超高层混凝土泵送施工技术的研究进展

【摘要】随着经济社会的不断发展，城市化的程度不断提高，城市中涌现出越来越多的高层建筑，尤其是近这几年超高层建筑已经成为一种时尚，并逐渐变为一座城市的地标。而在超高层的建筑中，超高层混凝土泵送施工是一种必然选择的技术。超高层混凝土泵送施工技术不仅仅是一个高度的增加，而且是一个系统的工程技术。本文针对此技术近几年的情形进行汇总和分析，展开讨论，并对该技术做出进一步的说明讲解，以期为今后的超高层混凝土泵送施工提供参考。

【关键词】超高层、泵送施工技术、研究

随着建筑领域科技水平的不断进步和提高，泵送施工技术逐渐发展起来。该技术最早起源于德国，上世纪50年代该技术被引入我国，并在80年代逐渐流行兴旺起来。该技术是将混凝土用泵经过管道输送到施工点。

一、超高层混凝土泵送施工技术的特点

目前世界前三位的超高层建筑：迪拜塔约（810m），台北101大楼（508m），上海环球金融中心（491.9m）。超高层混凝土泵送施工技术的流行与其自身的特点有着不可分割的关系，了解其特点可以更好地实际运用该技术。

1、 泵送混凝土具有施工快捷、操作简便、质量好、占地少、适合使用商品混凝土的特点，所以特别适用于高层建筑、大体积混凝土工程和地下工程等超高或量大的混凝土结构。

2、该技术机械化程度高，能有效节省劳动力、减轻劳动强度，进而缩短整体建筑工期。

3、混凝土输送与浇筑连续同步进行，并可一泵到位，不仅缓解了垂直运输的压力，而且减少了混凝土输送环节，简化了施工难度和复杂度。

4、由于泵送混凝土坍落度大，属于缓凝型流态混凝土，所以相应地对模板工程的标准要求也较高。

5、泵送混凝土工艺要求对混凝土质量控制严格，所以其性能稳定，质量较好。

二、超高层混凝土泵送施工技术的关键控制点

1、满足墙体强度要求和泵送要求的混凝土配比

配合比设计的原则有满足强度和耐久性要求、经济合理、具有良好的可泵性。因此需要全面考虑各方面因素，做好超高层混凝土泵送施工。

（1）水泥用量

超高层泵送混凝土中水泥用量必须同时考虑强度与可泵性。水泥用量过少，则混凝土的强度达不到建筑要求;水泥用量过大，则混凝土的粘性过大、泵送阻力增大，进而泵送难度增加，吸入效率降低，最终施工难度增加。

（2）粗骨料

泵送混凝土中，粗骨料粒径越大，越容易堵管。在超高层泵送中，泵送压力过大，易出现离析现象。大骨料粒径与管径之比不宜大于1U5，且尖锐扁平的石子要少，否则会增加水泥用量。

（3）坍落度

超高层混凝土泵送施工中为减小泵送阻力，要将坍落度的控制范围180～200mm。

（4）粉煤灰及外加剂

粉煤灰和外加剂复合使用可显著减少用水量，改善混凝土拌和物的和易性。但由于外加剂品种较多，它们对粉煤灰的适应性也各不相同，其最佳用量应从活性、颗粒组成、减水效果、水化热、泵送性能等多方面加以平衡选择。

（5）外加剂种类和掺量

可根据不同水泥品种、外掺料、工艺要求经试验后选用。

2、能够提供足够动力的泵送设备

泵送设备主要保障输送量和出口压力，现在提供一组国产的超高压泵参数：

拖泵型号

技术参数

HBT90CH-2135D

HBT90CH-2122D

混凝土理论输送排量m?/h

低压/高压 100/78

105/75

混凝土理论输送压力MPa

低压/高压 19/35

14/22

输送缸直径×行程mm

Φ180 × 2100

Φ200 × 2100

主油泵排量cm?/r 260×2

190×2

主动力：柴油机 功率kW 273×2

181×2

料斗容积m?

