超高层混凝土泵送施工技术研究进展分析

超高层混凝土泵送施工技术研究进展分析

杨林涛

中交一航局第二工程有限公司 266000

摘要：在快速发展的时代背景下，人们对建筑的需求越来越迫切，高层建筑也逐渐的成为了满足人们当下的需求的主流，而想要让超高层建筑在当今时代发挥高度的稳定性与安全性，并发挥多样化的功能性，超高层混凝土泵送技术无疑是整体施工过程中的重中之重。基于此，本文将对超高层混凝土泵送施工技术研究进展展开研究。

关键词：超高层建筑；混凝土泵送；施工质量

前言：

在超高层建筑施工过程中，混凝土泵送技术的有效应用，不仅能够满足超高层这一特殊环境下的施工要求，保障施工的质量，并提供施工的安全性。还能够提升超高层建筑工程的施工效率与质量，让企业获得更多的经济效益，促进企业的和谐与稳定发展，由此可见，对超高层混凝土泵送施工技术研究进展进行探究是十分必要的，具体策略综述如下。

1工程概况

以湖北金控大厦项目为例，该大厦的最大高度在188.1m，其建筑的高度共计176.95m，层数分别为，地下3层、地上40层、裙楼40层，该大厦的总面积共计为134545.41m²，其中地上办公面积101245.418m²，地下室建筑面积33300m²。地上共40层，施工测量要求高。混凝土强度达到C60，属于高强混凝土施工。混凝土标号种类多，初步统计有7种规格，且存在17到36层墙柱混凝土标号不一样的情况，在浇筑这些楼层时要采取适当的措施满足设计要求。施工现场场地狭小，必须合理设置泵送点，合理安排混凝土供应。

2 超高层混凝土泵送施工技术特点

通过对在世界上文明的超高层建筑的来看，其充分的体现了国家的建设行业的技术水平的提升，是建筑行业进步的标志，对一个国家的综合国力的发展具有一定的作用力。以下将从三个方向，对我国当下的超高层混凝土泵送施工技术特点进行分析研究：

其一，超高层混凝土泵送施工技术拥有操作简单的特点。随着高层建筑的增多，建筑行业为更好地满足人们的需求，在超高层混凝土泵送施工技术上极大了研究力度，让混凝土泵送技术得到了显著的提升，目前在我国的建筑工程项目的施工过程中，超高层混凝土泵送装置的安装已经能够实现最简化，施工单位只需要在需要泵送混凝土的位置安装泵送设备，就能够在较短的时间内快速地向高层泵送混凝土，满足高层的施工要求，并且保障混凝土在这一泵送的过程中不会出现较大的质量问题，对于我国的高层建筑施工而言具有极大的帮助。

其二，超高层混凝土泵送施工技术拥有机械化和自动化的特点。随着建筑行业的发展与扩大，人力资源出现了明显的驱动力不足的问题，无法满足当下的建筑行业对建筑项目的施工要求，限制了建筑行业的发展。而在超高层泵送技术出现后则极大的解决了这一问题，通过以机械设备为依托的方式泵送混凝土到高层位置，能够实现以机械力量替换人力的目的，进而降低当下人力资源不足的问题，并且在机械化的支持下，向高层运送混凝土的工作的效率与质量会出现显著的提升，能够有效的保障建筑工程整体施工质量，避免意外问题的发生，降低建筑企业在这一方面的成本投入。

其三，超高层混凝土泵送施工技术拥有保证凝土输送和浇筑两者之间的平衡的特点。在以往的建筑工程的施工过程中，由于技术水平的不高，运输混凝土的流程较为复杂，极容易导致混凝土在这一过程中出现干涸、离析等问题，进而导致高层施工所用的混凝土的质量得不到保障，时常出现稳固性不高的问题。

3超高层混凝土泵送施工技术的关键控制点

3.1 满足墙体强度要求和泵送要求的混凝土配比

首先在超高层混凝土泵送施工技术中，应当确保其墙体的强度以及泵送要求，需要使其配合比满足于现有的强度及耐久性要求，另还要确保超高层混凝土的可泵性。具体课题从以下几方面进行改善。

3.1.1水泥用量

超高层泵送混凝土中水泥的用量是必须考虑在内的，这是重点内容之一。若在泵送的过程中，由于水泥的用量相对少，则受其影响，其混凝土的其轻度达不到施工建筑的标准。此外，若水泥的用量比较大，粘性比较强，则泵送的阻力会受到影响，从而会对施工带来一定影响。

3.1.2粗骨料

在泵送混凝土过程中，需要注意粗骨料的直径大小，若粗骨料的粒径大小过大，会造成机械设备的管道受到堵塞。若在该过程中，超高层泵送的压力过大，则又会导致离析的现象发生。所以应当控制好大骨料的粒径大小，一般比例为1:5，以此有效避免堵管的现象发生。

