世界最高建筑的混凝土施工

1、世界最高建筑的混凝土施工一一普茨邁斯特解決方案在哈利法塔吶卜10V亦10當(dāng)?shù)貢r(shí)間2010年1月4日晚，迪拜酋長(zhǎng)謝赫穆罕默徳本拉希徳阿勒碼克圖姆揭開被稱 為“世界第一高樓”的迪拜塔紀(jì)念碑上的帷幕，宣告這座著名建筑的正式落成，同時(shí)將 其更名為"哈利法塔” O這應(yīng)總高度828m. 168層的建筑，是當(dāng)時(shí)人類歷史上首個(gè)超過(guò)800m的建筑物，不止高度驚人、建筑用料量龐大，在建筑施匸技術(shù)方面，哈利法塔實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)創(chuàng)新。尤其是 超高層混凝土泵送，刷新了世界紀(jì)錄，也奠定了普茨邁斯特泵送產(chǎn)品在該領(lǐng)域的地位。2008年4月9日，哈利法塔混凝土澆筑工程全而完工，最終泵送高度達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的 606m。在過(guò)去的3

2、2個(gè)月中，3臺(tái)來(lái)口普茨邁斯特的高性能高壓混凝土拖泵BSA 14000SHP-D. 1套復(fù)雜的輸送管道和4個(gè)固定布料桿累計(jì)泵送了大約163000D?高強(qiáng)度混凝土，其中包括用于樓板的C5()混凝土和用于中心塔體部分的C60、C80混凝土。普茨邁斯 特的這些設(shè)備在工程建設(shè)中經(jīng)受住了考驗(yàn)，并發(fā)揮了巨大作用.超高層建筑拖泵輸送模擬基于對(duì)普茨邁斯特技術(shù)水半和可靠性的充分信任，哈利法塔混凝土供應(yīng)商和泵送服 務(wù)商Vnimix公司委托普茨邁斯特供應(yīng)和安裝拖泵及布料桿系統(tǒng)。2005年初，普茨邁斯 特在德國(guó)總部和迪拜的施工現(xiàn)場(chǎng)作了充分的準(zhǔn)備并配備相應(yīng)的人員，對(duì)拖泵和輸送管線 進(jìn)行了一系列全面的測(cè)試(見圖1九測(cè)試使用

3、BSA14000 SHPT超高層建筑用拖泵和DN125ZX輸送管線。同時(shí)，哈利法塔核心筒和3個(gè)裙樓的基礎(chǔ)底板是由不同長(zhǎng)度臂架的泵車施工。700CW的核心筒基礎(chǔ)由200根1. 5m的混凝土樁支撐裙樓由650根0. 9m的樁支掠，樁深度達(dá)到5301,大廈底板混凝土為45000mV2沁'紈-r 二 A9B3U 2V!?此.吶辛；10圖1測(cè)試階段鋪設(shè)的兒白米輸送管BSA14000 SHP-D超高壓混凝土泵是普茨邁斯特2005年夏夭制造完成并交付用于哈利法塔的混凝土輸送設(shè)備，包括框架和料斗在內(nèi)的組件都得到了加強(qiáng)以承受巨大的壓力, 同時(shí)還調(diào)整了 S閥和S閥軸承的預(yù)期壓強(qiáng)oBSAldOOO SHP-

4、D本身己具備高效的過(guò)濾系統(tǒng),普茨邁斯特乂改進(jìn)了混凝土泵的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，無(wú)桿腔運(yùn)行時(shí)混凝土壓強(qiáng)和液斥系統(tǒng)的 油壓比小于i=b此傳動(dòng)比例使高性能的泵機(jī)可實(shí)現(xiàn)超過(guò)40MPa的混凝土壓強(qiáng)。混凝土輸送管線系統(tǒng)除為哈利法塔設(shè)計(jì)泵送髙度很髙的混凝土泵之外，普茨邁斯特面臨的另一個(gè)挑戰(zhàn)是輸送管線系統(tǒng)的耐磨性能、耐高壓以及管線的走向和在建筑結(jié)構(gòu)中的固定。對(duì)于樓板混 凝土澆筑，Unimix運(yùn)用普茨邁斯特標(biāo)準(zhǔn)的固定式混凝土泵和標(biāo)準(zhǔn)的ZX輸送管DN125, 將大部分C5()混凝土泵送至452m的高度。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，幾乎在整個(gè)泵送高度上都裝配 了內(nèi)徑150mm的泵管，用于泵送特別髙強(qiáng)度的混凝土。只有在最高的10層樓安裝了

