超高层建筑物混凝土泵送技术应用分析
中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）08（C）-0000-00
0引言
超高层建筑在不断地发展，与此同时，高层建筑以及超高层建筑的施工技术不断提高，这其中，超高层建筑的泵送混凝土施工技术更是从产生到发展都十分迅速。泵送混凝土技术，是利用混凝土泵和输送管道把混凝土运送到高空楼层施工点，由于具备了运输速度快、运输的能力比较高、效率比较高等优点，所以很快成为了当前超高层建筑混凝土施工中必不可少的重要手段。文章针对超高层混凝土泵送施工技术做了相关讨论，论述了超高层混凝土泵送施工技术的重要性，介绍了其中所存在的各种问题，并针对这些问题提出了切实有效的相应策略。
1 工程概况
广州市某工程，地下部分主要分为四个相互独立的塔楼，其中的三个塔楼都是筒外楼板与核心筒结构。筒外楼板结构，主要是由钢筋混凝土柱壹以及钢梁构成。筒体结构以及钢筋混凝土部分都是采用的是强度等级从C40到C60不等的高强混凝土，筒外楼板用的混凝土强度是C30。根据本工程的具体施工条件，施工方案设定为先对各个塔楼的筒体进行施工，在进行浇筑筒外楼板以及钢筋混凝土柱。筒体材料如上述，使用的是强度比较高的混凝土，混凝土中水泥的含量会比低强度的混凝土多，粘度也要比低强度混凝土的粘度大，所以在向高层泵送混凝土的时候，所受到的阻力会比较大，这就增加了泵送混凝土施工的技术要求。除此之外，筒体结构所包含的弧形剪力墙柱、钢筋混凝土柱等结构，以及直径比较大的钢筋，布置比较密集的节点钢筋等，都大大增加了混凝土的浇筑难度。本工程的项目总高度达到了334米，其中的泵送高度达到了326米，这样的高度对于混凝土的泵送施工技术要求更是挑战。根据上述本工程的泵送施工过程中存在的重点和难点，必须要通过提高施工技术来满足施工的质量要求。
2 材料选择及混凝土配合比
2.1 混凝土原材料
①粉煤灰：I级，优质粉煤灰；②水泥： 硅酸盐水泥， 普通硅酸盐水泥；③添加剂：PCA，聚羧酸高性能减水剂；④砂石：优质江砂，细度模数小于2.8，连续颗粒级配的碎石，粒径为5mm至25mm。
2.2 混凝土配合比
使用高强度混凝土最佳配合比，既能保证混凝土的强度，又能保证混凝土的流动性和稳定性达到最佳，在合适的粘度下尽量将坍落度的时间延长，不破坏混凝土的和易性，进而控制泵送的损失。具体的混凝土配制要求如下：
（1）水泥：水泥的要求最好是 的含量高，最好在50%左右， 的含量低，控制在25%左右。
（2）粉煤灰：要通过进行对比试验来控制粉煤灰的最大掺量。
（3）砂石：相关规定要求最大骨料粒径与管径比不大于1：5，同时应对粗骨料的碎石含量进行控制，该工程根据当地情况采用5～25mm连续级配碎石。
（4）外加剂：选择聚羧酸系减水剂，保证混凝土在坍落度合适的情况下粘聚性较低。
3 超高层混凝土泵送施工技术
3.1 如何对输送泵进行选择和计算
根据该工程的建设总高度以及需要混凝土泵送的高度，通过相关公式计算出泵送工程中的高度压力进行计算。混凝土泵送过程中所受到的压力R主要包括了以下几个部分：①混凝土在管道里流动的时候受到的阻力所导致的压力损失（ ）；②混凝土在椎管和弯管中的局部压力损失（ ）；③混凝土在垂直泵送时所受到的重力压力（ ）。
（1）内流动阻力产生的压力：
式中：△ 表示沿程的单位长度的压力损失； 代表着管道总的长度， 表示的是粘着系数， 表示的是速度系数，d表示的是输送混凝土的管道的直径， 表示的是混凝土泵分配阀的切换时间和活塞推压混凝土的时间的比值； 表示的是混凝土的流速； 表示的是径向压力与轴向压力的比值。
（2）椎管和弯管部位的局部压力损失：
三个90度弯管每个有0.1 的压力损失；三个45度弯管每个有0.05 的压力损失；按照最大以及最长的水平管来计算，弯管总共5个，配阀的压力损失是0.2 ，每一根管道上设置上两个配阀。 =3×0.05+3×0.1+2×0.2=0.85 。
