超高层混凝土泵送防堵管技术

西部国际金融中心项目位于成都市锦江区东大街，总建筑面积为29.3万m2，由4栋超高层建筑组成，是集办公、商业、酒店、住宅四大功能于一体的超高层综合性建筑。1#主塔楼共56层，高度240.85m；2#银行楼共39层，高度169.95m；3#住宅楼共46层，高度148.10m；4#住宅楼共47层，高度149.55m。本工程为整体地下室，共5层，采用筏板基础。1#、2#楼为框架核心筒结构，结构造型复杂呈倾斜内收形式，外墙为玻璃幕墙；3#、4#楼为剪力墙结构，外墙为铝板幕墙。

其中1，地上56层加屋顶层、机房层，建筑高度达240.80m。结构设计由八边形渐变成四边形的异形框架核心筒结构，超高楼层在带来震撼的视觉效果的同时，也带来了一些施工中的困难与问题，首当其冲的就是混凝土的供应问题，由于高度超高，一般的混凝土泵送技术已经无法满足本工程的施工，因此要想完成主塔楼的施工，解决混凝土输送这一问题就变得尤为重要。

1 泵管堵管原理、原因分析

泵管堵管形成原理分析：正常泵送的混凝土在管道中心形成柱状流体，流动时呈悬浮状态，表面包有一层水泥浆，作为润滑剂与管壁接触，骨料之间基本上不产生相对运动。当某些粗骨料运动受阻时，后面的骨料运动速度受其影响而滞缓，致使形成粗骨料集结，而附近的砂浆被挤走，余下的间隙有小骨料填充，水泥浆润滑层被破坏，运动阻力加大，速度变慢，直至运动停止而堵管。主要原因分析如下：

1.1 人员操作原因

（1）混凝土开盘时，由于首次泵送，管道阻力较大，此时应低速泵送混凝土，混凝土应处于慢速、匀速并且随时可以反泵的状态，泵送速度先慢后快，逐步加速，操作人员应随时观察地泵压力值，若出现压力值突然增大，应重复进行反泵和正泵，并且敲击泵管，直至混凝土泵送正常。

（2）在混凝土放料过程中，操作人员须随时观察料斗中的余料，余料不得低于搅拌轴，如果余料太少，极易吸入空气，导致堵管。料斗中的料也不能堆得太多，应低于防护栏，以便及时清理粗骨料和超大骨料。当某一车混凝土的塌落度较小时，余料可低于搅拌轴，控制在S管或吸入口以上，以减小搅拌阻力、摆动阻力和吸入阻力。

（3）地泵停机时间过长也容易造成堵管，在混凝土浇筑过程中，地泵不应停机时间过长，高峰期限行时，泵工应根据当日气温、混凝土塌落度等情况，每隔5min～10min开泵一次。

（4）操作人员在混凝土浇筑过程中向罐车内加水，由于混凝土遇水容易造成离析，离析后的混凝土在泵管输送过程中，石子、砂砾集结，造成混凝土堵管。

1.2 泵送设备原因

1.2.1 泵管及设备原因

（1）泵管与泵管链接部位，由于封闭胶圈损坏或卡扣松动原因，管道接头密封不严，造成混凝土浆，破坏混凝土在泵管内的流动性，减小混凝土坍落度，石子、砂砾集结，并且管道接头密封不严，容易造成泵送压力减小，从而导致堵管。

（2）混凝土活塞磨损严重，造成混凝土输送过程中泵送压力减小，导致堵管。

（3）混凝土浇筑前后泵管清理不到位，存在大量残渣，在混凝土浇筑过程中，残渣与混凝土骨料集结造成堵管。

1.2.2 设备局部漏浆原因

由于混凝土浆料泄漏掉，一方面影响混凝土的质量，另一方面漏浆后，将导致混凝土坍落度减小和泵送压力的损失，从而导致堵管。漏浆的原因主要有以下两种：

（1）输送管道接头密封不严。输送管道接头密封不严，管卡松动或密封圈损坏而漏浆。此时应紧固管卡或更换密封圈。

（2）眼镜板和切割环之间的间隙过大。眼镜板和切割环磨损严重时，二者之间的间隙变大。当间隙大于10%时，须通过调整异形螺栓来缩小眼镜板和切割环之间的间隙，若已无法调整，应立即更换磨损件。

1.2.3 现场泵管布置原因

（1）泵管布置过程中，应尽量减少弯管数量，若90°管及S管过多，将加大混凝土输送过程中的阻力，造成混凝土堵管。

（2）水平管的设计与布置应符合要求，水平管过长，将导致混凝土在泵管中泵送竖向压力不足，水平管过短，竖向泵管内混凝土重力直接传递给地泵出料口，操作过程中无法反泵，均容易造成混凝土堵管。

