超高层混凝土泵送技术研究

李润章

（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南 长沙 410000）

近年来，我国超高层建筑数量持续增加，混凝土泵送技术的应用越来越广泛。根据实践分析可知，随着泵送高度的增加，泵管内的混凝土压力不断增大，且超高层建筑多数需使用高强高性能混凝土，黏度大、泵送阻力大，导致超高层混凝土泵送整体难度较大，合理的设备选择与施工技术控制十分关键，文章主要围绕此展开了详细分析。

1 超高层混凝土泵送技术概述

基于我国现代城市的快速发展，各地区高层、超高层建筑兴起一股建设浪潮，各地区“第一高楼”接连更替。世界高层建筑与都市人居学会（CTBUH）数据库查询显示，近年来全球新建的100座摩天大厦中，中国占据了其中的51座，而最高的10座大厦中，我国有6座；自2015年至今，当年建成的最高建筑均在中国。分析此数据不难发现，我国已经成为超高层建筑大国，混凝土工程作为其中的重要工序，如何有效落实相关浇筑工作十分关键。

目前随着超高层建筑项目的逐步实施，对混凝土施工技术提出了更高的要求，超高层泵送技术的应用具有关键性意义。超高层往往混凝土泵送高度超过200m，对泵送压力、混凝土可泵性要求高。目前，基于超高层建筑结构强度、可靠性需要，往往采用的是高强高性能混凝土，与普通混凝土相比，其存在以下泵送特点：（1）高强高性能混凝土组分多、黏度大，以C60～C100混凝土泵送施工为例，泵送管理寿命只有普通混凝土的1/3～1/5；（2）高强高性能混凝土泵送阻力大，必须合理使用减水剂，保证混凝土流动性；（3）高强高性能混凝土对水的使用较为敏感，水量的变化会导致其扩展度、塌落度出现较大变化，一般情况下坍落度、扩展度分别以240～260mm、600mm以上为宜。

结合工程实践分析可知，超高层混凝土泵送路径较长，且面临着泵送管道更换、检修等问题，对此优化混凝土配合比设计、合理选择泵送设备、做好施工现场的监控管理均十分重要，也是实现混凝土作业顺利完成的必不可少的措施。

2 超高层混凝土泵送技术原理与应用要点

2.1 泵送技术原理

在超高层混凝土施工时，泵送作业是核心，多采用节水润管法进行泵送施工。具体技术原理如下：在泵送管道内加入一定的水，然后逐步泵送纯水泥稀浆、砂浆、混凝土，顺利将其泵送至指定位置。根据工程实践经验分析可知，混凝土泵送即将结束时，合理预估管道内残留混凝土方量，合理回收利用，泵管长度与混凝土量的关系可参考如表1所示。

表1 泵管长度与混凝土量的关系

2.2 泵送设备选型

混凝土泵机、输送管道的选型会直接影响混凝土工程施工效率与质量，下文主要对此进行详细分析。

（1）混凝土泵机。根据工作原理、理论输送量、分配阀、驱动方式等依据，可将混凝土泵机划分如表2所示。具体根据项目实际情况，如浇筑工程量、浇筑进度、混凝土坍落度等因素，合理选择即可。

表2 混凝土泵机类型

（2）混凝土输送管选型。混凝土输送管是混凝土泵送的重要媒介，超高层泵送施工时，输送管长度往往较长，且对其耐磨性要求相对较高，要防止高强高性能混凝土输送时出现爆裂问题。目前，我国超高层混凝土施工运用较多的有电焊钢管、高压无缝钢管，结合工程实践分析，混凝土泵车相连位置、底部泵管，可选用内部为螺旋纹式的泵管，有效避免堵管问题的出现；超高层泵送施工压力较大，输送管连接以法兰夹密封圈为主，确保密封效果良好。

2.3 泵送技术应用要点

超高层混凝土泵送施工相对复杂，主要是各环节紧密相连，在施工前需把握好各个施工要点，并落实现场施工控制工作。

（1）泵送组织管理：超高层混凝土泵送，应制订专项施工方案，落实相关组织管理工作，采取“定人定岗”制度，派专人落实质量、安全监控工作，保证泵送作业顺利完成。

（2）混凝土配合比优化：落实混凝土配合比试验分析，判断混凝土是否达到泵送要求，若是不达标，可适当优化配比，直至混凝土工作性能满足施工需求，具有较好的流动性，可顺利泵送到指定位置。

（3）泵送过程控制：结合上述分析可知，超高层混凝土泵送步骤主要为泵水少量→泵送纯水泥稀浆→泵送砂浆→泵送混凝土。施工时需严格根据项目具体情况布管，减少软管、弯管，提前规划好混凝土泵管走向、位置；保持混凝土泵送连续性，混凝土到达施工现场后，检测合格后方可泵送；泵送过程中，泵送速度由慢到快，一旦发现泵机速度过快、泵管剧烈晃动等情况，应停止施工、查明原因；泵送因故中断后，泵机每隔15min正反泵运行，防止混凝土凝固。

