超高层混凝土泵送施工技术.pdf

第 4 2卷 第 2期 2 0 1 1 年 2月 Vo1 42 No 2 Fe b2 01 1 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o g y 1 4l 超高层混凝土泵送施工技术 熊启发，郎 占鹏 ，李瑞平 ( 中建 保华建 筑有限 责任公 司， 1 0 0 0 2 3 ， 北京 ) 摘要 ：江苏省江阴市空中华 西村工程通 过选 用合适的泵送设备 ， 合理地布设超 高压输送泵管 ， 实施有效 的技术保证措施 ， 有效地实现了超 高层混凝土 的泵送 ， 取得了良好 的效果 。 同时 ， 针对空中华西村工程的特殊性 ， 改装了原有设备 ， 实现了劲性钢筋混凝土柱混凝土快捷有效的浇筑 。 关键词 ：超高层建 筑； 混凝土泵送 ； 泵管布设 ； 高性能混凝土 ； 劲性钢筋混凝土柱 中 图分 类 号 ： T U 7 5 5 5 文 献标 识 码 ： B 文 章编 号 ： 1 0 0 0 4 7 2 6( 2 0 1 1 ) 0 2 0 1 4 1 0 3 PUM PI NG CONSTRUCTI oN oF CONCRETE I N S UPER HI GHRI S E BUI LDIN G Xl oNG Qi - f a，L ANG Zh an -p e n g， L I Rui - p i n g ( C s c e c p a u l Y C o n s t r u c t i o n C o m p a n y L i mi t e d， 1 0 0 0 2 3 ， B e i j i n g ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：E l a b o r a t e d a i r b o r n e Hu a x i V i l l a g e p r o j e c t i n J i a n g y i n C i t y ，J i a n g s u P r o v i n c e T h r o u g h s e l e c t e d t h e a p p r o p ria t e p u mp e q u i p me n t ，t h e r e a s o n a b l e a r r a n g e me n t u l t r a h i g h p r e s s u r e t r a n s p o r t a t i o n p u mp p i p e a n d i mp l e me n t t h e e f f e c t i v e t e c h n o l o g y s a f e g u a r d me a s u r e s I t h a s r e a l i z e d e f f e c t i v e a n d g o o d r e s u l t i n S u p e r Hi g h ri s e B u i l d i n g c o n c r e t e p u mp Me a n w h i l e ，i n v i e w o f t h e a i r b o r n e Hu a x i V i l l a g e p r o j e c t S p a rt i c u l a r i t y ，t h e r e e q u i p p i n g o rig i n a l e q u i p me n t ，r e a l i z e s t h e s t e e l p i p e c o l u mn c o n c r e t e q u i c k l y e f f e c t i v e c o n s t r u c t i o n Ke y wo r d s ： s u p e r h i g h- r i s e b u i l d i n g ；c o n c r e t e p u mp ；p u mp p i p e a r r a n g e me n t ；h i g h p e r f o r ma n c e c o n c r e t e ； 空 中华西 村工 程位于 江 苏省江 阴 市华西 村 是一 座 集酒店 、公寓及附属公共配套设施于一体的超 高层综 合体 ， 建筑面积为2 l 万IT I ， 建筑高3 2 8 0 m， 地下2 层 ， 地 上主体7 2 层 ，建筑结构形式为劲性钢筋混凝土框架一 简体结构 。 