0.7

0.7

上料高度mm

1420

1420

外型尺寸长 ×宽×高mm 7930×2480×2800

7126×2330×2750

整机质量 kg

13000

12000

HBT90CH2135D超高压泵出口压力高达35MPa，整机功率为（273×2）kW，在超高楼泵送施工过程中出口压力和整机功率方面能够达到双重保证，理论泵送高度超过700m。

HBT90CH超高压泵采用两台柴油机分别驱动两套泵组。应用双泵合流技术，平时两套泵组同时工作，当一组出故障时可切断该组，另一组仍维持50%的排量继续工作，避免施工过程中断造成损失，既可同时工作以提高工作效率，也可单独作业，大大提高了施工过程的可靠性。

3、能够承受足够高压的泵送管道以及密封条件

（1）合金钢特制耐磨超高压管道

采用合金钢特制耐磨超高压管道，经特殊淬火处理，寿命比普通Q345钢管提高3-5倍，保障了管道的抗爆能力和耐磨损寿命，管道寿命≥50000m?。

在超高层泵送施工中，管道内压力最大达到35MPa，纵向将产生42t的拉力，常规的连接与密封方式已不能满足要求，如果管道密封不好，就会发生漏浆，严重时导致堵管。

（2）超高层混凝土密封技术

超高层混凝土密封包括动密封与静密封。动密封关键要解决眼镜板与切割环这一对偶合件之间的密封，静密封主要是输送管道内混凝土的密封。

动密封：尽管采取特殊措施提高眼镜板、切割环这一对偶合件的耐磨性，但这对摩擦副之间的磨损是不可避免的，因此如何消除磨损之后产生的间隙，是超高压混凝土动密封要解决的一个关键问题。

静密封：当管道内的压力较高时，普通混凝土密封圈很容易从管夹的间隙中被挤出来，导致密封圈损坏而出现压力泄漏。一旦漏浆，混凝土就无法流动，发生堵管。我们充分考虑了此问题，打破成规，把管道密封改为锥面定心，O型密封圈密封结构，成功解决了该难题。

4、管道的布局在满足施工要求下尽量减少压力损失

（1）合理布管

超高压管道布管时，应适当使用弯管的数量，在底部应设有垂直高度1/4左右的水平管道，当泵送高度超过200m时，应考虑在高空布置水平管道，来抵消垂直管道内混凝土的自重产生的反压。

输送管直径越小，输送阻力越大，但过大的输送管抗爆能力差，而且混凝土在管道内停留的时间长，影响混凝土的性能，最好选用直径为125mm的输送管。

为了解决因泵送震动而引起的管道松动问题，无论是地面水平管还是墙壁垂直管，均需使用特殊固定装置U码固定牢固。

（2）超高压水洗技术

水洗技术本身是一种施工方法，关键是需要具备下述保障条件，即混凝土泵具有足够的压力、输送管道不漏水，眼睛板、切割环密封良好。

传统的水洗方法是在混凝土管道内放置一海绵球，用清水作介质进行泵送，通过海绵球将管道内的混凝土顶出。由于海绵球不能阻止水的渗透，水压越高，渗透量就越大。大量的水透过海绵球后进入混凝土中，会将混凝土中的砂浆冲走，剩下的粗骨料失去流动性引起堵管，使水洗失败。所以传统的水洗方法水洗高度一般不超200m。

【总结】超高层混凝土泵送是一个系统工程，要有严密的施工组织体系，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，这不仅影响进度，而且影响工程质量，所以整个超高层泵送的全过程要全方位严格控制，严格执行规范、规程和各项特定的技术要求，以保证施工顺利完成。不断研究高强度混凝土的超高层泵送技术，对于提高超高层建筑施工质量及施工效率具有重要意义。

【参考文献】

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[2]龙永亮，任惠军，张冲良.南宁地王国际商会中心高空回形布管法进行超高度高性能泵送混凝土施工技术[J]. 广西城镇建设.2006（11）

[3]曹天霞.上海金茂大厦混凝土工程施工技术[J].施工技术01999（05）