高层建筑混凝土泵送施工技术要点

翁邦正，杨 接，廖 程，欧阳杰

(中国建筑第二工程局有限公司 西南分公司，重庆 400023）

混凝土泵送技术是指在混凝土拌合物坍落度不小于1m 时，通过泵送方式开展作业的一项施工工艺，具有运输效率高、技术流程简单、施工难度小、自动化水平高等优点，在工程建设中应用广泛[1]。近些年我国建筑行业发展迅速，高层建筑数量越来越多，这就对施工技术提出了更高要求，而混凝土泵送施工技术可满足高层建筑混凝土输送需求，对于保证施工质量、提高施工效率具有重要意义。为充分发挥混凝土泵送施工技术优势，就需要对其技术要点及常见问题展开探讨，加强对高层建筑混凝土泵送施工过程的控制[2]。

1 工程概况及难点

某建筑工程项目位于市商业金融区中心地段，具有办公、休闲、娱乐、居住、酒店等功能，属于综合性建筑项目。该工程总建筑面积52万m2，最高处约260m，其中地上54 层、地下3层，整体结构为组合结构形式，采用筏板基础，根据楼层的不同，选用强度等级相匹配的混凝土。此次施工所用混凝土强度等级最高为C60，属于高强混凝土，主要用于1～12 层核心筒墙体、外围组合柱等结构中。

该工程项目规模较大，整体结构复杂，涉及弧形剪力墙柱、异形暗柱等，需要用到大量钢筋，钢筋分布比较密集，会加大混凝土浇筑难度。同时，施工所用到的混凝土强度等级高，混凝土粘度大，施工现场周围空间有限，泵管水平摊铺长度较小，泵送高度达260m，所面临的泵送阻力比较大，泵工施工难度大。并且，混凝土泵送施工受原材料质量影响，与配制比也有较大关系，如果材料质量不达标、配制比不合理，都容易造成混凝土离析等质量问题，导致泵管堵塞而影响施工。

2 高层建筑混凝土泵送施工技术要点

在混凝土泵送施工技术实践过程中，具体施工流程如图1 所示，技术要点主要包括以下几方面。

图1 混凝土泵送施工流程

2.1 混凝土配制

混凝土配制主要从原材料选择和配合比控制两方面分析。就原材料来讲，混凝土粒径越大发生泵管堵塞的可能性就越高，所以应严格把控混凝土骨料粒径大小[3]。此次施工中，所用石子为连续级配碎石，粒径大小在5～25mm 范围内，含泥量小于0.1%，母岩强度为112.0MPa。细骨料选用中砂，细度模数在2.5～2.9 之间，含泥量小于0.3%。所用水泥为普通硅酸盐水泥，抗压强度为10.2MPa、抗折强度为28d，各项性能指标均满足国家规定标准。混凝土中还添加有泵送剂、掺合料，其中泵送剂减水率为30.0%，与水泥有着良好的适应性；掺合料为S95 级矿粉及Ⅱ级粉煤灰，可提高混凝土密实度和耐久性。对于混凝土配合比，应在保证混凝土强度前提下，遵循耐久性、经济性、可泵性原则，经反复试验，最终得到最佳配合比，以C60 强度混凝土为例，其配合比如表1 所示。混凝土出站坍落度为235mm，3h 坍落度损失小于10mm。

表1 C60混凝土配合比

2.2 泵送设备选型

在选择泵送设备时，需结合泵送距离、泵送高度、混凝土粘度等因素考虑。通常情况下，应对泵送中存在的泵损做科学估算，再以混凝自重及泵压损失为参照，确定最低压力值，初步选择泵送设备。然后根据施工现场的泵送路线，对混凝土位移和泵压进行精准计算，完成混凝土泵模型的构建[4]。再通过定量计算的方式，确定混凝土工作性能粘度，减少计算误差。根据工程实际情况及计算结果，此次施工主要选用三一重工拖车泵，可满足300m 以下的泵送需求，地下室部分则采用汽车泵和拖式输送泵开展作业。