3.1.3坍落度

混凝土的坍落度，主要受超高层混凝土泵送施工中为减小泵送阻力的影响，所以在控制坍落度的时候，应当将其控制在 180~200mm的范围内。

3.2能够提供足够动力的泵送设备

本项目塔楼屋顶消防水箱间顶板标高187.5m。地下室顶板车载泵位置标高为-1.800m，混凝土最大高度为189.3m。施工时，以100米为界限，划分低区、高区泵。低区泵由商混站提供，高压泵自购。

根据《混凝土泵送施工技术规程》（JGJ/T 10-2011），混凝土泵送所需压力P包含三部分：混凝土在管道内流动的沿程阻力造成的压力损失P₁、混凝土经过弯管的局部压力损失P₂以及混凝土在垂直高度方向因重力产生的压力P₃。

1）水平管压力损失：

式中：

△p_l—单位长度的沿程压力损失；

l—管道总长度，垂直高度按189.3m，加上布料机长度及水平管道部分，总长约按340m计；

k₁—粘着系数，取k₁=（300-S₁） Pa，S₁为坍落度，本工程S=200mm，则k₁=300-200=100Pa；

d—混凝土输送管直径为148mm；

k₂—速度系数，取k₂=（400-S₁） (Pa·s/m），则

k₂=（400-S₁）=200 Pa·s/m；

t₂/t₁—混凝土泵分配阀切换时间与活塞推压混凝时间之比，其值约0.3。

V₂—混凝土在管道内的流速，当排量达40m³/h时，流速约0.65m/s；

a₂—径向压力与轴向压力之比，其值约0.90；

计算得：P₁=2.74MPa

2）弯管压力损失：

90º弯管，含地面水平弯管、竖管缓冲弯管及布料机弯管，约20个；45º弯管，约4个，每套管道设置2个截止阀。每个90º弯管压力损失0.1MPa；每个45º弯管和截止阀压力损失0.05MPa；分配阀压力损失0.2MPa。

P₂=20×0.1+4×0.05+1×0.2=2.4MPa。

3）竖管中混凝土自重压力损失：

P₃=ρgH=2500×9.8×180×10^-6＝4.41MPa。式中：

ρ—混凝土密度，取2500kg/m³

g—重力加速度9.8m/s²

H—泵送高度，按180m计算

计算结果：泵送混凝土高度180m时理论计算所需要的压力

P=P₁+P₂+P₃=2.74+2.4+4.41=9.55MPa

在一般的泵送施工经验中，混凝土泵的最大出口压力应比实际所需压力高20%左右，多出的压力储备用来应付混凝土变化引起的异常现象，避免堵管。因此，根据上面的计算结果，将泵的最大出口压力设定为9.55×1.2=11.46MPa。

根据上述计算，项目部选择中联重科ZLJ5140THBJE-10022R型车载泵作为高区泵送设备。设备参数如下：

表3.2-1 混凝土泵送设备参数

3.3管道选用及布管

输送泵由22层结构开始(垂直高度为96.40 m)，一般泵1/5-1/4垂直高度为36m-45m，本工程选用水平管长度约45米。竖管水平距离约10米，层高22-25，层高34-37，用于减缓混凝土自重对地面、管道和泵送设备的冲击。全管式输送采用壁厚10 mm高耐磨输送管。垂直输送管道的长度，根据爬模的爬升步距或楼层高度的模数来确定，以利于在爬模过程中对管道进行加节和维修。可以根据爬模步升步距的偏差来调整连接管的组合长度。

