1、1高性能混凝土超高泵送的设备选型计算与施工【摘 要】：通过对超高层泵送压力的计算，选择科学合理的泵送设备。结合工程实例配置可泵性较好的混凝土有利于混凝土的超高泵送。选用先进的水洗技术，增强了混凝土泵管使用寿命。使该项施工技术具有良好的发展前景和广泛的推广意义。 【关键词】：高性能混凝土；压力计算；设备选型；施工技术 THE EQUIPMENT SELECTION CALCULATION AND CONSTRUCTION OF ULTRA HIGH PERFORMANCE CONCRETE PUMPING HU Zhong-wei 1 ，WANG Cheng-yang2 (1. China Co
2、nstruction Fourth Engineering Division Corp. Ltd, 510665,Guanzhou,Guangdong,China;；2. Anhui University of Science and Technology, 232001,Huainan, Anhui，China) Abstract：Through calculation of high pumping pressure, choose a scientific and reasonable pumping equipment.With engineering examples,configu
3、ration good pumpability of concrete is good for pumping concrete. Select advanced washing technology, improve the service life of concrete pump pipe.The construction technology makes wide prospect and extensive popularized significance. Keywords：high performance concrete ; stress calculation ; 2equi
4、pment selection ; construction technology. 中图分类号：TU528 文献标识码： A 文章编号： 0 前言 近些年，随着建筑技术和国家经济的迅速发展，施工泵送高度超过200m 的建筑项目越来越多，因而超高混凝土泵送技术会成为超高层建筑施工中的关键技术之一。泵送高度超过 200m 的混凝土泵送技术称之为混凝土的超高泵送。超高层的混凝土泵送技术是一项综合技术，包含混凝土泵送设备的计算与选择、泵送机械的调试、泵管的布置和过程控制等内容。所以本文将对本项目高性能混凝土的超高泵送提出研究探究。 珠江新城某超高层建筑位于珠江新城 CBD 中心地段。此项目总建筑面积
5、约为 40 万 m2，是集商业、办公、高级公寓、五星级酒店于一身的多功能综合性大型公共建筑，最高楼层达 49 层 280 米。是二十一世纪广州市中心金融商务区，集中体现广州作为国际都市形象的窗口。项目在主塔楼部分采用混凝土超高泵送技术，本文将对其设备选择的计算及泵送技术进行重点分析，为其他类似工程提供借鉴和帮助。 1 工程概况 珠江新城某超高层泵送混凝土概况，主塔楼混凝土强度从C35C85，封顶高度按 240m 计算，超高空高强混凝土的输送是工程的重点，其分布情况见下表 1。 表 1 珠江新城某超高层泵送混凝土情况 3在施工前期我们借鉴了广州电视塔、广州国际金融中心（西塔） 、广州东塔等项目的
6、混凝土超高泵送的案例分析。 常规的高强混凝土粘性阻力比较大、流动性差，可泵性成为其突出的难题。在配置较好的高性能混凝土的基础之上，计算和选择科学的泵送设备成为超高混凝土的泵送施工的关键。选择合理的泵送设备不但可以完成施工任务，还可以为企业和国家节约成本。 2 泵送设备的选型计算 对于混凝土的超过泵送来说，出口压力与整机功率是体现其泵送能力的两个关健参数。出口压力是泵送高度的保证，而整机功率是输送量的保证。因此，我们从理论计算与工程实践应用这两个方面对出口压力与功率进行分析。 2.1 理论计算： 泵送 C60 混凝土至 240m 高度时的所需要的压力计算。计算混凝土的泵送阻力是混凝土输送泵选型的
7、一项重要工作，在一般的混凝土施工中，混凝土泵的最大出口压力应比实际泵送阻力损失压力高 20%30%，多出的压力储备是为防止由于混凝土变化造成的异常现象，避免堵管的现象发生。 混凝土泵送的总阻力损失 P 总，由混凝土在管道内流动的沿程阻力造成的压力损失 PH、混凝土经过弯管及锥管的局部压力损失 P1、以及混凝土在垂直高度方向因重力产生的压力损失 P2 构成。 即：P 总=PH + P1+ P2 (1)混凝土在管道内流动的沿程阻力造成的压力损失 PH(MPa)。 4PH=PH l l管道总长度，含水平管道、垂直管道及布料杆长度等，总长约340m; PH混凝土在水平输送管内流动每米产生的压力损失(M
8、Pa); 其中， 式中， d混凝土输送管直径（m） ； S1混凝土塌落度（mm） ； K1粘着系数（Pa） ； K2速度系数（Pa /m/s） ； t1 /t2混凝土泵分配阀切换时间与活塞推压混凝时间之比值约0.3； V混凝土在管道内的流速，当排量达 40m3 /h 时，流速约0.91m/s； 径向压力与轴向压力之比，对普通混凝土取 0.90。 (2)混凝土经过弯管及锥管的局部压力损失 P1 局部压力损失将弯管、锥管、分配阀、截止阀以及软管所产生的压力损失累加即可，各部分的压力损失见下表 2。 表 2 附属结构产生的压力损失 5弯管(含布料杆弯管)：90，约 18 个；弯管：45，2 个，锥管
