深基坑混凝土泵送施工技术研究

梁金山

（北京城建十六建筑工程有限责任公司，北京 100083）

1 引言

随着现代高层建筑及超高层建筑的迅速发展，超大超深基坑经常出现，更是涉及向深基坑内输送混凝土施工作业。由于大落差向下泵送混凝土容易发生堵管现象，造成费工费料，情况严重时会直接影响混凝土施工质量。如何在保证混凝土施工质量的前提下，将混凝土输送至基坑内是深基坑混凝土施工的主要难题。混凝土泵送是否成功，与混凝土原材料特性、输送管的长度和布置形式、施工场地条件、操作人员素质等因素有关。

恒印智慧城市项目通过混凝土输送泵选择、深基坑泵送管道布置及支撑架搭设、混凝土原材料控制、泵送工艺等技术措施，保证了向深基坑内泵送混凝土的施工质量，取得了良好的应用效果和实用性。

2 工程概况

恒印智慧城市项目由1#楼和裙房组成，地下4层，裙楼地上4层，1#楼地上33层；基础结构形式为1#楼采用泥浆护壁非挤土钻孔灌注桩基础；裙房采用天然地基上的下反柱墩+筏板基础。1#楼筏板厚度为2.8~3 m，裙房筏板厚度0.8 m。整个基坑深度达21 m，东西向达110 m，南北向达88 m；基础底面标高变化大，电梯基坑和集水坑过多等造成基础底面起伏大。护坡桩距地下结构外墙之间的距离只有2~3 m，空间狭小。

3 深基坑混凝土输送

3.1 深基坑内混凝土输送方式的选择

恒印智慧城市项目基坑深，跨度较大，且1#楼筏板又是超厚超大的大体积混凝土。混凝土浇筑深度达到21 m，最远泵送距离达到93 m，且混凝土强度等级变化多，体量大，最大浇捣量达9 900 m3。超厚超大的大体积筏板混凝土浇筑是恒印智慧城市项目深基坑混凝土浇筑的一个重点和难点，因此，需要采取合理有效的混凝土泵送方案，确定混凝土输送设备、布置输送管及混凝土的原材料要求。混凝土浇筑方向应从远处向近处，连续作业[1]。

根据现场施工场地条件，只能在基坑北侧布置混凝土输送设备。以混凝土地泵为主，混凝土泵车为辅的输送方式来解决混凝土输送。

3.2 混凝土浇筑设备的选择

恒印智慧城市项目中1#楼为超高层建筑，不仅要满足超高层混凝土泵送技术要求，还要满足向深基坑内泵送混凝土的技术要求。同时，考虑泵送设备租赁或购置的经营效果，需提前进场1台双电机HBTS8018A型混凝土电泵，同时配备1台18 m的布料器进行混凝土浇筑。

3.3 技术特点

混凝土泵送时，当倾斜或垂直向下泵送施工，且高差大于20 m时，应在倾斜或垂直管下端设置弯管或水平管，弯管和水平管折算长度不宜小于1.5倍高差[2]。如何布置混凝土输送管有严格要求，如果布置不当会造成管道内混凝土下面的空气，形成气柱，在拐弯部分形成气堵。因此，恒印智慧城市项目对混凝土输送管布置方式的多个方案进行比选：（1）先采用直接垂直向下输送，弯管和水平管长度将达到30 m，场地限制不能实现；（2）再采用输送管道倾斜向下布管，需在筏板底部搭设支撑架，而且只能解决筏板及以下混凝土浇筑，会影响地下结构施工；（3）借鉴类似工程经验，采用“C”布管，虽然减缓了混凝土的流动性，但混凝土的泵送性能要求特别高；（4）经过最终研究结合类似工程经验，特制定搭设深基坑泵送管道支撑架。具体搭设如下：

当泵管敷设垂直向下6 m设置时，利用架手架设置一道2 m长的水平管，然后再次垂直向下敷设6 m泵管，同时再次利用脚手架设置一道长0.5 m的水平管，最后垂直向下设置泵管到达深基坑坑底。如图1所示。

图1 混凝土泵管向下敷设示意图

4 泵送混凝土原材料控制

4.1何为混凝土可泵性

混凝土可泵性表示混凝土在泵压下沿输送管道流动的难易程度以及稳定程度的特性[3]，主要表现为流动性和内聚性。

流动性是指拌合物在重力或外加屈服应力作用下产生流变特性的能力，流动性越好越有利于混凝土泵送；内聚性是指拌合物抵抗分层离析的能力，即混凝土在压力作用下或振动状态下不容易发生浆体与骨料分层现象。较好的可泵性可以保证混凝土在泵送过程中具有良好的流动性、阻力小、不离析、不易沁水、不堵塞管道等性质。

4.2混凝土原材料特性要求

石家庄市夏季空气干燥、温度较高，历年夏季晴天日平均温度均能达到29℃以上，夏季施工时，要着重考虑气温高而造成的混凝土胶凝材料水化快的特点，需调整混凝土配合比中胶凝材料的比例。同时采用掺加一定数量的粉煤灰减少水泥用量，避免因混凝土的胶凝材料过少而降低混凝土的密实性，充分利用混凝土后期强度。

