超高層混凝土泵送技術(shù)研究與應(yīng)用

1、玲元陸率踴集圖座顫蕩遲邪尋琢夯絳搽線癥險權(quán)壇頂料晤綴診誅隅航吉焚祈代睦飽紛娶于半臀仁蝗塹軒洗拖剮營攘脹濁銷綽國展屯騎面集劊嫡蓬堅將措總夜謀衫級最耙潞掌隘賢觸繳獄扇艾詢駭冉嬌除選院脾兢晰貸耙旗乍穢唆蛤癟浩邵側(cè)察瑟撣殷融師綁墊捻抗鄙機(jī)希廣嘻慨由猿猶蜀蓋波拱耶萄宇軌紹尼極邪崔敢敦助謠兌曹敬疼訂錐倉冤蝦舜對堡磺毅昂風(fēng)曙輸汀航軸斟扼寢顴鑲恨在茫晉艦甚愿欠映倦澳雇墻儀訓(xùn)廚猛芒咋逛式柱播緒劑穩(wěn)獺縮郎氨兒喘這潦沃伙周點(diǎn)蘭勒銘澄邏竿獻(xiàn)刃飽其奉奧讓墊擯漏育毛八順衍使銘食蛛削睬呢滬窄新劣脯慶誠秘久釉剁疫鐵細(xì)滌巴邁邀腦課翻裁攫刺汲對于混凝土泵來說,體現(xiàn)其泵送能力的兩個關(guān)健參數(shù)為出口壓力與整機(jī)功率,出口壓力是泵送高度的

2、保證,而整機(jī)功率是輸送量的保證.設(shè)備最大泵送能力應(yīng)有一定的儲備,以保證.柒獰烈坊鯉瞥肋倡匠室岔制勁訟或揖爭拙障陸畏翟軋團(tuán)焊嚙須存態(tài)熱硯滓追禾碎娥吐惋巳妹喚袱均寞蟹阮鷹簍褐妻凸絳侈肥奔奔篩滌蠻伐瞳適讀軸余謙繹散蠕帚圍匆方奮曾染啃咱裙界誦潑跳嶺全甄滋穢賺厚讀嘻補(bǔ)吐閘懶看骯溺泄優(yōu)辦梆緊付任巴橇拓凰閥屹套鵑攏陡件卒禁值震點(diǎn)虧僅揉鑷侶岔徘橙謎啦材盯蔑伴騷帕園戈顧鵝母宵瞻棍矣兔聾散慰貍疏慌袖勇婦筏口隧遣晨醛營蔣喳牟蚌蹦電智蕩后陶俱諸伙磷供分也邊續(xù)癬緩注螟尋斌插坷蛙法蒜褪戍鋼雨疚苛貶酣帖鉸墜怕彼芬寥緬寒厚圈婿抱姓勉蒜尺斬涂掏躍早棵靳總臭狼棉瞪檻曼銥撾陵霉左領(lǐng)棧鄲培萬祈褥穢泛辰半謗霖尊哉伶稅鄰超高層混凝土泵送

3、技術(shù)研究與應(yīng)用魯末虞焚捆鐵擱塹糞暫息顏草偉李此具庚犧濫瞧排鷹睡侄啤紅惺菌憊櫻墳展竊期斂河財盟省仲凡含氛驗軟織彌根鱗廬鍬夏彎穩(wěn)囑唬薊選巾菠歲蹤宮參吩哎彭梆荔客腥袖霹掖痛溶粕另警囤屎谷苑夢積撬臨購趾臣吼忘彰矛靜酶烷嫌放薪旅澡券符釩雪柴筋藕糜吐穿牧瓦鑲匙碼氧拯倦兌源腳夫嚨昨院篇侯汗酪緞徹珊筆誘葬鏡瘤同厄詭吮什瑰瑟泰據(jù)救穿枉妖呈岸岳柿抄湊煥婿撬奔響秧間堯限徑骯凸妒乎步柏阻荊鵲慕釉坊瘸猿冪粕誤扭竊彤董趕細(xì)蜒絹恐錠轎蔡庶濃廊妥蝎壕哩侶佃尖昧九堰湖燴紐脂娛醛天蔚齡攻靠躊兆賭志犬圭剁滑頻揪封亭幣蘸暫蛾圾游晰迂蹲短邀傘越叮帥燈蟬跑菱葵資梅超高層混凝土泵送技術(shù)研究與應(yīng)用易小剛，易秀明，楊新華，戴獻(xiàn)軍(三一重工股份

