淺談超高層建筑泵送混凝土施工技術(shù)

1、    淺談超高層建筑泵送混凝土施工技術(shù)    張兆光中國華西企業(yè)有限公司摘要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市化水平不斷提高，越來越多的高層建筑涌現(xiàn)，而近年來，超高層建筑物成為現(xiàn)代建筑行業(yè)發(fā)展的一種新趨勢。對于超高層建筑而言，采用泵送混凝土進行施工是必然之選。本文結(jié)合工程實際，談?wù)劤邔咏ㄖ盟突炷潦┕ぜ夹g(shù)，對同類工程的施工具有一定的參考意義關(guān)鍵詞：超高層建筑；泵送；混凝土；施工1 工程概況1.1 建筑概況項目總建筑面積約113 380m2，其中地上建筑面積為87 406m2，地下建筑面積為25 974m2；建筑總高度為200 m，地上31 層，地下4 層。

2、1.2 結(jié)構(gòu)概況本工程結(jié)構(gòu)形式為型鋼混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)，豎向結(jié)構(gòu)由4 個核心筒和12 根勁性柱組成，水平結(jié)構(gòu)由連接4 個核心筒間的勁性混凝土梁、斜向鋼支撐、鋼梁和壓型鋼板混凝土組合樓板組成。單個核心筒截面尺寸為8.2 m×8.2m，4個核心筒之間采用4 根900 mm×2500 mm勁性混凝土梁和鋼結(jié)構(gòu)斜支撐連接，單層混凝土澆筑面積約為3 250m2。首層及2層高度分別為8.6m和13.65m，標準層高為5.2m和5.5m。核心筒內(nèi)為混凝土樓板，核心筒以外樓層板采用厚150mm壓型鋼組合樓板，見圖1。圖1 樓層平面布置塔樓部分梁板混凝土強度等級為c40，柱、剪力墻標高-

3、19.7063.65 m（即111層）混凝土強度等級為c60，標高63.90115.05 m（即1220層）混凝土強度等級為c50，標高115.30 m以上（即2132層）混凝土強度等級為c40。2 施工部署（a）本工程由于建筑高度在200m左右，混凝土最大澆筑高度為176.45m，工期緊，場地狹小，施工作業(yè)面積有限。采用高壓泵管一次泵送施工技術(shù)，以滿足混凝土澆筑要求。（b）在施工現(xiàn)場南、北場地擬各布置1 臺高壓泵車，且配備1 臺備用高壓泵車，以便發(fā)生故障時及時更換，避免因機械設(shè)備發(fā)生故障而影響連續(xù)澆筑混凝土。同時，配置4 臺布料機作為每個核心筒混凝土澆筑的輔助設(shè)備。（c）混凝土澆筑總體劃分為

4、核心筒和核心筒外2 部分。根據(jù)施工組織設(shè)計，先施工4 個核心筒豎向結(jié)構(gòu)，再施工核心筒內(nèi)水平結(jié)構(gòu)和外框架結(jié)構(gòu)，4 個核心筒豎向結(jié)構(gòu)比核心筒外框架施工快46 層。因此混凝土施工先行澆筑4 個核心筒及4 根900 mm×2500 mm勁性梁，再澆筑核心筒內(nèi)水平結(jié)構(gòu)和外框架結(jié)構(gòu)。（d）首層高8.6 m混凝土一次性澆筑；2層高為13.65 m分2 次澆筑，第一次澆筑至16.1 m，第二次澆筑至22.05 m。（e）核心筒內(nèi)設(shè)置4 根箱型柱，柱分節(jié)情況如下：首層為一個柱節(jié)，2層為一個柱節(jié)，3層以上每2 層為一柱節(jié)。因鋼結(jié)構(gòu)較土建施工快24 層，故箱型柱內(nèi)腔和箱型柱以外混凝土分開澆筑，首層先澆筑箱

5、型柱內(nèi)部混凝土，箱型鋼柱外側(cè)混凝土與核心筒剪力墻混凝土同時澆筑。2層以上根據(jù)現(xiàn)場實際情況決定箱型柱內(nèi)外混凝土澆筑順序。3 泵送施工3.1 泵管選擇及布置情況本工程總體泵送管道布置原則為盡量縮短管線長度，少用彎管和軟管。布置水平管或向下的垂直管時，宜使混凝土澆筑方向與泵送方向相反。布置向上垂直管時宜使混凝土澆筑方向與泵送方向相同。由于輸送管徑越小則阻力越大，而管徑越大則抗爆能力越差，因此管徑選擇150mm。在進行高壓泵送時，選用耐超高壓管道系統(tǒng)，采用壁厚5mm以上的耐高壓泵管，保證泵管抗爆能力；配置超高壓密封圈，防止混凝土在高壓輸送時從管夾隙間擠出。在泵車出料口處布置長約120 m和90 m的水