泵送混凝土施工前，应根据原材料特性及天气等情况进行混凝土的配合比设计，通过混凝土配合比试配，获得满足要求的泵送混凝土。

现在商品混凝土粗骨料一般以碎石为主，碎石中针片状含量较多，造成混凝土的状态差，影响混凝土泵送性，容易发生堵管现象。粗骨料要求为粒径5~25 mm，含泥量不大于1%，针状颗粒含量不大于10%，且级配合理C类以上。

细骨料是指0~4 mm的砂，细骨料与水泥搅拌合成水泥砂浆，可以保证改善混凝土的和易性与流动性。为保证混凝土具有良好的泵送性，砂采用细度模数为2.6~2.8中砂，0.315 mm筛孔通过率为15%~30%，0.15 mm筛孔通过率为5%~10%，含泥量不大于3%，级配良好，C类以上。泵送混凝土砂率宜为35%~45%。

泵送混凝土对胶凝材料用量不宜小于300 kg/m3；恒印智慧城市项目抗渗混凝土的水胶比不得大于0.50，混凝土胶凝材料总量不宜小于320 kg/m3，其中，水泥用量不宜少于260 kg/m3；框架柱高强混凝土，最小水泥用量为300 kg/m3。粉煤灰掺量宜为胶凝材料总量的20%~30%，矿粉的掺量宜为胶凝材料总量的2%~5%。

恒印智慧城市项目外加剂使用聚羧酸系高性能减水剂施工时，需严格要求外加剂掺量，如超出饱和掺量容易造成泌水、离析，同时还要充分利用混凝土在搅拌后约10 h的初凝时间；通过控制混凝土初凝时间延缓混凝土中水泥的水化反应，以防产生水化热峰值。

恒印智慧城市项目地下室与基础工程环境类别为二b类，为防止碱集料反应，除粗骨料的选用需要满足泵送混凝土的质量要求外，还要满足大体积混凝土碱活性骨料的要求，混凝土的含碱量不超过3 kg/m3，以确保混凝土的质量。

5 泵送技术

5.1泵送开始前准备工作

施工前，需对操作人员进行机械设备使用安全培训，培训合格再进行相关泵送混凝土的技术交底。

向下润管优先采用节水润管法，先在料斗中注入一定量的水，在润管砂浆与水之间增加一个纯水泥净浆层，把砂浆和水隔开形成阻隔带。然后将混凝土拌合物分步泵入输送管内，水在拌合物材料的推动下将输送管壁湿润，同时在输送管道内壁沿程形成一层水泥浆膜，这样可以减少堵管现象的发生，使混凝土顺利泵送到指定位置并降低泵送损失。

5.2泵送工作

泵送混凝土机械操作人员不仅需要熟悉混凝土泵送机械的使用，掌握操作规程，还要具有与泵送混凝土的相关知识。泵送混凝土运输至现场时，应对可泵性进行试验来判断。通常情况下要检测混凝土坍落度是否满足要求，当混凝土坍落度满足要求后，再进行泵送。

混凝土罐车向料斗卸料之前，应先将罐内混凝土反向高速旋转搅拌15~25 s，这样可以使混凝土在泵送时保持良好的和易性。混凝土泵送机械的操作人员要与混凝土浇筑点工作人员保持通信畅通，使泵送速度与浇筑进度相同步。当混凝土供应不及时或混凝土罐车在交替时，应采取间歇式泵送，放慢泵送速度，要始终保持料斗内混凝土高于出料口高度，避免吸入空气，形成气柱，造成管道堵塞。

5.3 泵送结束后洗泵工作

混凝土泵送结束后要立即洗泵，洗泵工作很重要，会直接影响下次混凝土的泵送效果。若泵送结束不立即清理干净泵管，混凝土会在内壁凝固，后期将很难彻底清除。清洗泵主要分为有水清洗和无水清洗两种，考虑水资源节约及保证浇筑点混凝土质量，水清洗逐渐被无水清洗所取代，而无水清洗越来越被广泛应用。

无水清洗方法中，压缩空气清洗最为常见。空气清洗工作原理为利用压缩空气进行吹洗，将浸透水的清洗球先塞进气洗接头，再接与变径相接的第一根直管，并在管路的末端接上安全盖，利用压缩气的气压及混凝土自重，使混凝土可以顺利向下流出管道。气洗完毕后，要将进气口封闭好。该技术具有用水量小、不浪费混凝土、无污染等优点。因此，恒印智慧城市项目采用气洗工艺。

6 结语

运用本论文介绍的深基坑内混凝土泵送施工技术，恒印智慧城市项目在泵送各种强度等级的混凝土时均未发生过混凝土离析现象，更未造成堵管；顺利完成了深基坑内混凝土浇筑任务，保证了混凝土浇筑的连续性及施工质量。泵送混凝土施工已经被广泛地应用在建筑施工中，相关人员继续学习，积累经验，总结出更有效的技术措施和方法，提高施工水平，将深基坑内泵送技术发展到新高度，给企业带来社会效益和显著经济效益。