2.3 泵送管道布置

布置泵管时，应遵循弯管最少、距离最短原则，降低泵管阻力。为避免出现倒流现象，应平衡水平管与竖管之间的动力，根据泵送高度大小，水平管的折算长度需大于其1/5。架设水平管时，需用地墩上焊接的支架进行固定，每个混凝土墩台长、宽、高分别为50cm、30cm、30cm，彼此之间间隔2m，可防止水平管在泵送过程中发生偏移。对于竖向泵管，需用墙体上的预埋件做固定处理，每个加固构件之间的高度差为2.5m。为便于竖向泵管穿过楼层，楼板上预留有方形洞口，其大小为25cm×25cm，平面布置情况如图2所示。泵管向上布置时，为减小泵送阻力，不建议采用直角弯管，可通过脚手架设置斜道完成泵送作业。泵管向下布置时，为防止混凝土离析现象的发生，可设置一段管口向上的斜坡段或水平段，对混凝土自落起到缓冲作用。泵管连接处，应确保牢固性，并做好密封处理，避免出现漏浆问题。对于高压泵管，需在直管两端0.5m 处进行固定，弯管弯头处也应固定好，具体可借助U形卡具实现。

图2 竖向泵管预留孔平面布置情况

2.4 混凝土泵送

开展混凝土泵送作业前，先对泵送设备和管道进行全面检查，尤其注意易损伤部分，发现故障问题时及时修复，更换损坏部件，保证泵送设备工作性能的良好性。检查泵管的密闭性、接头处牢固性，确保泵管的正常使用。正式作业前，需将主油泵油量调制最大，加水运转10min，对泵送动作、系统压力等进行检查，无异常现象后，采用砂浆对管道进行润滑，其配合比为1∶1。工程实践中，应确保泵送动作的规范性，具体注意以下几点问题。

1）考虑泵管自身阻力，应合理控制泵送速度，泵送前期速度不可过快，需保证可随时实现反泵，当泵送设备运行状态趋于平稳后，可逐渐提高泵送速度。泵送速度的控制，是通过改变泵液压系统压力实现的，根据该工程项目实际情况，液压系统压力不得超过20MPa。

2）混凝土泵送过程中，如无特殊情况不可突然停泵，需确保作业的连续性。当发现混凝土数量有限，可能发生泵送不及时现象时，应结合现场施工实际情况，对泵送速度做适当调整，避免停泵现象的发生[5]。

3）如果出现停泵，且20min 内无法恢复泵送时，为保持泵管的润滑性，对于长度较大的泵管，需每隔5min 泵送少量混凝土，如果停泵时间过长，则应将泵送装置清洗干净后再次进行泵送作业。混凝土泵送过程为：泵少量水→加纯水泥稀浆→泵送砂浆→混凝土泵送。

2.5 混凝土浇筑

浇筑泵送混凝土前，需先详细了解建筑工程具体结构，掌握其特点、明确浇筑难点，结合施工场地范围、运输道路情况、混凝土制备设备安放位置等因素考虑，采用分区域划分的方式，分次完成混凝土浇筑。同时还需检查模板、钢筋布设情况，清理模板表面杂物及内部积水，并通过洒水保持模板的湿润性。混凝土入模时，距离浇筑面越近越好，一般控制在1m 以内，当混凝土自落高度大于2m 时，为防止其对钢筋及模板造成较大冲击，可借助溜槽或者串通，来减轻混凝土下落的冲击力。并且，混凝土浇筑应尽可能保证其连续性，这就需要根据施工需求和进度安排，准备好相应的混凝土材料，避免出现施工中断问题。对于竖向结构来讲，在进行混凝土浇筑时，同一位置不能重复布料，需采用移动布料方式浇筑，布料范围大约为2～3m。最后，在混凝土振捣作业环节，每次振捣时间不宜过长，控制在15～30s 范围内最为合适，并且需在0.4m 范围内移动振捣棒。完成第一次混凝土浇筑后，为提高振捣密实度，避免骨料下沉分离，需进行二次复振，还可以有效排除混凝土中的气泡，确保混凝土浇筑施工质量。

在高层建筑混凝土泵送施工过程中，应注重水平缓冲层的设置。混凝土泵冲程开始，产生向上的压力施加到混凝土上，冲程结束后，高处混凝土会形成向下的压力，并且压力会随着混凝土所在高度的提升而不断增强，泵送效率较低，且容易造成泵管损坏。所以，在该工程项目中，35层处设置有水平缓冲层，吸收部分压力，使泵管始终具有具备较强的向上压力，确保混凝土的顺利输送。泵送时，需控制料斗内剩余混凝土量，其高度不得低于20cm，避免因余料太少导致空气进入而发生逆流问题。