5、普茨 邁斯特ZX輸送管DX125.此管道可以承受13MPa的壓強(qiáng)。粗管道的特點(diǎn)一在每小時(shí)輸出相同的情況下，改變管道的橫截而對(duì)流量.耐磨性、 壓強(qiáng)和混凝土在管道中停留的時(shí)間有直接影響。與125mm的輸出管道相比，150迦管道 的截面積增大了約44%,壓強(qiáng)下降近25%磨損也會(huì)相應(yīng)下降，但隨著流量下降混凝土在 管道中的停留時(shí)間會(huì)増加。當(dāng)預(yù)期泵送高度為611m時(shí)，混凝土在ISOnun輸送管中停留的 時(shí)間大約為40mino除了鉆孔樁和基礎(chǔ)底板的4300011?混凝土外，還為平臺(tái)、3個(gè)翼樓和 塔樓的建設(shè)計(jì)算了大約260000m的混凝土。鑒于大量的混凝土需求，為了盡量減小輸送 管道在fl然摩擦下的磨損，普茨

6、邁斯特提供特長(zhǎng)壽命的混凝土輸送管，管壁厚度Hmm, 并通過(guò)超聲測(cè)量定期監(jiān)測(cè)管道的壁厚?；炷凛斔凸艿墓潭ㄒ辉谶M(jìn)行混凝土澆筑過(guò)程中，管道是滿的，要支持垂直輸送 管的重量，每根輸送管在轉(zhuǎn)向垂直輸送管后必須由大型支座支撐。這些U形的安裝支撐 被焊在重型鋼板上，鋼板被澆筑在墻中，支撐各豎管的重量。在泵送髙度為615的情況 下，管道的重量是非常大的。主管道加上混凝土的重1：超過(guò)55t,每節(jié)3tn管道由兩層樓 之間的樓板固定裝置固定，在垂直方向上口由移動(dòng)而不能在水半方向移動(dòng)(見圖2)。 4J* >5*1：超:”三小據(jù)X *辺毛8 4=2 SM -總水半處固定AIJi孟A,V鄴 10拐彎處固定Bwso

7、mfi f - in燈吶10垂直處固定圖2管路固定裝置混凝土輸送管的更換一泵送至最高點(diǎn)時(shí)，主管道加上混凝土的重量超過(guò)55t,為方 便管道的更換，普茨邁斯特開發(fā)了專用起重設(shè)備。該設(shè)備包括一個(gè)特制套管和頂升裝置, 兩個(gè)地腳螺栓穿過(guò)樓板并受樓板支撐，整個(gè)上部的管道由液壓缸提升，下部的泵管就能 實(shí)現(xiàn)更換?；炷凛斔凸艿那邃ㄒ焕ㄋ繉雍诵膲w澆筑100m'的混凝土，每層樓分3次 灌注。塔樓翼樓樓板的混凝土從低層的每層150m9遞減到高層的每層son/。在單獨(dú)的混凝 土工程結(jié)束時(shí)，管道中大約含有ISm*的混凝土，要對(duì)管道和混凝土泵進(jìn)行徹底的清洗。為了方便清洗，在普茨邁斯特工程師建議下，Unimi

8、x公司在每臺(tái)BSA14000 SHP-D泵機(jī)旁安裝清洗吊架，包括一個(gè)短的水半輸送管和約4m長(zhǎng)豎管，開放端彎折2次.清洗前,BSA14000 SHP-D泵后的混凝土管由一個(gè)液壓截止閥關(guān)閉，清洗吊架的連接通過(guò)彎折90°實(shí)現(xiàn)。在吊架下方，空的攪拌運(yùn)輸車等待關(guān)閉閥打開，混凝土由于重力流到該車中，這 樣機(jī)器操作員就能夠清洗泵機(jī)了。由于泵管不是真空，最后使用海綿球和壓縮空氣將剩 余的混凝土從輸送管的頂端推出。施工人員拆下固定布料桿頂部的軟管，將一個(gè)濕海綿 球放入管道，連接一個(gè)清洗接合器，然后通圧縮空氣。濕海綿球在豎管中被往下推，混 凝土殘余被清除，然后以更簡(jiǎn)單的方法進(jìn)行徹底的最終清洗，不同的是這

