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普茨邁斯特解決方案在哈利法塔當?shù)貢r間2010年1月4日晚，迪拜酋長謝赫穆罕默徳本拉希徳阿勒馬克圖姆揭開被稱 為“世界第一高樓”的迪拜塔紀念碑上的帷幕，宣告這座著名建筑的正式落成，同時將 其更名為“哈利法塔”。這座總高度828m、168層的建筑，是當時人類歷史上首個超過800m的建筑物，不止 高度驚人、建筑用料量龐大，在建筑施工技術方面，哈利法塔實現(xiàn)了多項創(chuàng)新。尤其是 超高層混凝土泵送，刷新了世界紀錄，也奠定了普茨邁斯特泵送產品在該領域的地位。2008年4月9日，哈利法塔混凝土澆筑工程全面完工，最終泵送高度達到創(chuàng)紀錄的606m。在過去的32個月中，3臺來口普茨邁斯特的高性

2、能高壓混凝土拖泵BSA14000SHP-D. 1套復雜的輸送管道和4個固定布料桿累計泵送了大約165000m3高強度混凝 土，其中包括用丁樓板的C50混凝土和用丁中心塔體部分的C60、C80混凝土。普茨邁斯 特的這些設備在工程建設中經受住了考驗，并發(fā)揮了乜大作用。超高層建筑拖泵輸送模擬基于對普茨邁斯待技術水平和可靠性的充分信任，哈利法塔混凝土供應商和泵送服 務商Unimix公司委托普茨邁斯特供應和安裝拖泵及布料桿系統(tǒng)。2005年初，普茨邁斯 特在德國總部和迪拜的施工現(xiàn)場作了充分的準備并配備相應的人員，對拖泵和輸送管線 進行了一系列全面的測試（見圖1）。測試使用BSA14000 SHP-D超高層

3、建筑用拖泵和DN125 ZX輸送管線。同時，哈利法塔核心筒和3個裙樓的基礎底板是由不同長度臂架的泵車施 工。7000m的核心筒基礎由200根1.5m的混凝土樁支撐，裙樓由650根0. 9m的樁支撐，樁 深度達到亦m,大廈底板混凝土為45000m。圖1測試階段鋪設的兒百米輸送管BSA14000 SHP-D超高圧混凝土泵是普茨邁斯特2005年夏夭制造完成并交付用丁哈利 法塔的混凝土輸送設備，包括框架和料斗在內的組件都得到了加強以承受乜大的圧力， 同時還調整了 S閥和S閥軸承的預期壓強OBSA14000 SHP-D本身己具備高效的過濾系統(tǒng), 普茨邁斯特乂改進了混凝土泵的液壓驅動系統(tǒng)，無桿腔運行時混凝

4、土壓強和液壓系統(tǒng)的 油圧比小丁 i=b此傳動比例使高性能的泵機可實現(xiàn)超過40MPa的混凝土壓強?；炷凛斔凸芫€系統(tǒng)除為哈利法塔設計泵送高度很高的混凝土泵之外，普茨邁斯特面臨的另一個挑戰(zhàn)是 輸送管線系統(tǒng)的耐磨性能、耐高圧以及管線的走向和在建筑結構中的固定。對丁樓板混 凝土澆筑，Unimix運用普茨邁斯特標準的固定式混凝土泵和標準的ZX輸送管DN125, 將大部分C50混凝土泵送至452m的高度。根據(jù)現(xiàn)場情況，幾乎在整個泵送高度上都裝配 了內徑150mm的泵管，用F泵送特別高強度的混凝土。只有在最高的10層樓安裝了普茨 邁斯特ZX輸送管DN125,此管道可以承受13MPa的壓強。粗管道的特點一在每

5、小時輸出相同的情況下，改變管道的橫截面對流量、耐磨性、 壓強和混凝土在管道中停留的時間有直接影響。與125mm的輸出管道相比，150mm管道 的截面積增大了約44%,壓強下降近25$,磨損也會相應下降，但隨著流量下降混凝土在 管道中的停留時間會增加。當預期泵送高度為611m時,混凝土在150mm輸送管中停留的 時間大約為40mino除了鉆孔樁和基礎底板的45000m5混凝土外，還為平臺、3個翼樓和 塔樓的建設計算了大約260000m3的混凝土。鑒于大量的混凝土需求，為了盡量減小輸送 管道在口然摩擦下的磨損，普茨邁斯特提供特長壽命的混凝土輸送管，管壁厚度11mm, 并通過超聲測量定期監(jiān)測管道的壁