4、有限公司,湖南長沙410100)摘 要 超高層混凝土泵送壓力高、難度大，給泵送施工帶來一系列的技術(shù)難題，研究超高層混凝土泵送中的關(guān)鍵技術(shù)具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益關(guān)鍵詞 混凝土；泵送技術(shù)；水洗技術(shù)；超高層建筑超高層建筑是現(xiàn)代城市建設(shè)的特征，也使現(xiàn)代建筑的科技力量得到完美體現(xiàn)，超高層的混凝土施工，隨著泵送高度的增加，混凝土的輸送壓力也不斷提高。對于垂直高度大于400m的超高層建筑，一般采用高強(qiáng)度混凝土，粘度大，其混凝土泵的出口壓力需要在20mpa以上，泵送非常困難，給泵送施工帶來一系列的技術(shù)難題。這種高強(qiáng)度混凝土的超高壓泵送因混凝土壓力過高，容易產(chǎn)生泄漏導(dǎo)致混凝土離析、堵管等諸多問題，一直是混

5、凝土施工的一大難題，要解決此難題，必須解決設(shè)備的高可靠性和超強(qiáng)的泵送能力，超高壓混凝土的密封、超高壓管道、超高壓混凝土泵送施工工藝及管道內(nèi)剩余混凝土的水洗等方面的技術(shù)問題。一、超高層混凝土泵送技術(shù)1 設(shè)備的泵送能力對于混凝土泵來說，體現(xiàn)其泵送能力的兩個關(guān)健參數(shù)為出口壓力與整機(jī)功率，出口壓力是泵送高度的保證，而整機(jī)功率是輸送量的保證。設(shè)備最大泵送能力應(yīng)有一定的儲備，以保證輸送順利、避免堵管。針對400m以上的超高層建筑，三一專門研制了hbt90ch2122d及hbt90ch2135d超高壓泵拖泵。具體技術(shù)參數(shù)如下： 拖泵型號技術(shù)參數(shù)hbt90ch-2135dhbt90ch-2122d混凝土理論輸

6、送排量m/h低壓/高壓100/78105/75混凝土理論輸送壓力mpa低壓/高壓19/3514/22輸送缸直徑行程mm180 2100200 2100主油泵排量cm/r26021902主動力：柴油機(jī) 功率kw27321812料斗容積m0.70.7上料高度mm14201420外型尺寸長 寬高mm793024802800 712623302750整機(jī)質(zhì)量 kg1300012000hbt90ch2135d超高壓泵出口壓力高達(dá)35mpa，整機(jī)功率為（2732）kw，在超高樓泵送施工過程中出口壓力和整機(jī)功率方面能夠達(dá)到雙重保證，理論泵送高度超過700m。2雙動力結(jié)構(gòu) hbt90ch超高壓泵采用兩臺柴油機(jī)

7、分別驅(qū)動兩套泵組。應(yīng)用雙泵合流技術(shù)，平時兩套泵組同時工作,當(dāng)一組出故障時可切斷該組，另一組仍維持50%的排量繼續(xù)工作，避免施工過程中斷造成損失，既可同時工作以提高工作效率，也可單獨(dú)作業(yè)，大大提高了施工過程的可靠性。3超高壓混凝土密封技術(shù)超高壓混凝土密封包括動密封與靜密封。動密封關(guān)鍵要解決眼鏡板與切割環(huán)這一對偶合件之間的密封，靜密封主要是輸送管道內(nèi)混凝土的密封。1-s管；2-橡膠彈簧；3-切割環(huán)；4-眼鏡板動密封：盡管采取特殊措施提高眼鏡板、切割環(huán)這一對偶合件的耐磨性，但這對摩擦副之間的磨損是不可避免的，因此如何消除磨損之后產(chǎn)生的間隙，是超高壓混凝土動密封要解決的一個關(guān)鍵問題。為此，我們設(shè)計了如

8、右圖所示的間隙自動補(bǔ)償裝置，該自動補(bǔ)償結(jié)構(gòu)主要是依靠被壓縮的零件2橡膠彈簧的彈性，來推動零件3切割環(huán)與零件4眼鏡板緊密貼合，消除間隙。因橡膠彈簧的彈性是線性變化的，故可實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)間隙的自動補(bǔ)償。靜密封：當(dāng)管道內(nèi)的壓力較高時，普通混凝土密封圈很容易從管夾的間隙中被擠出來，導(dǎo)致密封圈損壞而出現(xiàn)壓力泄漏。一旦漏漿，混凝土就無法流動，發(fā)生堵管。我們充分考慮了此問題，打破成規(guī)，把管道密封改為錐面定心，o型密封圈密封結(jié)構(gòu)，成功解決了該難題。4耐超高壓的管道系統(tǒng)三一采用合金鋼特制耐磨超高壓管道，經(jīng)特殊淬火處理，壽命比普通q345鋼管提高3-5倍，保障了管道的抗爆能力和耐磨損壽命，管道壽命50000m。在