9、次用的是由海 綿球、水和第2個(gè)海綿球組成的塞子，強(qiáng)行使塞子通過(guò)混凝土管，整個(gè)過(guò)程不超過(guò)20mino無(wú)配巫的固定式布料桿一混凝土輸送管最初連接到4個(gè)固定的普茨邁斯特布料桿, 其中3條輸送管連接到進(jìn)行塔樓翼混凝土澆筑的MX 28-4型布料桿。MX 28-4布料桿固定在口升式滑模的半臺(tái)上，并安裝在16山高的管狀柱上，這3個(gè)布料桿在單個(gè)塔樓翼的墻壁 完成后陸續(xù)拆除，通過(guò)起重機(jī)放在0號(hào)層。585m的第155層中央大廈核心混凝土澆筑由第4個(gè)32m伸展范圍的MX固定布料桿施工。MX 32-4設(shè)置在20m高的管狀柱上并安裝在軸中墻模工程上，每層爬升流程分兒步液壓完成?，F(xiàn)場(chǎng)管理者耍求固定式布料桿不能帶配重，否則

10、影響起重機(jī)工作。該建筑核 心頂部156層是鋼結(jié)構(gòu)，滑模工程和最后的固定式布料桿已經(jīng)拆除，剩下樓板混凝土澆 筑由水半鋪設(shè)的管道和軟管完成。滿足強(qiáng)度要求和泵送要求的混凝土混凝土強(qiáng)度等級(jí)與碎石最大粒徑一為了盡量降低樓板和承重墻的尺寸，承受隨著 高度的增加而上升的荷載，這個(gè)超髙層建筑的施匸現(xiàn)場(chǎng)只使用高強(qiáng)度的混凝土。根據(jù) 原來(lái)的計(jì)劃，各高度混凝土強(qiáng)度等級(jí)為基礎(chǔ)墻壁C80A碎石最大粒徑為20mm：高度95m（第26層 以下墻壁C80A,碎石最大粒徑為20mm：高度452m （第126層）以下墻壁C80,碎石最大粒徑14mm：高度570m （第154層）以下墻壁C6（K所有樓層的樓板混凝土均為C50o盡管碎

11、石最大粒徑為2（）mm的C80A級(jí)混凝土原來(lái)僅用于高度在95m （第26層）以 下的結(jié)構(gòu)，但該混凝土被泵送到352m的高度（第100層）（坍落度為50cm,水灰比0.3） 有桿腔運(yùn)行時(shí)，當(dāng)混凝土的排量為3（）D?/h,混凝土壓強(qiáng)僅為15MPao測(cè)試混凝土強(qiáng)度成本節(jié)省一在不同高度的混凝土等級(jí)設(shè)計(jì)中，根據(jù)髙度確定不同的碎石粒徑，一 方面可以滿足混凝土泵送到300m以上，另一方面則降低了成本。因?yàn)橄鄬?duì)于最大顆粒尺 寸14迦的混凝土來(lái)說(shuō)，最大顆粒尺寸20mDi的混凝土需耍的水泥和細(xì)砂要少得多。當(dāng)然, 配制這樣的混凝土關(guān)鍵在于必須通過(guò)試驗(yàn)確定、選擇合適的外加劑?；炷临|(zhì)量控制一在混凝土攪拌廠中每一批混凝土的生產(chǎn)都接受監(jiān)控并做記錄。在混凝土運(yùn)輸和泵送前，定期檢查混凝土的溫度和流動(dòng)性，并制作試塊檢查混凝土強(qiáng)度（見圖3. 4）。此外，現(xiàn)場(chǎng)的管理者為確定混凝土凝固和收縮指標(biāo)進(jìn)行取芯。每根輸送管中都泵送2m'的泵送輔助劑，輔助劑是在該建筑上的一個(gè)容器中收集，然后用塔機(jī)吊到 地面上。模板的精確定位是通過(guò)衛(wèi)星定位系統(tǒng)完成的，這意味著垂直偏差只有兒亳米。1012h后模板打開，24h后拆除模板，每34d完成一層大廈核心筒和樓板。由于外界溫度高，混凝土澆筑一般在傍晚或晚上進(jìn)行，即便如此溫度亦將近4（rc。因?yàn)榛炷翝?筑時(shí)的溫度最高只能35r,骨料在配制成混凝土之前在混凝土廠中經(jīng)過(guò)了冷卻，且