中小型山體建筑二級(jí)泵送混凝土技術(shù)研究

中小型山體建筑二級(jí)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(huì)遇到長(zhǎng)距離、大高差混凝土運(yùn)送難題。這篇論文根據(jù)工程實(shí)例，通過實(shí)驗(yàn)，實(shí)際運(yùn)行，進(jìn)而進(jìn)行總結(jié)，敘述了運(yùn)用二級(jí)泵送技術(shù)對(duì)中小型山體建筑長(zhǎng)距離、大高差混凝土進(jìn)行運(yùn)送的方法和經(jīng)驗(yàn)，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(zhǎng)距離，大高差，混凝土運(yùn)輸，二級(jí)泵送1

前言在山體建筑的施工過程中，通常會(huì)伴隨著長(zhǎng)距離、大高差混凝土運(yùn)輸問題。目前，山體長(zhǎng)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(chǎng)攪拌法、高壓泵送法等。山體建筑施工，一般存在施工場(chǎng)地狹小，混凝土運(yùn)輸距離長(zhǎng)、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(chǎng)攪拌法，施工場(chǎng)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(jí)接力泵送作為一項(xiàng)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(shí)快速進(jìn)行分段排查，減少檢修時(shí)長(zhǎng)，提高混凝土輸送效率。在“富龍四季小鎮(zhèn)崇禮之眼項(xiàng)目”建設(shè)中，將二級(jí)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(duì)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(shí)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(diǎn)位于河北省張家口市崇禮區(qū)。本項(xiàng)目位于富龍四季度假小鎮(zhèn)雪場(chǎng)最高峰，F(xiàn)-061地塊，海拔1725m，與崇禮市區(qū)高差近450m。項(xiàng)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(xiàng)目。項(xiàng)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(chǎng)實(shí)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(chǎng)地形資料，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察，確定現(xiàn)場(chǎng)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(jí)泵，沿19號(hào)雪道上行鋪設(shè)泵管，于19、20號(hào)雪道交匯處布置二級(jí)泵，最終泵管鋪設(shè)進(jìn)施工現(xiàn)場(chǎng)。上述泵送路線經(jīng)實(shí)地測(cè)算，水平輸送距離約為610m，垂直輸送距離約為160m。項(xiàng)目部使用二級(jí)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(diǎn)3.1施工工藝流程本山體建筑采用兩臺(tái)混凝土泵車接力完成混凝土輸送的二級(jí)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(xiàng)。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(chǎng)測(cè)算，本項(xiàng)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(shì)傾斜布置，實(shí)際布置長(zhǎng)度約為830m。泵車布置主要考慮兩個(gè)方面。一是地形，泵車須布置在相對(duì)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(jí)泵可以順利泵送至二級(jí)泵處，二級(jí)泵可以順利泵送至施工現(xiàn)場(chǎng)。基于這兩點(diǎn)考慮，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)勘查，選定山腰咖啡屋處布置一級(jí)泵，19號(hào)、20號(hào)雪道交匯處布置二級(jí)泵，該兩處位置，地勢(shì)平坦，且距離適中，符合泵車布設(shè)位置各項(xiàng)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(shí)所需混凝土泵泵壓計(jì)算如下：計(jì)算公式：a泵車的最大輸送距離計(jì)算公式：式中：ΔPH----混凝土在水平輸送管內(nèi)流動(dòng)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(shí)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(zhǎng)度；表3-3混凝土輸送管換算長(zhǎng)度表管類別或布置狀態(tài)換算單位管規(guī)格水平換算長(zhǎng)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(zhǎng)3～5m20計(jì)算：本工程采用兩級(jí)接力泵送。L1=370+87×4=718mL2=240+73×4=532m兩級(jí)泵選取相同規(guī)格型號(hào)，故只取最長(zhǎng)的泵送距離計(jì)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(yàn)，結(jié)合工程混凝土施工的特點(diǎn)，在與泵送廠家溝通協(xié)商后，本工程施工地泵選用兩臺(tái)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(yàn)算從泵管布置來看，第一級(jí)由咖啡屋至中部平臺(tái)的輸送線路最不利，按此時(shí)的泵管布置驗(yàn)算。垂直管按87m計(jì)，水平管按370m計(jì)。從泵管布置圖來看，第一級(jí)由咖啡屋至中部平臺(tái)的輸送線路最不利，按此時(shí)的泵管布置計(jì)算，主要參數(shù)如下：取泵管實(shí)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(jì)算：綜上計(jì)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(chǎng)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(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(shì)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(zhǎng)度的原則，確定泵管布置路線。泵管實(shí)地布設(shè)如圖3-4：圖3-4現(xiàn)場(chǎng)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(tái)LG983裝載機(jī)將泵管運(yùn)至一級(jí)泵所在的咖啡屋平臺(tái)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(tái)，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(dòng)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(gè)固定點(diǎn)，由小挖機(jī)負(fù)責(zé)在指定固定點(diǎn)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(zhǎng)）*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(diǎn)采用錨板錨固在混凝土墩內(nèi)，下固定點(diǎn)設(shè)置在泵管節(jié)點(diǎn)處，采用3個(gè)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(duì)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及時(shí)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(shí)可完成10m3混凝土的泵送工作，可以滿足現(xiàn)場(chǎng)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(gè)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(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐纳搅汁h(huán)境造成破壞，增大項(xiàng)目碳排放。且泵管清洗不到位，還會(huì)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(shí)，將泵管內(nèi)的混凝土量計(jì)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(xiàng)（1）泵送時(shí)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(dòng)后，先采用同配合比的水泥砂漿潤(rùn)管，以濕潤(rùn)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(shí)，地泵必須處于慢速、勻速并隨時(shí)可以反泵的狀態(tài)，然后逐漸加速，同時(shí)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(shí)，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(shí)，必須對(duì)新接管內(nèi)壁進(jìn)行濕潤(rùn)。（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(xiàng)目實(shí)驗(yàn)及完成效果富龍四季小鎮(zhèn)崇禮之眼工程，使用二級(jí)泵送技術(shù)，經(jīng)過4個(gè)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(dòng)輒幾十甚至上百萬(wàn)的費(fèi)用相比，租賃每臺(tái)泵車每月數(shù)萬(wàn)元的費(fèi)用顯得極為友好，選擇租賃泵車，通過二級(jí)泵送技術(shù)運(yùn)輸混凝土可以為項(xiàng)目節(jié)約部分成本。通過二級(jí)泵送技術(shù)進(jìn)行混凝土運(yùn)送，每小時(shí)約能完成10m3混凝土的運(yùn)送工作，而通過搭設(shè)相同長(zhǎng)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(shí)間約為15min，卸料后下行時(shí)間約為5min，平均每小時(shí)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