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“超高泵送”怎么做?看垂直超过600米超高泵送施工!
浏览: 发布日期:2018-06-22

超高泵送混凝土技术一般是在建筑施工时将混凝土用泵送方式高度超过200m 的现代混凝土泵送技术。

超高泵送混凝土技术已成为超高层建筑施工技术不可缺少的一个方面,并且已成为一种发展趋势而受到各国工程界的重视。

超高泵送混凝土技术难点

对于高度大于200m的高标号混凝土超高层泵送来说,混凝土强度高、黏度大,因此泵送压力较高,泵送施工尤其困难,给整个施工浇筑过程带来一系列有待探讨的技术难题。

性质较好的可泵性:这种高强度混凝土的超高压泵送因混凝土压力过高,容易产生泄漏导致混凝土离析、堵管等诸多问题,一直是混凝土施工的一大难题,要解决此难题,必须解决设备的高可靠性和超强的泵送能力,超高压混凝土的密封、超高压管道、超高压混凝土泵送施工工艺及管道内剩余混凝土的水洗等方面的技术问题。

从混凝土泵的选型、混凝土配合比及混凝土拌制、运输、泵送的整个过程中,任意一个环节出现偏差,都可能造成泵送失败。

? 设备要求:泵的输送能力,和其他辅助设备要符合施工要求。

? 混凝土要求:混凝土在泵送过程中具有良好的流动性、阻力小、不离析、不易泌水、不堵塞管道等泵送过程中混凝土质量不发生变化。

? 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。

由于超高层泵送混凝土是一项系统工程,从混凝土泵的选型、混凝土配合比以及混凝土拌制、运输、泵送的整个过程中,任意一个环节出现偏差,都可能造成泵送失败。

面对超高泵送混凝土诸多难点

借鉴重大工程的成功经验显得十分重要

下面小编以

中国超高层建筑结构第一高楼

——天津高银117大厦为例

先容其成功泵送混凝土的奥妙

以供大家学习!!

天津高银 117 大厦主体结构

采用巨型框架 + 钢筋混凝土核心筒结构体系

混凝土工程总方量约18 万m3

一泵到顶最大高度 596. 5m

混凝土实际泵送高度可达到621m

具体工程技术措施如下

工程技术措施

一、编制专项施工组织方案

结合天津高银 117 大厦混凝土施工中面临的质量控制、生产组织、物质保障、施工工艺、施工周期等诸多难题,针对性地编制一系列专项技术及施工方案。如《117 大厦混凝土施工方案》、《117 大厦主塔楼超高泵送混凝土技术支撑方案》、《117 大厦混凝土水平泵送试验方案》、《117 大厦混凝土冬期施工方案》及《117 大厦混凝土生产组织专项作业引导书》、《117 大厦混凝土生产专项应急预案》等,混凝土生产施工过程中严格实行实施,保障混凝土施工过程中的稳定性。

二、施工物料供应

1)根据混凝土配合比及项目部提供的每月预计混凝土生产量计算出理论物资需求量,同时也结合搅拌站物质储存能力及时进行原材料进厂,充分保障生产需求。

2)在混凝土正式生产前,及时对骨料、粉料及外加剂等进行库存盘点,确保生产过程中物质供应的连续性,此外,应充分考虑突发事件的产生,对所有原材料采取盈余库存。

3)搅拌站还应充分了解各原材料供应商的库存情况、供应路线、运输时间及车辆安排等相关信息,以应对车辆故障、交通拥堵等紧急情况的发生。

三、保证原材料质量

1)水泥。选用冀东 P·O42. 5 普通硅酸盐水泥,应具有较低的需水性,与外加剂适应性良好,其他指标须符合 GB175—2007《通用硅酸盐水泥》。

2)矿物掺和料。选用优质矿物掺和料改善混凝土工作性能、力学性能及耐久性能。S95 矿粉主要控制其需水量比及活性指数指标;选用优质 I 级粉煤灰,主要控制其烧失量、细度及需水量比指标;硅灰主要控制 SiO2含量、需水量比及烧失量指标。掺和料种类及用量根据混凝土强度等级、混凝土施工高度及施工要求选择。

3)骨料。超高泵送混凝土所用骨料应具有连续级配,粒形圆润饱满,针片状及含泥量少。不得采用活性骨料或在骨料中混有此类物质的材料。细骨料选用天然 II 区河砂,含泥量 ≤1% ,泥块含量≤0. 5% ,细度模数应控制在 2.4~ 2.8,其他技术指标符合 GB / T14684—2011《建设用砂》;粗骨料采用 2 种粒径石子,其中大石为 5~25mm 连续级配碎石,最大粒径≤25mm,小石为 5 ~ 16mm 连续级配碎石,最大粒径≤16mm,2 种石子含泥量均 ≤0. 5% ,针片状含量 ≤5% ;其他技术指标应符合 GB / T14685—2011《建设用碎石、卵石》。