2.6 混凝土泵清洗

完成混凝土泵送浇筑后，为方便下次泵送施工，需进行洗泵操作，根据洗泵方式的不同，主要将其分为气洗和水洗。所谓气洗，是指借助空压机设备，使其产生高压气体，冲击力作用于海绵球上，使其能够将混凝土从管道中推送出来，并加以回收，进而完成泵洗作业。水洗则是在重力作用下，实现对管道的清理，一般适用于竖向管道，在清洗水平管时，为避免发生堵管现象，需将其拆分开逐段清洗[6]。要注意的是，无论是采用气洗还是泵洗，都需要借助液压截止阀来实现，需将其安装在泵口位置处。

在两种泵洗方法中，气洗法清理效果一般，存在一定的危险性，并且会造成混凝土的浪费，而水洗法清理效果较好，通常可一次性清洗干净。

该项目工程选用水洗法，先泵送一定方量同比例砂浆，牛皮纸浸水处理后作为塞子使用，数量以4～5 个比较合适，可将混凝土残留清理干净，然后加泵送净浆，用量大约为4m3，最后泵送水。当水从泵口流出时，将液压截止阀关闭掉，S 阀对中，打开截止阀，借助水的高差压完成对泵管的清洗。

3 混凝土泵送问题和对策

在混凝土泵送施工过程中，经常会遇到一些问题，会对施工效果和施工质量造成不良影响，所以在实践过程中，就需要采取科学策略有效应对常见问题，才能顺利完成混凝土泵送施工。

3.1 泵送管堵塞问题和对策

采用混凝土泵送工艺时，经常发生堵管现象，影响了施工的顺利进行。造成该问题的原因包括以下几点：①泵管连接不当、接头处密封性较差；②泵送速度控制不到位，混凝土泵送量较多；③混凝土质量不达标，粘性较强；④泵管内部残留于混凝土；⑤停泵时间过长。针对泵送管堵塞问题，首先应科学布设泵管，选择具有较强承重能力及耐压力的密封圈，确保泵管连接处能够密封严密，并固定牢稳。其次，应严格控制泵送速度，遵循先慢后快原则，根据施工进度缓慢提升泵送速度[7]。另外，为避免泵管内有残留混凝土，每次完成泵送作业后，都需要将泵管清洗干净。并且，应选择高强度混凝土材料，确保配合比及坍落度的合理性，夏季和冬季搅拌混凝土时，分别选用冰水和温水，以提高混凝土质量。

3.2 混凝土泌水、离析问题和对策

高层建筑高度较大，泵送距离一般比较长，且泵送混凝土有着较高的流动性，出现泌水、离析的几率比较大，混凝土凝固后便会出现裂缝，影响了混凝土泵送施工质量。为避免该问题的发生，在混凝土配制阶段，在实验室得出具体的配合比后，需结合施工现场实际情况，浇筑实验方，根据实验结果对配合比做出适当调整。同时，混凝土搅拌时间，需根据外加剂性质来调整，如果外加剂为粉末状，可与水混合配制成水溶液，浓度大约为20%～30%为最佳，再加水搅拌，则按照水剂外加剂标准，对搅拌时间加以控制。如果粉剂外加剂直接与其他材料进行搅拌，则应适当延长搅拌时间，再多搅拌60～90s 左右。除此之外，还要做好对混凝土计量设备的检查工作，避免因计量误差造成混凝土泌水、离析问题。对水称、外加剂称工作性能进行检查，避免出现计量错误而引起称量过多；对水泥、砂石称重设备进行检查，防止因计量故障造成下料不足。

3.3 混凝土抓底、板结问题和对策

抓底、板结问题，也是混凝土泵送施工中的常见质量问题，当泌水情况比较严重、水泥用量过高、外加剂用量过高、砂率小时，便容易造成抓底或板结现象。针对该问题，在施工过程中可采取以下对策：减少单位用水量；适当提高砂率；控制好粉煤灰等掺合料用量，减少所用水泥量；严格把控外加剂用量，不可过多；选用引气、增稠、保水性能较强的混凝土外加剂。

4 结语

将泵送混凝土施工技术应用于高层建筑工程项目中，对于施工效率及施工质量的提升具有重要意义，是高层建筑建设中的一项重要工艺，需注重其推广应用，发挥技术优势。随着我国高层建筑数量的不断增多，以及建筑高度的持续增加，都对混凝土泵送施工技术提出了更高要求，这就需要加大对该项工艺的研究力度，改善其中存在的问题，不断提高施工技术水平，以便更好地服务于高层建筑建设。