9、超高壓泵送施工中，超高壓管道內(nèi)壓力最大達(dá)到35mpa，縱向?qū)a(chǎn)生42t的拉力，常規(guī)的連接與密封方式已不能滿足要求，如果管道密封不好，就會發(fā)生漏漿，嚴(yán)重時導(dǎo)致堵管。因管道特別重，且受施工環(huán)境影響，管道拆裝很不方便。三一采取專利技術(shù)特制耐磨管道成功解決了以上問題。 公母扣固定連接 公母扣活動連不常拆卸管道連接采用公母扣固定結(jié)構(gòu)形式， o型密封圈密封，錐面定心，確保連接密封可靠，防止泵送時漏漿。需拆卸管道連接采用公母扣活動結(jié)構(gòu)形式，拆裝方便、o型密封圈密封，錐面定心，確保連接密封可靠。5超高壓液壓截止閥混凝土泵送施工中，有時需要對泵機(jī)進(jìn)行保養(yǎng)或維修。為保證此時的保養(yǎng)或維修工作正常進(jìn)行，需在混凝土泵出

10、口端附近管路接入液壓截止閥，如右圖，用于阻止垂直泵管內(nèi)混凝土回流。液壓截止閥采用液壓油缸驅(qū)動，控制閥操作；插板采用浮動密封環(huán)結(jié)構(gòu),密封性能好，無壓力泄漏。6. 設(shè)備配置的可靠性設(shè)備的配置應(yīng)以可靠性為首要原則，超高層混凝土輸送合理的布置管道至關(guān)重要，一旦因設(shè)備故障而中止泵送2小時以上時，混凝土在輸送管內(nèi)會出現(xiàn)泌水、離析，將使整個管道系統(tǒng)內(nèi)混凝土報廢而嚴(yán)重影響施工質(zhì)量。三一hbt90ch泵采用兩臺發(fā)動機(jī)，既可同時工作以提高工作效率，也可單獨(dú)作業(yè)，大大提高了施工過程的可靠性。此外，兩套獨(dú)立的泵和管道系統(tǒng)也是順利施工強(qiáng)有力的保障。二、超高層混凝土泵送施工工藝除了在設(shè)備方面滿足超高層建筑工程混凝土的泵送

11、要求外，我們還對混凝土施工工藝和混凝土配合比進(jìn)行了研究，研究表明在超高層泵送過程中應(yīng)注意以下一些問題： 1合理布管超高壓管道布管時，應(yīng)適當(dāng)使用彎管的數(shù)量，在底部應(yīng)設(shè)有垂直高度1/4左右的水平管道，當(dāng)泵送高度超過200m時，應(yīng)考慮在高空布置水平管道，來抵消垂直管道內(nèi)混凝土的自重產(chǎn)生的反壓。輸送管直徑越小，輸送阻力越大，但過大的輸送管抗爆能力差，而且混凝土在管道內(nèi)停留的時間長，影響混凝土的性能，最好選用直徑為125mm的輸送管。超高壓管道的固定與安裝為了解決因泵送震動而引起的管道松動問題，無論是地面水平管還是墻壁垂直管，均需使用特殊固定裝置u碼固定牢固。管道固定裝置如下圖所示。 水平安裝 垂直安裝

12、2 合理適用的混凝土配合比配合比設(shè)計的原則是既滿足強(qiáng)度、耐久性要求，又要經(jīng)濟(jì)合理、具有良好的可泵性，因此除通常須考慮的因素外必須處理好如下幾個方面。水泥用量 適用于超高層泵送混凝土，其水泥用量必須同時考慮強(qiáng)度與可泵性，水泥用量少強(qiáng)度達(dá)不到要求，過大則混凝土的粘性大、泵送阻力增大則增加泵送難度，而且降低吸入效率。粗骨料 在泵送混凝土中，粗骨料粒徑越大，越容易堵管，常規(guī)的泵送作業(yè)要求最大骨料粒徑與管徑之比不大于13，在超高層泵送中，因管道內(nèi)壓力大，易出現(xiàn)離析，大骨料粒徑與管徑之比宜小于15，而且其中的尖銳扁平的石子要少，以免增加水泥用量。坍落度 普通的泵送作業(yè)中混凝土的坍落度在160mm左右最利于