1层泵管平面布置示意图 22层泵管平面布置示意图

4超高层混凝土泵送施工技术施工方法

4.1超高层混凝土泵送施工前的准备

施工准备环节的设立目的是减轻施工过程中的压力，满足各种施工要求，让超高层混凝土泵送施工的效率与质量能够得到保障。想要实现这一目标，在施工准备环节中，建筑企业就必须做到从多个角度，多个方向考虑，做好充足的准备。第一，在开展混凝土浇筑工作前，施工人员应先对施工现场进行检查，清理浇筑位置堆放的施工废料、垃圾、泥沙等，保障的混凝土浇筑位置的清洁度，进而保障混凝土浇筑工作进行的顺利度，提升混凝土浇筑工作质量。第二，超高层混凝土泵送施工的过程中极容易出现因坍落度较大而导致的混凝土泵送问题，为解决这一问题，可以从两个方面入手，其一是选择合适的混凝土材料，通过添加外加剂降低坍落度较大而带来的泵送问题，其二是在前期的施工准备环节中满足模板工程施工要求。对模板支架的尺寸、形状、高度等进行逐一检查，并清理模板柱子周围的垃圾与杂物，为模板工程的施工质量的提升做好铺垫，进而保障施工的有效性。第三，施工团队在超高层建筑下一层的施工工作开始前，应先将松散的混凝土清理干净，直到显露出下层的小石头，再进行浇水湿润的工作，进而为后面的混凝土的泵送工作打下基础。第四，钢筋、模板等材料的规格、数量、质量等对超高层混凝土泵送施工技术的影响较大，施工团队应对此重视起来，在建筑施工准备环节就对这些材料进行检查，保障其能够在实际的施工过程中发挥切实的价值。第五，随着现代技术的发展，越来越多的建筑机械设备代替了人力，成为了建筑工程施工过程中的中流砥柱，为建筑工程的施工效率与质量的提升带来了极大的推进性力量。但建筑机械设备的优势作用的发挥还需要足够的管理维护作为支持，对此，在建筑工程施工准备环节，施工工作人员应对超高层混凝土泵送施工机械设备进行仔细的检测，排查泵送装置是否存在管道等组成部分的故障问题，并确定临时用电的位置，为实际的超高层混凝土泵送施工装置的使用的顺利度奠定坚实的基础，规避因设备问题而造成施工效率降低的情况的出现。

4.2混凝土运输

目前我国的建筑工程施工中，混凝土的运输大多是以商混站为起点，以实际的施工现场运输作为主要路线，在这一过程中混凝土的浇筑速率、运输计划、以及搅拌等都是对混凝土泵送的质量的影响因素。因此，在这一过程中，混凝土的运输管理人员应当依据实际的施工需求，在超高层混凝土泵送施工开始前就与对应的商混站取得联系，提前确定混凝土的用量，让商混站能够有足够的时间准备混凝土的配料以及搅拌设备，进而有效的降低混凝土运输的不确定因素。而后，施工单位需要对运输过程中的路线、浇筑的速率等进行计算，以科学的合理的方式保障混凝土的运输能够持续的供应超高层施工，提升超高层施工的质量。

4.3超高层混凝土泵送施工注意事项

随着时代的发展，我国当下的建筑大多呈现出了施工面积相对庞大的特点，在奠定了建筑行业的发展前景的同时也让建筑过程中的不确定因素逐渐增多，项目部能够尽最大的力量降低混凝土运输过程中的问题，保障混凝土的质量，但却无法彻底规避混凝土的运输问题。因此，在面对突发的混凝土运输中断的情况，项目部需要及时的采取一定的措施，一旦混凝土的运输中断时间超过一定的时间范围，施工工作人员就必须对超高层混凝土泵送管道进行清理，避免应长时间的混凝土运输中断而导致泵送管道中的混凝土凝结，对今后的超高层混凝土泵送装置的使用造成影响。泵送施工应满足连续供应。泵送前检查泵送设备的各项仪表和构件，杜绝带病作业。定期检查管道是否松动、漏浆；检查眼镜板和切割环的间隙。配置超声波测厚仪，派专人定期对超高压管壁厚进行检测，以防过度磨损而发生爆管。根据经验输送管主要检测点为水平管底部、弯管外侧，特别是水平转垂直管处的弯管。

泵送前，先泵约1m³水，以润湿管路、料斗、混凝土缸；检查泵的料斗、泵室、输送管道等与混凝土直接接触的部分，确认无渗漏及堵塞等异常情况后，泵送2-3m³同标号砂浆；润滑管道后，泵送混凝土。为确保浇筑前对管内的水、泵管润滑砂浆能及时运回地面，在主楼混凝土浇筑作业面配置废料承接容器――废料箱。

楼面混凝土浇筑应采用退管法施工，即先从距垂直爬升管较远处开始浇筑，通过拆管边退边泵，最后进行距爬升管较近处的混凝土浇筑。钢管柱混凝土浇筑时，布料机用U型卡固定在钢梁上，浇筑完成后，用塔吊调离施工面。

爬架范围内由于混凝土施工尚未完成，有长约15m混凝土立管无法固定在混凝土结构上，可临时固定在吊架上，用U型卡与吊架进行连接。严格记录下每次混凝土泵送的情况，以及维修保养的时间、部位，易损件的更换情况。

结束语：

综上所述，超高层混凝土泵送施工技术研究对我国的建筑行业的发展而言是十分重要的机会，是推动我国的建筑行业的发展的关键之一，因此，建筑企业与相关的部门应当对此起到高度的重视，全面的掌握当下对超高层混凝土泵送施工技术应用的影响因素以及当下超高层混凝土泵送施工技术应用的优势特点，对这些信息进行严谨的分析与研究，从中获得超高层混凝土泵送施工技术的未来发展方向，立足于 当前着眼于长远，不断的进行技术优化，让其为今后的建筑行业的发展保驾护航。

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