4)外加剂。使用聚羧酸高性能减水剂,外加剂的性能要求为: 具有良好的水泥适应性,使得混凝土具有优质的工作性,可合理调整混凝土黏度,具有良好的混凝土坍落度保持能力,能够调整混凝土凝结时间及含气量至适宜范围,降低混凝土压力泌水率,对钢筋无腐蚀作用,其他技术指标应满足GB8076—2008《混凝土外加剂》要求。

5)拌合用水。 使用自来水,应满足 JGJ63—2006《混凝土用水标准》要求。

四、优化混凝土配合比

天津高银 117 大厦超高泵送混凝土采用混凝土扩展度(K)、倒坍流空时间(D)、含气量、压力泌水率及扩展度经时损失表征混凝土泵送性能。天津高银 117 大厦超高泵送混凝土性能要求如表所示。

天津高银117大厦超高泵送混凝土性能指标

2)结合混凝土宾汉姆模型,采用自主研制混凝土流变仪检测混凝土流变性能(黏度 τ 及屈服应力 η),通过配合比及外加剂调整改善混凝土流变性从而优化其施工性能。采用德国普茨迈斯特企业发明的滑管式流变仪模拟真实泵送的状态测得混凝土的压力与流速,评价并优化混凝土泵送性能。

3)建造混凝土千米级水平盘管试验基地,管道总长1 000m,90°弯头 40 余处,如图1所示。通过混凝土泵送模拟验证低温条件下混凝土泵送施工性能,为实 际 施 工 提 供 依 据,试 验 采 用 三 一 HBT90CH2150D 型高压泵,泵管为直径 150mm 高压泵管。千米级盘管试验混凝土数据如表所示。

图1 混凝土千米级盘管水平模拟泵送试验

千米级盘管试验混凝土数据检测情况

五、控制混凝土生产质量

1)生产天津高银 117 大厦混凝土所用骨料、特殊粉料及外加剂等原材料均采用专门料仓、罐体等储存,防止与普通混凝土原材料混淆。

2)开盘前 1h,客服专员通知调度室进行天津高117 大厦混凝土专用骨料换仓,将仓内剩余骨料全部清除,防止非天津高银 117 大厦混凝土专用骨料用于混凝土的生产中;改换天津高银 117 大厦混凝土专用外加剂输送管道,将管道内残留外加剂抽出;选用天津高银 117 大厦专用混凝土配合比。

3)技术人员根据每周原材料及气候变化,并结合当周天津高银 117 大厦混凝土施工情况,有针对性地进行混凝土试配验证,动态调整混凝土配合比及外加剂,保持混凝土和易性能稳定(见图 2),做好试配记录。

图 2混凝土施工性能调整

4)混凝土开盘前,搅拌站质检员应进行砂含水检测并做记录,给铲车司机骨料分布图,防止上错材料。搅拌站技术科提供根据试配验证后的最新生产配合比,试验员提供最新原材料检测数据,质检员根据最新生产配合比、原材料质量情况及砂含水数据进行混凝土开盘,开盘后取样并进行混凝土性能检测,调整混凝土至施工性能达到出厂控制标准方可出厂,并留置混凝土试块。

5)混凝土生产过程中,搅拌站质检员每隔 1h 进行骨料料仓巡视,并做好记录;每隔 1h 检测砂含水并取样观察混凝土状态,且根据砂含水变化及混凝土状态及时调整,保障混凝土施工性能。

六、控制混凝土运输及浇筑质量

1)应选择运距较短、路况较顺畅的混凝土运输路线,尽量减小混凝土运输时间。

2)现场等待车辆不宜超过 3 辆,尽量缩短混凝土出机至泵送时间,保障混凝土性能。

3)现场等待时间> 2h 或混凝土扩展度损失>50mm,倒坍流空时间> 5s 时,混凝土应进行退货,如果现场混凝土性能损失可用外加剂调整的,现场可使用与生产相同外加剂调整 1 次,此外现场严禁加水调整混凝土。

4)现场质检员应做到每车混凝土性能检测,检测合格后,混凝土才可泵送浇筑。楼顶质检员应对每次施工混凝土出泵进行性能检测,检测结果及时反馈至楼下质检员或站内质检员,及时调整混凝土施工性能,保持混凝土性能稳定。

5)现场客服人员、质检员应等交接班人员到位后才能离开,避免现场出现人员“真空”情况。

七、合理进行泵送设备选型与定位

1、泵送设备选型

天津高银 117 大厦混凝土泵送结构高度596.5m,现场布置 3 台超高压混凝土输送泵,泵车型号为三一重工生产的 HBT9050CH-5D,编号为 1,2,3 号泵。泵车主要技术参数如表所示。核心筒混凝土利用布置在顶模平台上的 2 台 HGY28 布料机进行浇筑。