1 工程特点和难点分析 该工程地 上部 分 由4 个独 立 的塔 楼组成 ，其 中 1 ， 2 ， 3 号塔分为核心筒和筒外楼板 ， 筒外楼板是由劲性 钢筋混凝土柱和钢梁组成的框架结构。 0 号塔无简外楼 板 。简体 和劲 性钢 筋 混凝 土柱 采用C 4 0 C 6 0 高 强 混凝 土 ， 筒外楼板混凝土强度等级为C 3 0 。按照施 工部署 ， 各塔的简体先施工 ， 筒外楼板及9 根劲性钢筋混凝土柱 混凝 土后 浇筑 。 简体 混凝 土强 度 等级 为C 4 0 C 6 0 ，属 于高 强 混凝 土 ， 水泥用量多， 混凝土粘度大 ， 泵送阻力大 ， 对泵送要 求较高。同时 ， 筒体结构有劲性钢筋混凝士柱 、 异型暗 柱 、 弧形剪力墙柱等 ， 再加上钢筋直径大 、 用量多 ， 梁柱 节点区钢筋密集 ， 混凝土浇筑作业较困难。 工程建筑总 高度达3 2 8 m， 混凝土需泵送高度达3 2 0 m， 属于超高层 泵送施工 ， 大大增加了施工难度 。 收 稿 日期 ： 2 0 1 0 一 一 2 9 作者简介 ： 熊启发 ( 1 9 8 2 一 ) ， 男 ， 湖北黄冈人 ， 助理工程师 ， 质量控 制诊断 师， 项 曰总 工程师，e ma i l ： x q f 3 1 3 e d l y a h o o c o rn c n 通过上述难点分析可知 ，若要达到超高层结构的 混凝土泵送要求并保证混凝土的泵送质量 ，须做好相 应 的技术 保障 措施 。 2 原材料选择及混凝土配合比 2 1混凝 土原材 料 水泥 ： P 5 2 5 级 硅酸 盐 水泥 ( 筒体 ) 和P 0 4 2 5 级 普通硅酸盐水泥。 粉 煤灰 ： I 级 优 质粉煤 灰 。 砂 、 石 ： 优质江砂 ， 细度模数不大于2 8 ， 粒 径5 2 5 mm的连续 粒级 颗粒 级配碎 石 。 外加剂 ： P C A聚羧酸 高性能减 水剂 ， 减 水 率达2 6 。 2 2配 合 比设 计 合 适 的配合 比不仅 是混 凝 土泵送 能够顺 利进 行 的 条件之一 ， 也能有效降低成本。因此 ， 本工程 的混凝土 配合比由南京建筑科学研究院设计 ，随着混凝土强度 等 级 的变化 ， 对配 合比 进行适 当调 整 ， 水 泥 用量变 化范 围为4 4 0 3 0 0 k g m 。 3混 凝 土 泵 送 3 1混 凝土输 送泵 的选择 与计算 工程高度为3 2 8 m，泵送混凝土高度按3 3 0I n 高度 时所 需的压 力计 算 。 混 凝土 泵送所 需 压力跑 含 三部 分 ： 混 凝土在 管道 内流动的沿程阻力造成 的压力损失P l 、混凝土经过弯 l 4 2 建筑技术 第 4 2卷第 2期 管及锥管的局部压力损失 以及混凝在垂直高度方 向因重力产生的压力 。 ( 1 )水平管 压力损失 ： P I= A p J ， = 4 i + 2 f 1 + t。2 ) V 2 2 z l 式中 p 单位长度的沿程雎力损失 ； f 管道总长度 混凝土到O 号塔垂直高度 约 3 3 0 m + 水 平管道 最 长9 0 m+ 弯管 水平 长 折合8 m+ 顶 部布管 折 合长 度8 0 n l 。 总 长约5 0 8 n it ： 1 粘 着系数 ， k l = ( 7 5 0 0 1 0 S ) x l 0 ( P a ) ， S 为坍落度 ， 本工程|s 要求为2 2 2 4 c m， 在 最 不 利 情 况 下 取 S = 2 5 C I T I ， 因 此 ， k l = ( 7 5 0 0 1 0 S ) xl 0 = 5 0 0( P a ) ； 混凝土输 送管直 径 ， 取 1 2 5 m m： 速度系数， JI F( 5 5 1 0 s ) 1 O P a ( m s ) _I 因 k L k 2 = ( 5 5 0 - 0 1 0 S ) 1 0 。 = 3 0 0 P d ( m s ) 1 ； 混凝土泵分配阀切换时 间与活塞推压 f 1 混凝 士时 间之 比 ， 取0 2 0 3 ： 厂 一 混凝土在管道 内的流速 ， 当排量达2 8 m 3 h 时 ， 流速 约0 6 3 5 m s ； 广径向压力与轴向压力之比 ， 约取0 9 5 因此 。 P l = 1 1 5 6 6 MP a 。 ( 2 )弯管压力损失： P 2 = 3 x 0 1 + 3 0 0 5 + 2 0 2 = 0 8 5 ( MP a ) 。 