中小型山體建筑二級泵送混凝土技術(shù)研究

中小型山體建筑二級泵送混凝土技術(shù)研究摘要：目前，在中小型山體建筑混凝土施工過程中，無論采用何種澆筑方式，都不可避免的會遇到長距離、大高差混凝土運(yùn)送難題。這篇論文根據(jù)工程實例，通過實驗，實際運(yùn)行，進(jìn)而進(jìn)行總結(jié)，敘述了運(yùn)用二級泵送技術(shù)對中小型山體建筑長距離、大高差混凝土進(jìn)行運(yùn)送的方法和經(jīng)驗，文章可為以后類似工程提供參考和借鑒。關(guān)鍵詞：山體建筑，長距離，大高差，混凝土運(yùn)輸，二級泵送1

前言在山體建筑的施工過程中，通常會伴隨著長距離、大高差混凝土運(yùn)輸問題。目前，山體長距離、大高差混凝土運(yùn)輸?shù)姆椒ㄓ校捍钤O(shè)索道運(yùn)輸法、直升機(jī)運(yùn)送法、現(xiàn)場攪拌法、高壓泵送法等。山體建筑施工，一般存在施工場地狹小，混凝土運(yùn)輸距離長、落差大等問題。采用搭設(shè)索道法、直升機(jī)運(yùn)輸法，花費(fèi)成本高且無法滿足連續(xù)澆筑要求；采用現(xiàn)場攪拌法，施工場地又滿足不了要求，且混凝土質(zhì)量無法保證。因此，采用高壓泵送混凝土，是一種比較可行的思路。分級接力泵送作為一項較為成熟的施工技術(shù)，經(jīng)常被用于高層、超高層的混凝土施工。它不僅可以提升混凝土運(yùn)輸距離、克服大高差，還可以在堵管時快速進(jìn)行分段排查，減少檢修時長，提高混凝土輸送效率。在“富龍四季小鎮(zhèn)崇禮之眼項目”建設(shè)中，將二級接力泵送技術(shù)應(yīng)用到此中小型山體建筑混凝土施工，取得了良好效果，為中小型山體建筑混凝土施工提供了一種相對合理的解決方式，該方式準(zhǔn)備周期短、輸送速度快、消耗費(fèi)用少，具有較好的實踐意義。2

工程概況富龍四季小鎮(zhèn)崇禮之眼工程，施工地點位于河北省張家口市崇禮區(qū)。本項目位于富龍四季度假小鎮(zhèn)雪場最高峰，F(xiàn)-061地塊，海拔1725m，與崇禮市區(qū)高差近450m。項目建設(shè)用地面積10037㎡，總建筑面積為6223㎡，地上總建筑面積5225㎡，包含公共大廳、餐廳、VIP區(qū)、多功能廳、天文中心、客房及設(shè)備機(jī)房；地下總建筑面積998㎡，包含廚房、設(shè)備機(jī)房及附屬用房；結(jié)構(gòu)類型為地下框架結(jié)構(gòu)、地上鋼框架結(jié)構(gòu)，屬于中小型山地建設(shè)項目。項目地下室部分、地上樓地面及屋面部分均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土使用量約4300m3。按照現(xiàn)場實際施工情況，于2021年7月正式開展混凝土施工作業(yè)。按照甲方提供的現(xiàn)場地形資料，經(jīng)現(xiàn)場實地勘察，確定現(xiàn)場最為合理的一條泵送路線為由山腰咖啡屋處起始設(shè)置一級泵，沿19號雪道上行鋪設(shè)泵管，于19、20號雪道交匯處布置二級泵，最終泵管鋪設(shè)進(jìn)施工現(xiàn)場。上述泵送路線經(jīng)實地測算，水平輸送距離約為610m，垂直輸送距離約為160m。項目部使用二級泵送混凝土方式，完成了混凝土快速、高效、保質(zhì)保量的澆筑任務(wù)。3