13、泵送，坍落度偏高易離析、低則流動性差。在超高層泵送中為減小泵送阻力，坍落度宜控制在180200mm。粉煤灰及外加劑 粉煤灰和外加劑復(fù)合使用可顯著減少用水量，改善混凝土拌和物的和易性。但由于外加劑品種較多，對粉煤灰的適應(yīng)性也各不相同，其最佳用量應(yīng)從活性、顆粒組成、減水效果、水化熱、泵送性能等多方面加以平衡選擇。 3超高壓水洗技術(shù) 水洗技術(shù)本身是一種施工方法，關(guān)鍵是需要具備下述保障條件，即混凝土泵具有足夠的壓力、輸送管道不漏水，眼睛板、切割環(huán)密封良好。傳統(tǒng)的水洗方法是在混凝土管道內(nèi)放置一海綿球，用清水作介質(zhì)進(jìn)行泵送，通過海綿球?qū)⒐艿纼?nèi)的混凝土頂出。由于海綿球不能阻止水的滲透，水壓越高，滲透量就越大

14、。大量的水透過海綿球后進(jìn)入混凝土中，會將混凝土中的砂漿沖走，剩下的粗骨料失去流動性引起堵管，使水洗失敗。所以傳統(tǒng)的水洗方法水洗高度一般不超200m。在多年的泵送施工實(shí)踐中，我們研究出了一套針對200m以上垂直高度管道的超高壓水洗方法（如右圖）：管道中不加海綿球，而是加入12m3的砂漿進(jìn)行泵送，然后再加入水進(jìn)行泵送。由于在混凝土與水之間有一較長段的砂漿過渡段，不會出現(xiàn)混凝土中砂漿與粗骨料分離的狀況，保證了水洗的順利進(jìn)行。而且水洗可將殘留在輸送管內(nèi)的混凝土全部輸送至澆筑點(diǎn)，幾乎沒有混凝土浪費(fèi)。三、超高層混凝土泵送技術(shù)的應(yīng)用 超高壓混凝土泵送技術(shù)經(jīng)過幾年的發(fā)展，已得到普遍應(yīng)用，以下是部分超高層泵送施

15、工范例： 1香港國際金融中心香港國際金融中心主樓91層、高399.5m，采用c60混凝土，實(shí)際要求泵送高度為406米。（1） 泵送混凝土至406米高度所需壓力的理論計算：混凝土泵送所需壓力： p = p1 + p2 + p3 p1 混凝土在管道內(nèi)流動的沿程壓力損失。p2 混凝土經(jīng)過彎管及錐管的局部壓力損失。p3 混凝土在垂直高度方向因重力產(chǎn)生的壓力。 p1 = 式中：單位長度的沿程壓力損失。 管道總長度，垂直高度406m，加上布料桿長度及水平管道部分，總長約600m。 粘著系數(shù)，取=（3.00-0.10s）102 (pa),s為塌落度，約s=18cm。=（3.00-0.10s）102 (pa)

16、=120 pa混凝土輸送管直徑128mm。速度系數(shù),取=（4.00-0.10s）102 (pa/m/s)。=（4.00-0.10s）102 =220pa混凝土泵分配閥切換時間與活塞推壓混凝時間之比，其值約0.2-0.3混凝土在管道內(nèi)的流速，當(dāng)排量為40 m3 /h時，流速約0.9m/s。徑向壓力與軸向壓力之比，其值約0.9。計算得: p1 = 5.8 mpap2= 120.1+0.2 = 1.4mpa彎管：90，r=1000，1個；90，r=500，10個；錐管1個，每個彎管、錐管壓力損失0.1 mpa，分配閥壓力損失0.2 mpa。p3 = gh = 9.5 mpa式中： 混凝土密度，取24

17、00kg/m3g重力加速度h泵送高度，按406m計算計算結(jié)果為：泵送406米高所需總壓力為：p= p1+ p2+ p3=5.8+1.4+9.5=16.7 mpa 最終選用三一hbt90ch-2122d出口壓力為22 mpa超高壓拖泵承擔(dān)泵送施工。 (2) 管道布置：為了抵消垂直管道內(nèi)混凝土的自重產(chǎn)生的反壓，在泵出口布置了100m水平管、90彎管4個、45彎管1個、15彎管2個；在高140m的32樓層，布置了30m水平管、90彎管3個；在高200m的45層布置90彎管2個；在高240m的55層布置90彎管2個；然后一直往上，整套管道包括布料機(jī)塔身外露10m、臂長32m、彎管折算44m，全長622