泵送设备技术参数

2、泵送设备定位

1)场地硬化。混凝土泵设置处场地应平整、坚实,周边道路具有重车行走条件。

2)临路布置。根据天津高银 117 大厦项目总平面布置情况,为方便混凝土浇筑、设备保养及维修,尽可能将泵机布置在场区道路旁。

3)互不干扰。两泵机布置间距不宜过小,泵机布置处要有足够的场地,保证混凝土搅拌输送车供料和调车方便。

4)阻滞原则。根据泵管布置阻滞原则,水平泵管的折算长度要达到竖向泵管折算长度的 1 /4 ~ 1 /5。根据现场场地情况,在不影响现场总平面布置的情况下进行排管,确定泵机位置。

5)二级沉淀池布置。沉淀池应临近泵机布置,确保现场排水便利;考虑竖向泵管总长 600m,水平管道总长 150m,泵管清洗总排水量约为 14m3。沉淀池尺寸设计为 8m × 4m × 0. 6m;沉淀池布置时需考虑与泵机高低差布置,确保废水靠重力排出。废水经二级沉淀池沉淀处理后可循环利用。

八、 合理进行泵管选型与布置

1、泵管选型

1,2,3 号泵的首层水平管、转换层水平管及首层到转换层的竖向管采用单层耐磨材料、壁厚为12mm、通径为 150mm 的超高压泵管(见图3,4)。3 号泵转换层以上附着在巨型柱上的泵管采用 150mm 普通高压泵管,用于巨型柱和楼面浇筑,方便运输、安装、拆卸,每套泵管长 200m,壁厚 5mm。

图 3 泵机及首层泵管布置

图 4 混凝土泵管固定

2、泵管布置

1)弯头设置。管路布置首先应遵循“距离最短、弯头最少”的原则;在泵机出口处为避免 3 种异形管连接形成管道压力梯度,需连接 1 段≥3m 长的水平管道后再设置 1 道水平弯头;水平管道与竖向管道连接处设置1道 90° 弯头,弯头前后为方便泵管拆卸需连接短管。巨柱变截面处宜使用小度数弯头,现场需配置备用管。

2)截止阀设置。水平泵送管道设置 2 道截止阀,第 1 道截止阀布置在泵机出口第 1 道弯头后,主要用于混凝土泵送结束后管道清洗;第 2 道截止阀布置在水平管道与竖向管道连接处的 90° 弯头前,主要用于堵泵时混凝土的排出,即当混凝土浇筑过程中发生堵泵现象时,关闭本道截止阀,拆卸泵管,使竖向泵管内混凝土排出。

3)支座设置。天津高银 117 大厦 1,2,3 号泵首层水平管、转换层水平管及首层到转换层的竖向管支座固定形式采用抱箍形式,以确保支座固定牢固可靠,泵管常拆卸部位采用 U 形卡固定; 3 号泵转换层以上附着在巨型柱上的泵管由于巨型柱截面内收,支座埋件平整度不宜控制,抱箍支座采用 U 形卡固定。支座按照 3m / 道布置,局部转弯处在弯头两端加密。

4)水平转换设置。天津高银 117 大厦巨型柱截面经过 8 次内收并整体以 0. 88° 向上倾斜,竖向普通泵管布置需设置多处弯头,且普通泵管最大理论计算泵送高度只有200m,如果通长布置极易出现爆管、堵泵危险,因此必须设置水平转换层,以减少巨型柱普通竖向泵管布置长度。天津高银 117 大厦每 20 层设置 1 道转换层,间隔高度约 100m,转换层以下竖向泵管采用超高压耐磨泵管,转换层设置多个转接口,可实现与 1,2,3 号竖向泵管间连接转换。通过设置转换层,保证了混凝土泵送顺利进行,同时大大减小了竖向泵管用量(约 2 000m),节约成本。

九、清洗混凝土管道

天津高银 117 大厦 300m 以上混凝土施工时,采用气洗方式对混凝土管道进行清洗,混凝土气洗原理及总布置如图 5所示。

混凝土泵管气洗流程为: 关闭截止阀,更改管道至回收管,回收罐车停靠到位→拆布料机软管,连接气洗接头 →连接空压机并开始打压 →打压 10min 后,打开楼下截止阀,混凝土流出→海绵球从回收管喷出,气洗结束。

图 5 天津高银117 大厦泵管气洗与总布置

优选混凝土原材料及配合比,加强混凝土生产、运输及施工过程中的质量控制,多环节监控混凝土性能,动态调整配合比及外加剂保障混凝土施工性能; 合理选择泵送设备、正确进行管道布置及固定,根据实际施工状况选择洗泵方式,提高了施工效率,降低了堵管等工程施工的风险。

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