施工工藝流程和操作要點3.1施工工藝流程本山體建筑采用兩臺混凝土泵車接力完成混凝土輸送的二級泵送技術(shù)。該施工關(guān)鍵技術(shù)主要包括：確定泵車的布設(shè)與選型、泵管的布設(shè)與固定、混凝土泵送、余料回收及泵管清洗、泵送混凝土注意事項。施工工藝流程如圖3-1。圖3-1工藝流程圖3.2確定泵車布設(shè)位置及泵車選型3.2.1泵車布置位置經(jīng)現(xiàn)場測算，本項目工程泵管布設(shè)水平距離約為610m，垂直距離約為160m，由于地處山地，泵管大部分沿山勢傾斜布置，實際布置長度約為830m。泵車布置主要考慮兩個方面。一是地形，泵車須布置在相對平坦的地形處，斜坡無法布置并展開；二是距離，泵車布置的位置要滿足泵送距離要求，保證一級泵可以順利泵送至二級泵處，二級泵可以順利泵送至施工現(xiàn)場。基于這兩點考慮，經(jīng)過現(xiàn)場勘查，選定山腰咖啡屋處布置一級泵，19號、20號雪道交匯處布置二級泵，該兩處位置，地勢平坦，且距離適中，符合泵車布設(shè)位置各項要求。圖3-2泵車布置示意圖3.2.2泵車選型分析（1）地泵選型分析考慮到混凝土泵送最為不利情況，此時所需混凝土泵泵壓計算如下：計算公式：a泵車的最大輸送距離計算公式：式中：ΔPH----混凝土在水平輸送管內(nèi)流動每米產(chǎn)生的壓力損失（Pa/m）Lmax----泵最大輸送距離(m)；Pe----混凝土泵產(chǎn)生的額定壓力(Pa)；Pmax----混凝土最大泵送阻力（MPa）r----混凝土輸送管半徑(m)；K1----粘著系數(shù)(Pa)，K1=300-S1；K2----速度系數(shù)(Pa·m/s)，K2=400-S1；t2/t1----分配閥切換時間與活塞推壓混凝土?xí)r間之比，一般取0.3；V2----混凝土拌合物在輸送管內(nèi)的平均流速(m/s)；α2----徑向壓力與軸向壓力之比，普通混凝土取0.9；S1----混凝土塌落度，取200mm；L----配管長度；表3-3混凝土輸送管換算長度表管類別或布置狀態(tài)換算單位管規(guī)格水平換算長度（m）向上垂直管每米管徑（mm）1254傾斜向上管每米管徑（mm）125垂直向下管、傾斜向下管每米1彎管每只彎曲半徑（mm）50012β/9010009β/90膠管每根每根長3～5m20計算：本工程采用兩級接力泵送。L1=370+87×4=718mL2=240+73×4=532m兩級泵選取相同規(guī)格型號，故只取最長的泵送距離計算，取L=718m泵管選取管徑125mm的高壓泵送管混凝土塌落度S1取200mm混凝土管內(nèi)流速取0.1m/s（2）超高混凝土的輸送是混凝土施工的關(guān)鍵，也是影響質(zhì)量和控制工期的關(guān)鍵。根據(jù)以往施工經(jīng)驗，結(jié)合工程混凝土施工的特點，在與泵送廠家溝通協(xié)商后，本工程施工地泵選用兩臺中聯(lián)重科10026車載泵。該泵車技術(shù)參數(shù)為車載泵功率199KW，出口壓力26MPa。（3）泵送能力驗算從泵管布置來看，第一級由咖啡屋至中部平臺的輸送線路最不利，按此時的泵管布置驗算。垂直管按87m計，水平管按370m計。從泵管布置圖來看，第一級由咖啡屋至中部平臺的輸送線路最不利，按此時的泵管布置計算，主要參數(shù)如下：取泵管實際輸送距離：L=370+87×4=718米根據(jù)混凝土泵的最大出口壓力、配管情況、混凝土性能指標(biāo)和輸出量，按下列公式進(jìn)行計算：綜上計算：混凝土泵的最大水平輸送距離6834m＞718m，混凝土泵選型和泵管布置均滿足現(xiàn)場施工要求。3.3泵管的布設(shè)與固定3.3.1泵管布設(shè)根據(jù)以往工程經(jīng)驗及現(xiàn)場實際情況，泵管選用125mm高壓泵管。根據(jù)選定的泵車位置及山體的地勢地形，本著盡可能少用彎管、錐形管和軟管、盡可能縮短管線長度的原則，確定泵管布置路線。泵管實地布設(shè)如圖3-4：圖3-4現(xiàn)場泵管布置示意圖泵管布設(shè)由機(jī)械配合人工完成。先由一臺LG983裝載機(jī)將泵管運(yùn)至一級泵所在的咖啡屋平臺處，然后采用爬坡較靈活的XE65DA小挖機(jī)將泵管吊運(yùn)至安設(shè)位置，后由人工進(jìn)行布設(shè)。3.3.2泵管固定泵管沿斜坡鋪設(shè)至山頂平臺，由于泵管直接布置在斜坡上，泵送過程中泵管可能產(chǎn)生較大位移，為保證混凝土泵管的安全性、穩(wěn)定性，防止泵管在泵送混凝土過程中縱向位移及橫向晃動幅度過大，影響混凝土泵送效果，選擇使用混凝土墩+鋼絲繩地錨方式固定泵管。具體操作如下：每隔50m，設(shè)置一個固定點，由小挖機(jī)負(fù)責(zé)在指定固定點位置開挖基坑后，人工清理基槽，支設(shè)模板，用小挖機(jī)裝載混凝土配合人工澆筑500mm（寬）*500mm（長）*1000mm（高）混凝土固定方墩，內(nèi)部埋設(shè)錨板，用于泵管固定。通過鋼絲繩連接固定墩與泵管，鋼絲繩上固定點采用錨板錨固在混凝土墩內(nèi)，下固定點設(shè)置在泵管節(jié)點處，采用3個固定卡卡住鋼絲繩。泵管固定方式如圖3-5所示。圖3-5泵管固定示意圖3.4混凝土泵送經(jīng)過試運(yùn)行調(diào)試，將泵車、泵管、泵車操作人員等一整套泵送體系磨合、調(diào)整至協(xié)調(diào)同步狀態(tài)，整套泵送體系穩(wěn)定后，方可正式進(jìn)行混凝土泵送施工。安排一位專門管理人員對整體泵送工作進(jìn)行統(tǒng)籌安排、管理，觀察泵送體系運(yùn)行情況，針對現(xiàn)場實際情況及時進(jìn)行調(diào)整，保證泵送體系運(yùn)行。泵送體系正常運(yùn)行后，平均每小時可完成10m3混凝土的泵送工作，可以滿足現(xiàn)場施工要求。3.5余料回收及泵管清洗超高泵送混凝土的余料回收及泵管清洗是個不容忽視的問題。混凝土余料回收處理不當(dāng)，不但造成混凝土浪費(fèi)，還會對當(dāng)?shù)氐纳搅汁h(huán)境造成破壞，增大項目碳排放。且泵管清洗不到位，還會影響泵管的重復(fù)使用率。本工程采用直接水洗的方式，泵送多高，水洗多高，既解決了余料回收的問題，又達(dá)到了清洗泵管的效果。（1）在混凝土泵送時，將泵管內(nèi)的混凝土量計算在內(nèi)。（2）將最后一斗混凝土泵入管內(nèi)后，關(guān)閉液壓截止閥，在料斗內(nèi)加入0.5～0.7m3與混凝土配合比相同的砂漿，打開截止閥，將砂漿泵入管內(nèi)，作為封閉隔離層。（3）關(guān)閉液壓截止閥，在料斗內(nèi)注滿水，打開液壓截止閥，利用高壓水將泵管內(nèi)混凝土泵至操作層，直至泵出砂漿停止。圖3-6水洗砼泵管示意圖（4）再次將液壓截止閥關(guān)閉，將混凝土泵車至截止閥一段泵管拆除，打開液壓截止閥，利用重力將水排出泵管。3.6泵送混凝土注意事項（1）泵送時需嚴(yán)格按照說明書的操作方法操作。（2）地泵與泵管連接好后，先進(jìn)行全面檢查，確定接口完好、機(jī)械設(shè)備正常后方可開機(jī)。（3）地泵啟動后，先采用同配合比的水泥砂漿潤管，以濕潤料斗、活塞及泵管內(nèi)壁等。經(jīng)檢查地泵及泵管中沒有異物并且沒有滲漏后，方可正式澆筑砼。（4）開始泵送時，地泵必須處于慢速、勻速并隨時可以反泵的狀態(tài)，然后逐漸加速，同時觀察地泵的壓力和各系統(tǒng)的工作情況，待系統(tǒng)確認(rèn)正常后才開始正式泵送。（5）泵送時，活塞的行程盡可能保持最大，以提高輸出效率，也有利于機(jī)械的保護(hù)。地泵的水箱或活塞清洗室必須保持盛滿水。（6）當(dāng)需要接管時，必須對新接管內(nèi)壁進(jìn)行濕潤。（7）試運(yùn)行通過且無異常后，方可正式進(jìn)行混凝土泵送施工。4