弯 管 ： 9 0 。 ， R= 1 0 0 0 ， 3 个 ； 4 5 。 ， R= 1 0 0 0 ， 3 个 。 每 个 9 0 。 弯管压力损失0 1 MP a ；每个4 5 。 弯管压力损失0 O 5 MP a ； 按照最 大、 最长的一根水平管计算 ， 弯管 共计5 个。s y Y 配阀( 截止阀) 压力损失0 2 MP a 。每根管设置2 台截止阀， 其中一台设置在泵的出口约8 m处 ， 另外一 台在竖管最下端布置。 ( 3 )竖管 中混凝土 自蘑压力损 失 ： P 3 = p g H= 2 5 1 0 3 3 0 = 8 2 5( MP a ) 式中 混凝土密度 ， 取2 5 0 0 k g m ； r重力加速度取， 1 0 m s ； 一 泵送高度 ， 取3 3 0m。 因此 ， l 十 P 2 + P = 1 1 5 6 6 + 0 8 5 + 8 2 5 = 2 0 6 6 6 ( MP a ) 。 以上计 算值 为正 常情况 下将 高 强混 凝土 C 6 0 输送 到3 3 0 i n 高度的最大出口压力值， 由于在5 l 层以上采用 C 4 0 混凝土 ， 混凝土输送过程实际压力比计算值小 ， 所 以， 混凝士输送泵出口压力要小于以上计算值， 故取值 不大于2 0 6 6 6 M P a 。根据计算结果，结合施工工期需 要， 决定选用两台三一重工生产的拖泵 ， 其型号分别为 H B T 9 0 C H 2 1 2 2 D和H B T g 0 C H 2 1 3 5 D，理论混凝土输送 压力分别为2 2 MP a 和3 5 MP a 。2 1 2 2 D 型拖泵理论垂直 输送距离为4 8 0 i n ， 2 1 3 5 D 型拖泵理论垂直输送距离超 过8 0 0m， 完全满 足施丁要 求 。 3 2输送管 道的布 置 在泵管布置时， 尽量减少弯管和软管 ， 弯管尽量采 用大弯管 ， 最大限度地降低泵送管道阻力。 垂直管路随 着高度的增加，被输送的混凝土产生回流的趋势越来 越明显， 为此须铺设一定长度的水平管道， 以保证有足 够的阻力减弱混凝土的回流。 根据以往的旖工经验 ， 水 平管的布置长度应达到竖直管的I 3 1 4 ，依据现场实 际情况 ， 在1 号塔楼处放置混凝土输送泵 ， 泵出口管路 采用近似I 形连接方式， 并设置混凝土墩使之固定。然 后接2 路4 支高压输送泵管， 水平管最大长度达9 0 m。 最 多弯头 的一路 泵管 中仅 有6 个弯 头就可泵送 到顶 。 3 3 高压输 送管道 的固定 混凝士输送期间，水平输送管能瞬间产生2 7 3 0 t 的纵向拉力， 合理牢固地固定泵管， 可有效地减少因管 路抖动导致的泵送系统压力损失 ， 提高泵送效率。 在距 离3 m的直管两端5 0 0 m i l l 处各设置U 形卡具固定 。 9 0 。 弯 管直径为1 0 0 0m m的弯头使用至少3 个u 形卡具固定 ， 其他 弯头使用2 3 个U 形卡具 固定 。 3 4 输送 泵管 的技 术保证 措施 超高压输送泵管采用9 m m 厚4 5 Mn 2 淬火管 ，特质 超高压管夹， 管道连接采用公母扣锥面定心连接形式 ， 0 形密封圈密封。 普通高压泵管 ， 当壁厚小于3 5 m m时 ， 应更换新管道。弯头部位安全使用寿命约为5 O 0 0 m 。 高压泵管的 扣为三一重工特别设计制造的超高 压管夹 材料为7 0m m 厚 的4 5 号调质钢板( 并非铸造 ) ， 端面0形圈密封 ， 承压4 0MP a 以上 ， 易拆卸 ， 并克服了 全法兰连接结构螺栓易松动的缺点。 混凝士泵送时出现意外故障 ( 地泵故障或者水平 管堵管爆管) 时 ， 关闭竖向管下端的液压截止阀 ， 可阻 止竖 向管内的混凝 土 回流 ；另 外 ，在 混凝 土泵送 完毕 后， 需将地泵前端的液压截止阀关闭 ， 临时封闭管道 ， 以便将输送管道同混凝土回收装置连接。 因此 ， 每路管 配两台液 截止阀， 一台位于地泵出口8 n l 处 ， 另一台 位于 垂直管 路下部 。 随着楼层的增高， 每浇筑完一次混凝土 ， 泵管内滞 留的混凝土就会越来越多， 每1 0 0n l 泵管 内的混凝土约 有 1 2 3 I n 。采 用三 一重工地 泵 的水 洗 功能来 实现泵送 多高 、 水洗多高 ， 每次混凝土浇筑要完成时 ， 用1 5 2 m， 砂浆( 水泥同砂比例为l ： 1 ) 将泵管内的混凝土顶上作 业面浇筑 ， 实现泵管的清洗。