6、平管各1 根，根據(jù)混凝土澆筑需要，每個核心筒大概共需90°彎管4 個，45°彎管2 個，隨著施工進度沿著4 個核心筒內(nèi)垂直向上布置到澆筑層，總布置高度在200m左右。同時在每層核心筒樓面處，預(yù)留高30 cm左右泵管接頭，方便在澆筑核心筒外框架結(jié)構(gòu)時，拆除部分垂直管節(jié)，接出足夠長水平泵管澆筑核心筒外框架結(jié)構(gòu)混凝土。3.2 混凝土配合比選擇配合比的設(shè)計原則是既滿足強度、耐久性要求，又要具有良好的可泵性，因此須考慮如下幾個方面：（a）水泥用量：超高層泵送混凝土的水泥用量必須同時考慮強度與可泵性，水泥用量少強度達不到要求；過大則混凝土的黏性大、泵送阻力增大，因而則增加泵送難度，且降

7、低吸入效率，可泵性不好。根據(jù)以往工程類似經(jīng)驗，本工程水泥用量擬選擇為375kg/m3。（b）粗骨料：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，此比例宜小于15，尖銳扁平的石子要少，以免增加水泥用量。本工程粗骨料粒徑范圍為525mm。（c）坍落度：普通混凝土的泵送作業(yè)中混凝土的坍落度在160mm左右，坍落度偏高易離析、偏低則流動性差。高強混凝土及超高層混凝土泵送為減小泵送阻力，坍落度宜控制在160240 mm，同時為防止混凝土離析可摻入沸石粉以減少泌水。普通混凝土根據(jù)天氣溫度情況，2030坍落度為140180mm，30以上氣溫坍落度控制在1602

8、40 mm。高強混凝土坍落度為160240mm。（d）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)通過試驗來確定。（e）混凝土連續(xù)供給：針對混凝土性能好、凝結(jié)快的特性，為保證混凝土的均質(zhì)性，攪拌車在向泵機喂料前反向高速轉(zhuǎn)動2030s，泵送過程應(yīng)迅速連續(xù)進行并不停地攪拌，避免因混凝土在泵送過程中滯留過長而造成凝結(jié)堵管現(xiàn)象。3.3 泵管固定要求混凝土輸送管的固定，不得直接支撐在鋼筋、模板及預(yù)埋件上。水平管宜每隔一定距離用支架、臺墊等固定，以便于排除堵管、裝拆和清洗管道，并起到防止泵管破壞模板和鋼筋。

9、垂直管用預(yù)埋件卡箍固定在核心筒剪力墻或樓板頂留孔處。在核心筒剪力墻上每節(jié)管不得少于1 個固定點，在每層樓板預(yù)留孔處均應(yīng)固定。垂直管下端的彎管，不應(yīng)作為上部管道的支撐點。宜設(shè)鋼支撐承受垂直管質(zhì)量。當垂直管固定在腳手架時，根據(jù)需要可對腳手架進行加固。管道接頭卡箍不得漏漿。4 重點部位混凝土澆筑方法4.1 首2層剪力墻混凝土澆筑4.1.1 澆筑流程模板及鋼筋驗收剪力墻模板及鋼筋充分澆水濕潤澆筑5080mm同標號砂漿打底澆筑3.5m以下剪力墻混凝土封堵澆筑口澆筑3.5m以上混凝土。4.1.2 澆筑方法首層高為8.6 m，剪力墻厚度為1 350 mm、650 mm，模板一次性支設(shè)到頂，對拉螺桿16 mm

10、，縱橫向間距均為450 mm，模板厚18 mm，次楞采用100 mm×100 mm木方，主楞為48 mm鋼管。因首層高度較大，混凝土從頂部澆筑，落差超過規(guī)范要求。澆筑混凝土?xí)r需增設(shè)竄筒，竄筒長3 m，為120 mm薄壁鋼管。因剪力墻角部約束邊緣角柱鋼筋較密，且設(shè)置有鋼板，鋼板內(nèi)側(cè)竄筒無法插入，在核心筒部角柱部位開設(shè)澆筑孔，澆筑孔高度距地3.5 m，澆筑孔長和高分別為500 mm和300 mm。混凝土澆筑至澆筑口高度時用模板及時封堵澆筑孔。2層高為13.65 m，分2 次施工。因2夾層kl1梁頂標高為16.1 m，故第1次施工至16.1 m處，模板支設(shè)高度為7.7 m。第2次施工至22