9、 1 个。S 管分配阀，1 个，截至阀，1 个，3m 软管，1 根。 (3) 混凝土在垂直高度方向因重力产生的压力损失 P2 P2=gh=5.9 MPa 式中：混凝土密度，取 2500kg/m3； g重力加速度 9.8m/s2； h垂直泵送高度。 计算结果：泵送 240 米高时所需压力总压力： P 总=PH + P1+ P2=3.5+2.7+5.9=12.1 MPa 2.2 根据混凝土现场泵送数据计算所需压力 (1)现场泵送数据推算沿程压力损失 下面我们以广州电视塔 2007 年 11 月至 2007 年 12 月 C60 混凝土实际泵送数据来推算沿程压力损失，见下表。设备型号为三一重工HBT
10、90CH2135D 拖泵，现场水平布管 80m，其中 90弯头 18 个，45弯头 2 个。混凝土的塌落度为 180mm。 表 32007 年 11 月至 12 月广州电视塔泵送施工数据表 表 4 单位长度混凝土管道沿程压力损失表 6从上表可知 C60 混凝土在单位长度管道内的压力损失为: PH=0.03 MPa/m (2) 根据现场数据推算 C60 混凝土泵送至 240m 高度压力计算 沿程压力损失：PH =10.2 MPa 各弯管的与阀的压力损失：P2 =2.7 MPa 垂直高度压力损失：P1 =5.9 MPa 混凝土泵送所需总压力：P 总=18.8 MPa 2.3 最大混凝土出口压力的确
11、定 根据 JGJ/T10-95混凝土泵送施工技术规程1泵送 240m 时，理论压力计算为 11.9MPa，广州电视塔 C60 混凝土实际泵送数据推算压力为18.8MPa，理论与实际数据推算相差较大。出现这样的偏差和混凝土配比有关，这里以实际数据推算为准。 确定的最大混凝土泵出口压力为 28MPa。在一般的泵送施工经验中，为了应付混凝土变化引起的异常现象，避免堵管的发生。混凝土泵的最大出口压力通常会比实际所需压力高 20%30%。而在实际泵送过程中的意外的因素比较多，为了更加可靠安全，需要储备足够的压力2。所以根据上面的计算结果，将混凝土泵的最大出口压力设计为 28MPa，一方面有 50%的压力
12、储备，另一方面，在正常的工作状况下，液压系统工作压力不超过 28MPa（出口压力 18.8 MPa 时对应液压系统工作压力为 18.8 MPa） ，工作的可靠性更高。 2.4 泵送设备的选择 根据上述计算，我们选用 HBT90CH-2128D 拖泵设备。HBT90CH-2128D7超高压混凝土输送泵，设备最大功率 372kW，混凝土最大输送压力28MPa，理论最大排量为 95m3/h，满足设计计算要求。 超高压输送管规格为 125A 壁厚为 9mm，采用耐磨合金钢。液压截止阀+液压泵站各 1 套。特制 15 米布料杆一台，安装方式为固定于爬模平台上。 图 1 液压截止阀和液压泵站 3 混凝土可
13、泵性研究 在高性能混凝土最终施工配合比（如下图所示）中掺加矿渣粉和外加剂，增加混凝土拌合物的流动性，降低泵管的粘性，提高高强高性能混凝土的可泵性3，同时我们对混凝土配合比优化前后进行对比有明显的区如下图 2 所示。 图 2 高强高性能混凝土配合比优化前后对比 优化后的高强高性能混凝土外观比较好，坍落度与扩展度的检查也完全满足设计和施工的要求。混凝土的粘度低、流动性好，无离析、分层等不良现象4。 表 5: C60 最终施工混凝土配合比 84 管道水洗技术 4.1 概述 在混凝土管道水洗技术中我们采用世界上独一无二的水洗技术，直接用混凝土泵泵送水洗，使管道水洗能够做到泵送多高，水洗多高。混凝土活塞
14、、自动补偿磨损间隙的眼镜板、切割环加上管路的良好密封性，使得洗输送管可以最大限度利用管道中的混凝土，减少混凝土浪费和对施工环境的污染。利用此种水洗方法在上海环球金融中心工程中成功水洗至 492 米，且每次水洗节约混凝土 5-8 立方。 4.2 水洗原理与方法 150 米以下高度时，采用图 5 所示用海绵塞的水洗方法。 150 米以上高度时，采用图 6 所示不用海绵塞的水洗方法。因为，如果仍用海绵塞，由于海绵塞不能完全对高压水密封，渗过海绵塞的高压水形成小激流，流速比海绵塞快，从而冲走混凝土的砂浆，使海绵塞前的石子越积越多，当水流推力不足以克服石料自重和阻力时，就会发生堵管。而采用图二所示水洗方
15、法，用混凝土泵先直接泵一料斗砂浆再泵水清洗，且不用海绵塞，其原理几乎与泵送混凝土的原理完全一样。不会出现石子越积越多的现象，从而实现泵送多高，水洗多高。 图 5 海绵塞的水洗方法 图 6 不用海绵塞的水洗方法 5 结语 随着国内城市超高层建筑的日渐增多，人们对混凝土超高泵送的要9求也会越来越高。本文对超高泵送的压力计算和设备型号的选择做了简要的分析。同时配置可泵性较好的高性能混凝土也有利于混凝土的超高泵送顺利进行。在混凝土泵送结束以后，我们采用世界先进的水洗技术，增强了混凝土泵管使用寿命。本文珠江新城某超高层 C60 高性能混凝土超高泵送获得巨大成功。为今后类似超高层泵送施工提供有益的参考和借鉴。 参考文献： 1JGJ/T10-95混凝土泵送施工技术规程S. 2张哲明,刘亚柱.超高层混凝土泵送J.科技资讯,2011.09 3JGJ55.2000,普通混凝土配合比设计规程S 4CECS207：2006,高性能混凝土应用技术规程S 作者简介：1 胡忠伟 (1984 一)，男满族 河北承德人，职称：中国建筑第四工程局 工程师 2 王成洋(1988 一)，男汉江苏盐城人硕士研究生。荣誉：优秀研究生主要科技成就或研究方向：结构工程