結(jié)論4.1項目實驗及完成效果富龍四季小鎮(zhèn)崇禮之眼工程，使用二級泵送技術(shù)，經(jīng)過4個月正常運(yùn)行，已經(jīng)完成混凝土施工約3580m3。通過該技術(shù)施工的混凝土，混凝土性能較為良好，澆筑效果滿足施工要求。4.2經(jīng)濟(jì)效益與租賃直升機(jī)、搭設(shè)貨運(yùn)索道動輒幾十甚至上百萬的費(fèi)用相比，租賃每臺泵車每月數(shù)萬元的費(fèi)用顯得極為友好，選擇租賃泵車，通過二級泵送技術(shù)運(yùn)輸混凝土可以為項目節(jié)約部分成本。通過二級泵送技術(shù)進(jìn)行混凝土運(yùn)送，每小時約能完成10m3混凝土的運(yùn)送工作，而通過搭設(shè)相同長度的索道運(yùn)送混凝土，索道每次運(yùn)輸混凝土量為1m3，從裝料到卸料單次運(yùn)送混凝土上行時間約為15min，卸料后下行時間約為5min，平均每小時運(yùn)輸混凝土量為3m3。故利用高壓泵送技術(shù)，有利于節(jié)省工期成本，減少人員、機(jī)械窩工。最為關(guān)鍵的是利