（3）垂直部分产生的重力压力：
混凝土的密度用P表示，重力加速度用g表示，泵送高度用H表示； =330×Pg。
根据计算结果，并结合本工程的施工进度要求，项目最终决定采用型号分别为HB40CH2135D与HBT90CH2122D的拖泵。
3.2 输送管道如何布置
因为设置弯管的部位会增加泵送的阻力，所以在设置输送管道的时候，要尽量减少弯管的设置。随着泵送高度的增加，垂直部分会逐渐增多，垂直管路的地方本来就比较容易发生混凝土的回流，所以在垂直管道增多的地方要设置上相应的水平的管道，用来缓冲混凝土的回流。
3.3 制作泵送管道的技术措施
制作超高压的输送泵管的时候，我们要选用有一定厚度的淬火管，以及特质的高压管夹，管道连接的地方要采用公母扣锥面定心的连接方式，采用O型密封圈对其进行密封。制作普通的高压泵管时，对壁厚小于3.5毫米的管道要进行更换。输送泵的生产厂家负责提供制作高压泵管时用到的调质钢板材料的卡扣，采用的是端面O型圈作为密封圈，密封圈要有一定的承载压力的能力，设置要简便、易于操作。在混凝土的泵送过程中，若发现某处有故障，为防止混凝土发生回流，要马上关闭液压截止阀；泵送完混凝土之后，也要关闭相应的液压截止阀，并且要临时封闭泵送管道，使输送管道与混凝土回收装置能够比较方便的进行连接。在泵送的楼层不断增高的情况下，浇筑完混凝土的管道总是会留下很多混凝土，并且高度越高，留下的混凝土会越多。此时我们就需要混凝土每次浇筑完成以后，泵内会滞留更多的混凝土，需要用地泵的水洗功能对其进行冲洗，此外要保证水洗功能能够满足泵送的高度要求。 3.4 钢筋混凝土柱的浇筑
根据本工程的施工要求和已经制定好的施工方案，要先对核心筒部位进行安装施工，再安装筒外楼板钢结构。浇筑钢筋混凝土柱的时候，因为安装筒外的混凝土楼板时要比安装钢结构低，这样的话导致了操作层没有钢梁的操作面，施工人员也缺少相应的施工操作区，因此想要用泵管对钢筋混凝土柱进行浇注就十分困难，但是如果采用塔式起重机进行浇筑，会增加运输的时间，很难满足施工的效率要求，也没有办法满足施工的进度要求。除此之外，用料罐在高空进行里放料操作时，一旦风力比较大，施工人员的安全性就很难保证。传统的浇筑对工期的影响以及对施工人员安全性的影响促使我们去探寻更加有效更加安全的浇筑方式。经过一系列的研究讨论，决定将爬升装置撤掉，增设上钢结构式平台，并改装附墙式液压爬升布料机。这种布料机操作十分灵活方便，每次钢筋混凝土柱浇筑完后之后，用塔式起重机把他移到另一个需要浇筑的地方。本项目布置的H型钢并不是一成不变的，他存在着一些变化，所以我们把钢结构平台和钢梁连接螺栓变成了移动型，这样能够有效的调节钢梁的间距。
4 混凝土泵送堵管的原因及预防措施
很多情况会导致泵送超高层混凝土的时候产生堵管现象，堵管会造成混凝土的浪费，也会耽误工程进度，所以要提前预防堵管现象的发生。想要预防，就必须要先弄清楚堵管的原因。
之所以会发生堵管现象，主要原因有：①管道的连接不正确，管道的接头没有密封好；②泵送的速度不合适，管道没有清理的干净，停机的时间太长；③受到环境的影响；④混凝土有质量问题。
鉴于上述原因，预防堵管的措施有：①要编制科学的管道布置方案；采用特制的密封圈，管的接头处要紧固；泵送之前需要注入适量的砂浆或水，保持泵里的湿润。②刚开始时泵送速度要慢，逐渐提高；泵送完一次清洗一次，防止混凝土遗留在管内；停机的时候，要每隔 5到10分钟开机一次；③根据季节的变化，冬季用温水对混凝土进行搅拌，夏季对混凝土加冰水进行搅拌。④合理的控制混凝土的坍落度；选择合适的原材料；选择合理的添加剂，并对用量进行控制。
5 结束语
综上所述，超高层建筑的发展带动了超高层建筑物泵送施工技术的发展，并且随着建筑的高度不断增高，对施工技术的要求也将越来越高。相信随着不断提高的科学技术水平，我国超高层建筑物的混凝土泵送技术也将得到更加全面的发展。
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