11、.05 m，模板支設(shè)高度為5.95 m。2層混凝土澆筑時同首層在核心筒剪力墻鋼板外側(cè)設(shè)竄筒，鋼板剪力墻內(nèi)側(cè)無法設(shè)竄筒位置即約束邊緣角部鋼筋較密處開設(shè)澆筑口，澆筑口截面為500 mm×300 mm，澆筑口高度為3m。4.2 核心筒間大梁混凝土澆筑方法因現(xiàn)場場地限制和施工工藝要求，1#核心筒和3#核心筒作為一個施工段，2#核心筒和4#核心筒作為一個施工段。（1-2）/（b-c）和（3-4）/（b-c）軸線間kl1、l7混凝土一次性澆筑，（2-3）/（a-b）和（2-3）/（c-d）軸線間kl1、l6混凝土在跨中1/3處留設(shè)豎向施工縫，混凝土分2 次澆筑。1#和3#核心筒混凝土澆筑至梁底后

12、，混凝土繼續(xù)向上澆筑，大梁混凝土由梁兩端向跨中緩慢推進澆筑。因kl1梁內(nèi)鋼筋較密且設(shè)置有型鋼，混凝土澆筑前用鋼管將梁上部主筋分開，便于混凝土下料和振搗。4.3 箱型柱混凝土澆筑方法因鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計分節(jié)需要，首層8.6 m為一個柱節(jié)，2 層13.65 m為一柱節(jié)，標準層11 m為一柱節(jié)，混凝土均為一次性澆筑。箱型柱內(nèi)無鋼筋，混凝土離析較小。為保證箱型柱內(nèi)混凝土澆筑密實，在深化設(shè)計時已經(jīng)考慮將澆筑孔直徑加大至150 mm，并在4 個角部增設(shè)4 個 25mm透氣孔。澆筑箱型柱混凝土?xí)r，在柱頭位置安放定型漏斗，混凝土由漏斗側(cè)壁向下滑落，防止混凝土飛濺造成混凝土離析及周圍鋼筋污染。4.4 十字勁性柱混凝

13、土澆筑方法塔樓外圍十字勁性柱13層分3 次進行澆筑，第1次澆筑至為8.4 m，第2次澆筑至16.1 m，第3次與塔樓外圍板混凝土同時澆筑至22.05 m，標準層十字勁性柱混凝土每層澆筑1次，與塔樓外圍結(jié)構(gòu)板同時澆筑。因柱混凝土與梁板混凝土標號不同，在柱周圍50 cm處用鋼絲網(wǎng)隔開。12 層層高較高，混凝土澆筑時設(shè)混凝土竄筒，竄筒長度為3 m， 120 mm。12 層局部采用汽車泵進行澆筑，汽車泵覆蓋范圍以外采用塔吊配合澆筑。5 質(zhì)量保證措施（a）混凝土應(yīng)分層均勻振搗密實，至排出氣泡，防止漏振。澆筑中，應(yīng)隨時檢查模板支撐情況，防止漏漿。（b）泵送過程中嚴禁向罐車中的混凝土加水。（c）混凝土底板在

14、澆筑過程中，如果因特殊原因形成冷縫時，參照施工縫的要求，接縫采用與混凝土同級配的水泥砂漿進行接縫部位的處理。（d）澆筑混凝土后，應(yīng)根據(jù)水平控制線用抹子找平、壓實，以提高抗拉強度，減少收縮量。（e）混凝土試件的取樣須在澆筑地點隨機抽取。試件拆模后，及時放入標養(yǎng)室養(yǎng)護，同條件養(yǎng)護混凝土試塊放置在相應(yīng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件附近，并做好相應(yīng)的防護措施，防止丟失與破壞。（f）混凝土到達現(xiàn)場，普通混凝土根據(jù)天氣溫度情況，2030°c坍落度為140180mm，30°c以上氣溫坍落度控制在160240mm。高強混凝土坍落度為160240mm。試驗室當班人員按規(guī)定批量進行監(jiān)測，如遇到天氣情況變化，則應(yīng)及時調(diào)整砂石含水率等。6 結(jié)束語高層、超高層建筑在結(jié)構(gòu)施工階段需提前部署泵管位置，以避免泵管位置在衛(wèi)生間或與其他專業(yè)沖突。高層、超