 水平管、90弯管 3个；在高 200m 的 45 层布置 90弯管 2 个；在高 240m 的 55 层布置90弯管 2 个；然后一直往上，整套管道包括布料机塔身外露 10m、臂长 32m、弯管折算 44m，全长 622m。直管两端都用刚性支撑固定牢靠。 3 泵送施工技术关键 超
6、高层建筑砼泵送施工存在诸多技术问题，应从以下几个方面采取措施。 3.1 设备的泵送能力 设备最大泵送能力应有一定的储备，以保证输送顺利、避免堵管。在本次 408m 高度的泵送过程中，砼泵的液压系统工作压力为2425MPa，砼出口压力 16MPa，而 HBT90CH 超高压砼泵的液压系统工作压力可达 35MPa，砼出口最高压力可达 22MPa，这也是HBT90CH 顺利完成 400m 超高层泵送的至关因素。 3.2 设备配置的可靠性 设备的配置应以可靠性为首要原则，超高层砼输送合理的布置管道至关重要，一旦因设备故障而中止泵送 2h 以上时，砼在输送管内会出现泌水、离析，将使整个管道系统内砼报废而
7、严重影响施工质量。三一 HBT90CH 泵采用两台发动机，既可同时工作以提高工作效率，也可单独作业，即使 1 台发生故障仍有备用发动机继续工作，大大提高了施工过程的可靠性。此外，两套独立的泵和管道系统也是顺利施工强有力的保障。 3.3 耐超高压的管道系统 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。此外常规的连接与密封方式也不能满足要求，需采取下述解决方案。 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）带骨架的超高压砼密封圈
8、能防止砼在 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，而且砼在管道内流速慢、停留时间长，影响砼的性能，最好选用直径为 125mm 的输送管。 3.4 合理布管 布管应根据砼的浇注方案设置并少用弯管和软管，尽可能缩短管线长度。本工程管道沿楼地面或墙面铺设，在砼地面或墙面上用膨胀螺栓安装一系列支座，每根管道均由两个支座固定。为了减少管道内砼反压力在泵的出口布置了 100m 的水平管及若干弯管，取得了较好的效果。 3.5 合理适用的砼配合比 配合比设计的原则是既满足强度、耐久性要求，又要经济合理、具有良好的可泵性，因此除通常
9、须考虑的因素外必须处理好如下几个方面。 1)水泥用量 适用于超高层泵送砼的水泥用量必须同时考虑强度与可泵性，水泥用量少强度达不到要求，过大则砼的粘性大、泵送阻力增大则增加泵送难度，而且降低吸入效率。本例中水泥用量为 375kg/m+3，在施工中取得了很好的效果。 2)粗骨料 常规的泵送作业要求最大骨料粒径与管径之比不大于 13；在超高层泵送中因管道内压力大易出现离析，此比例宜小于 15，而其中尖锐扁平的石子要少，以免增加水泥用量。 3)坍落度 普通的泵送作业中砼的坍落度在 160mm 左右最利于泵送，坍落度偏高易离析、低则流动性差。在超高层泵送中为减小泵送阻力，坍落度宜控制在 180200mm
10、，同时为防止砼离析可掺入沸石粉以减少泌水。4)粉煤灰及外加剂 粉煤灰和外加剂复合使用可显著减少用水量，改善砼拌和物的和易性。但由于外加剂品种较多，对粉煤灰的适应性也各不相同，其最佳用量应通过试验来确定。3.6 保证砼的连续供给 针对砼粘性好、凝结快的特性，为保证砼的均质性，搅拌车在向泵机喂料前反向高速转动 2030s，泵送过程应迅速连续进行并不停地搅拌，避免因砼在泵送过程中滞留过长而造成凝结堵管现象。 3.7 保证砼的顺利泵送压送前应用水湿润泵的料斗、泵室、输送管道等与砼接触的部分，检查管路无异常后方可采用水泥砂浆润滑压送。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
11、顺利泵送后方可提高到正常运输速度。当砼泵送困难、泵的压力突然升高时会导致管路产生振动，可用槌敲击管路、找出堵塞的管段，采用正反泵点动处理或拆卸清理，经检查确认无堵塞后继续泵送，以免损坏泵机。施工时采用由远至近的退管法与二次布管法，本工程砼浇注方向与泵送方向相同。3.8 其它注意事项1)不得使用产生裂缝和表面凹陷的管道，管箍必须紧牢，防止爆管伤人； 2)及时进行故障处理和更换必要的易损件； 3)停机后应及时清洗并注意泵机的保养。 参考文献 1曹文达.新型混凝土及其应用M.北京：金盾出版社，2001. 2赵志缙，赵帆.混凝土泵送施工技术M.北京：中国建筑工业出版，2000. 3易晓刚.香港特殊的混凝土及其泵送分析J.筑路机械与施工机械化，2001，(1):34-35