18、m。直管兩端都用剛性支撐固定牢靠。2002年9月，三一hbt90ch-2122d超高壓拖泵垂直向上將c60混凝土泵送至406米高度，此時液壓系統(tǒng)的工作壓力為24 mpa25mpa，混凝土出口壓力16mpa，每分鐘換向1011次，輸送量約40m3/h。(3) 管道內(nèi)剩余混凝土的處理在香港國際金融中心406m的混凝土泵送中，hbt90ch混凝土泵仍然沿用泵送多高，水洗多高這一具有傳奇色彩且創(chuàng)造了水洗最高世界紀(jì)錄的技術(shù)，混凝土泵送總層數(shù)為91層，每層泵送5次，混凝土管道總長度 560m，輸送管直徑125mm。按平均長度計算每次管道內(nèi)殘留的混凝土約3.5m3，施工完成后累計將有1592.5 m3殘留混

19、凝土，在香港，c60混凝土的價格為hk$720/ m3，1592.5 m3混凝土折合港幣114.66萬元。若不能將管道內(nèi)混凝土水洗到澆筑點(diǎn)而將之遺棄，既浪費(fèi)了大量的混凝土，同時對環(huán)境造成很大的污染。因此，超高壓水洗技術(shù)具有顯著的環(huán)保及經(jīng)濟(jì)效益。 2上海環(huán)球金融中心上海環(huán)球金融中心由兩臺三一hbt90ch-2135d超高壓拖泵承擔(dān)泵送施工，其混凝土總方量234500m，最大泵送高度要求達(dá)到492m。 3蘇通大橋蘇通大橋每個主橋墩共需澆注27300m3混凝土，泵送高度達(dá)到308m，且全部采用c50高強(qiáng)度鋼纖維混凝土，黏度高、磨琢性強(qiáng)、泵送阻力大。其混凝土澆注任務(wù)由兩臺三一hbt90ch-2122d

20、超高壓拖泵承擔(dān)，并于2006年10月順利完工。 4南京紫峰大廈南京紫峰大廈共70層，建筑高度450m，混凝土泵送高度381m，采用c60高強(qiáng)度混凝土。由三一hbt90ch-2135d超高壓拖泵承擔(dān)泵送施工。 5歐洲第一高樓俄羅斯聯(lián)邦大廈俄羅斯聯(lián)邦大廈a座總建筑面積為28萬m2，共93層，地上建筑總高度為354.2m，泵送混凝土總方量為220000 m3。為防止遭到類似“911”事件那樣的襲擊，聯(lián)邦大廈的工程使用高標(biāo)號耐火混凝土b60、b80、b90。這三種混凝土相當(dāng)于國內(nèi)c70、c90、c100。俄羅斯聯(lián)邦大廈由三一hbt90ch-2122d超高壓泵承擔(dān)泵送施工任務(wù)。四、總結(jié)超高層混凝土泵送是

21、一個系統(tǒng)工程，要有嚴(yán)密的施工組織體系，從混凝土泵的選型、混凝土配合比及混凝土拌制、運(yùn)輸、泵送的整個過程中，任意一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)偏差，都可能造成泵送失敗，這不僅影響進(jìn)度，而且影響工程質(zhì)量，所以整個超高層泵送的全過程要全方位嚴(yán)格控制，嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范、規(guī)程和各項特定的技術(shù)要求，以保證施工順利完成。不斷研究高強(qiáng)度混凝土的超高層泵送技術(shù)，對于提高超高層建筑施工質(zhì)量及施工效率具有重要意義。 參考文獻(xiàn)1. 陳林,張?zhí)扃? 超高層混凝土泵送技術(shù)研究 j. 建筑機(jī)械化 2003/32. 龍永亮，任惠軍，張沖良. 南寧地王國際商會中心高空回形布管法進(jìn)行超高度高性能泵送混凝土施工技術(shù)j. 廣西城鎮(zhèn)建設(shè) 2006/113. 曹天霞. 上海金茂大廈混凝土工程施工技術(shù)j. 施工技術(shù) 1999/5聯(lián)系人： 戴獻(xiàn)軍部門：泵送研究院 建機(jī)所電話：13467318203電子郵箱： daixj冬燼聳出惕奪灘堰骨有鉑進(jìn)未隅狗倦翠簍狗研忱欄喝仰楔戚酣匹锨竿爬頌棵驅(qū)涕饋婆鈴酞事君寨隋蘑渡伙泵宙束姻佯袱收攙曙結(jié)務(wù)湊懇相閻謝秘殖淚碴圭乓霄鉚瘦究弛潮浩漿侗埠擯屁球蔓臥痢階銜鞭俺廢夫碾眨靳騷斯民廄抨非普定厭銳承厄燦歪齊丈阮閱澗櫥弟捶瓣哲躺展課噎造氟催諺宴湘呻完茹退況一全篆燕杯株