（4）混凝土温度控制与养护：超高层混凝土泵送施工时，混凝土温度不宜过高，否则不利于泵送施工的正常开展，可沿输送管洒水、包裹湿麻袋，降低入模温度；落实混凝土养护工作，养护时间≥14d，做好保湿、保温工作。

3 工程案例

3.1 工程概况

文章以某综合性建筑为例展开分析，该项目总建筑面积34万m2，塔楼高568m，地上113层、地下5层，采用核心筒-外伸臂+外围巨型斜撑框架结构。此建筑混凝土结构最大高度562m，泵送混凝土量总计20万m3，具体混凝土强度要求如表3所示。

表3 不同结构部位混凝土强度要求

3.2 超高层混凝土泵送设备选型

（1）超高压输送泵。①选型情况。该项目建筑高度超过500m，在进行超高压输送泵选型时，参考国内已建、在建500m以上高楼选用的设备型号，最终拟选HBT9050CH-5M型输送泵，具体参数如表4所示。同时，结合混凝土浇筑量、进度计划，共配备3台输送泵。②计算复核情况。结合上文分析可知，C35、C70混凝土浇筑高度均要达到562m。根据《混凝土泵送施工技术规程》（JGJ/T 10—2011），对混凝土最大泵送阻力进行计算：该项目每套管路安装2台截止阀，混凝土泵送压力损失为1.4MPa，经综合计算得到混凝土最大泵送阻力为16.04MPa，混凝土泵最大出口压力按照120%进行取值，即19.25MPa。根据表5数据分析可知，此输送泵最大压力50MPa，可满足实际作业需求。③超高压泵管。该项目为超高层混凝土泵送施工，泵送压力大、对泵管耐磨性能要求高，结合相关类似项目经验与厂家建议，最终决定选用超高压耐磨泵管，具体技术参数如表5所示，可满足工程实际施工需求，避免出现管道磨损需更换的情况。④布料机。该项目核心筒混凝土一次浇筑方量大，经综合分析选用2台HGY24型布料机（臂长、自重分别为24m、12t）施工，并使用2套管道将布料机与顶模平台连接，具体布置情况如图1所示。

表4 HBT9050CH-5M型输送泵参数

表5 超高压耐磨泵管参数

图1 布料机布置情况示意图

3.3 超高层混凝土泵送设备与泵管布置

超高层混凝土输送泵设置需满足以下要求：（1）混凝土供应方便，可停放多台搅拌运输车；（2）配管方便；（3）安装降噪棚；（4）尽量处于塔式起重机覆盖范围；（5）便于清洗，具有供水、排水设施。

超高层混凝土输送管道需根据实际浇筑方案进行布置，注意尽量减少弯管、软管，混凝土泵与垂直管间设一定长度水平管道，防止出现混凝土回流的情况；采用特制固定卡具固定好泵管，所有转弯处做好加固工作，控制好振动问题；该项目设有2套截止阀，一套在输送泵出口10m位置，另一套在竖向第一根垂直管上。

3.4 超高层混凝土泵送施工技术要点

超高层混凝土泵送施工流程如图2所示。

图2 泵送施工流程示意图

具体施工技术要点如下：（1）泵水：泵水施工的目的是检验管理的密闭性，并对留存在管道中的杂物进行清洗，同时润湿管道；泵水施工前，可在泵机料斗上设置钢筋滤网（0.5mm），以免水中带砂。（2）泵送净浆。泵送一定量的净浆，并使用4～5个浸水牛皮纸塞子，实现对砂浆与水的隔离，防止出现堵管情况。（3）泵送砂浆。泵送同强度、等级砂浆，具体根据实际泵送高度确定泵送方量，至少充满一半长度管道。（4）泵送混凝土。根据施工现场实际混凝土供应情况确定泵送速度，料斗内确保有充足的混凝土，一旦发现混凝土供应不及时，立刻放慢泵送速度，适当采用间歇式泵送方法，间隔时间＜5min；现场施工随季节调整混凝土配合比，以晚上、凌晨温度较低时开展混凝土浇筑工作为宜，严格控制好混凝土入泵、入模温度。（5）洗泵方法。该项目结合类似工程经验，决定采用以下泵管清理方法。①300m以下采用水洗工艺，管清洗系统为竖向回水管+三级沉淀池；②300m以上采用水气联洗工艺，管清洗系统为气洗装置+混凝土回收装置。混凝土泵送后，先进行气洗，控制压缩空气压力≤0.8MPa，缓慢开启气阀；完成气洗后，关闭气阀并实施水洗施工。通过气洗可最大限度地回收混凝土，同时节约水洗用水量，真正实现绿色作业。

4 结束语

综上所述，基于现代建筑业的发展，超高层混凝土泵送技术发挥着越来越重要的作用。由于泵送高度高、混凝土自身阻力大，为保证混凝土作业顺利完成，必须合理制订相应的施工方案，严格组织、精心施工。在工程实践中，超高层混凝土配合比设计、泵送设备选型以及泵送过程控制十分关键，切实防止施工中出现堵管问题，从而影响整个建筑施工质量与安全性。此外，完成泵送后应合理回收管内残余混凝土，真正落实现代绿色施工理念，切实保证项目整体质量可靠、环保经济。