6、厚?；炷凛斔凸艿墓潭ㄒ辉谶M行混凝土澆筑過程中，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。在泵送高度為611m的情況 下，管道的重量是非常大的。主管道加上混凝土的重量超過5阮，每節(jié)3m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而不能在水平方向移動（見圖2）。水平處固定拐彎處固定垂直處固定圖2管路固定裝置混凝土輸送管的更換一泵送至最高點時，主管道加上混凝土的重量超過5阮，為方 便管道的更換，普茨邁斯特開發(fā)了專用起重設備。該設備包括一個特制套管和頂升裝置, 兩個地腳

7、螺栓穿過樓板并受樓板支撐，整個上部的管道由液壓缸提升，下部的泵管就能 實現(xiàn)更換?；炷凛斔凸艿那逑匆焕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150m遞減到高層的每層50m。在單獨的混凝 土工程結束時，管道中大約含有的混凝土，要對管道和混凝土泵進行徹底的清洗。 為了方便清洗，在普茨邁斯特工程師建議下，Unimix公司在每臺BSA14000 SHP-D泵機 旁安裝清洗吊架，包括一個短的水平輸送管和約4m長豎管，開放端彎折2次。清洗前， BSA14000 SHP-D泵后的混凝土管由一個液壓截止閥關閉，清洗吊架的連接通過彎折90 實現(xiàn)。在吊架下方，空

8、的攪拌運輸車等待關閉閥打開，混凝土由于重力流到該車中，這 樣機器操作員就能夠清洗泵機了。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，將一個濕海綿 球放入管道，連接一個清洗接合器，然后通圧縮空氣。濕海綿球在豎管中彼往下推，混 凝土殘余被清除，然后以更簡單的方法進行徹底的最終清洗，不同的是這次用的是由海 綿球、水和第2個海綿球組成的塞子，強行使塞子通過混凝土管，整個過程不超過20mino無配重的固定式布料桿一混凝土輸送管最初連接到4個固定的普茨邁斯特布料桿， 其中3條輸送管連接到進行塔樓翼混凝土澆筑的MX 28-4型布料桿。MX

9、28-4布料桿固定 在口升式滑模的平臺上，并安裝在16m高的管狀柱上，這3個布料桿在單個塔樓翼的墻壁 完成后陸續(xù)拆除，通過起重機放在0號層。585m的第155層中央大廈核心混凝土澆筑由第4個32m伸展范圍的MX固定布料桿施 工。MX 32-4設置在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 液圧完成?，F(xiàn)場管理者耍求固定式布料桿不能帶配重，否則影響起重機工作。該建筑核 心頂部156層是鋼結構，滑模工程和最后的固定式布料桿已經拆除，剩下樓板混凝土澆 筑由水平鋪設的管道和軟管完成。滿足強度要求和泵送要求的混凝土混凝土強度等級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

10、高度的增加而上升的荷載，這個超高層建筑的施工現(xiàn)場只使用高強度的混凝土。根據(jù) 原來的計劃，各高度混凝土強度等級為基礎墻壁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C60,所有樓層的樓板混凝土均為 C50o盡管碎石最大粒徑為20mm的C80A級混凝土原來僅用于高度在95m （第26層）以 下的結構，但該混凝土被泵送到332m的高度（第100層）（坍落度為50cm,水灰比0. 3） 有桿腔運行時，當混凝土的排量為30m/h,混凝土壓強僅為15

11、MPa測試混凝土強度成本節(jié)省在不同高度的混凝土等級設計中，根據(jù)高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。因為相對于最大顆粒尺 寸14mm的混凝土來說，最大顆粒尺寸20mm的混凝土需要的水泥和細砂要少得多。當然, 配制這樣的混凝土關鍵在丁必須通過試驗確定、選擇合適的外加劑?；炷临|量控制一在混凝土攪拌廠中每一批混凝土的生產都接受監(jiān)控并做記錄。在混凝土運輸和泵送前，定期檢查混凝土的溫度和流動性，并制作試塊檢查混凝土強度（見圖3、4）。此外，現(xiàn)場的管理者為確定混凝土凝固和收縮指標進行取芯。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容器中收集，然后用塔機吊到 地面上。模板的精確定位是通過衛(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行，即便如此溫度亦將近40C。因為混凝土澆 筑時的溫度最高只能35C,骨