（3）泵管支撑架加固不牢，在混凝土浇筑过程中，泵管抖动厉害，水平管内混凝土骨料下沉，造成堵管。

1.3 混凝土选取原因

（1）混凝土坍落度控制不严，致使其波动较大而造成堵管，季节变化、混凝土外加剂掺量、缓凝成分配方、坍落度损失等，均会影响混凝土从搅拌站运输至现场混凝土坍落度的变化。当坍落度过小时，造成泵送阻力加大而导致堵管；当坍落度过大，在泵管内停留时间稍长，混凝土涉水严重，产生离析，造成堵管。

（2）混凝土级配比不当，细粉含量不足，砂浆不能很好地携带混凝土，骨料下沉而造成堵管。

（3）石子粒径偏大，或有大块片状碎石从料斗筛落入，造成堵管。

（4）润管砂浆用量太少，在混凝土开盘时，需向地泵、料斗、管道内输送一定量砂浆，起到润滑作用，若砂浆用料太少，管道内润滑程度不足，将导致堵管。

2 堵管预防措施及解决办法

2.1 堵管预防措施

项目部在实际超高层混凝土浇筑施工中，针对以上原因采取了以下预防堵管措施。

2.1.1 人员操作预防

项目部在每次超高混凝土浇筑前，对操作工人进行安全及技术交底，在操作过程中责任工程师及质量工程师严格旁站监督指导，按要求进行施工，减少因人为操作造成堵管的可能性。

2.1.2 泵送设备预防

项目部泵管设备连接、活塞及泵管磨损、泵管清理、设备连接不严漏浆、泵管架设等方面，尤其是在地泵料斗变径管部位，派专人对泵送设备加强巡检及检修次数，提前发现问题并和商混站沟通解决处理，保证在每次浇筑混凝土前将设备问题处理完毕，混凝土浇筑顺利完成。

项目泵管布置满足泵管架设要求，水平管长度为79m，35层（149.00m）设置楼层内水平管；长度10m，55层（225.55m）设置楼层内第二道水平管；长度7m，并且未过多设置90°弯管及S管以减少泵由于阻力增大带来的管堵问题。

2.1.3 混凝土选取

在混凝土选取方面，我们选用了具有超高层泵送施工经验的、在成都市口碑良好排名前三的成都建工商混站；项目工程部、技术部各部门根据天气情况、浇筑部位、高度、温度及方量情况，提前和商混站联系，及时调整混凝土骨料粒径要求、配合比优化调整以及坍落度运输损失要求等，最大限度满足超高层混凝土顺利泵送的条件。

2.2 堵管解决办法

虽经各方努力，但受各种因素影响，现场绝对不出现堵管也不可能，项目部在堵管方面采取了以下较为有效的解决办法：

（1）针对管道接头密封不严密导致堵管的问题，项目部决定选用A125型高压泵管，泵管内径125mm，管壁最大抗压45MPa，在地泵料斗处采用加厚型弯管。为解决眼镜板与切割环这一对耦合件之间的密封，我们采用了图1所示的间隙自动补偿装置，该自动补偿结构主要是依靠被压缩的零件2—橡胶弹簧的弹性，来推动零件3—切割环与零件4—眼镜板紧密贴合，消除间隙。因橡胶弹簧的弹性是线性变化的，故可实现一定范围内间隙的自动补偿。而管道连接则采用公母扣固定结构形式，O型密封圈密封，锥面定心，确保连接密封可靠，最大限度地减少不严密和管壁过薄而产生的减压漏浆爆管等问题。

（2）本工程采用中联HBT90-21-220SU地泵及A125型高压泵管，有效保证超高层混凝土的泵送要求,为了抵消垂直管道内混凝土的自重产生的反压，在泵出口布置了68m水平管、90°弯管2个(如图4、图6所示）；在高12.20m的3层，布置了第二道水平泵管以满足裙楼混凝土浇筑需求；在高149m的第35楼层，布置了18m水平管、90°弯管2个（如图5所示）；在高225.55m的第55层布置了12m水平管、90°弯管2个；然后一直往上，整套管道包括布料机塔身外露10m、臂长32m、弯管折算44m，全长392m。直管两端都用刚性支撑固定牢靠。

（3）在第35层以及第55层设置水平泵管有效地降低了混凝土回流带来的过大回流问题，使混凝土能够产生足够的上升动力来完成向上输送。在每个施工层面还设置了清洗泵管残留混凝土回流管道，在每次混凝土浇筑完毕后，都进行多次泵送高压水流进行清洗，达到管内无残留混凝土，以避免混凝土在泵管内残留淤积，使下次施工时泵管内部摩擦力增大，阻碍混凝土输送而出现堵管。泵管水平及立面布置如图5、图6、图7所示。

3 超高层混凝土泵送注意事项

（1）根据不同高度选用对应型号的混凝土泵。

（2）混凝土配合比要严格按照国家规范规定要求进行配比，严禁出现私自加水等行为。

（3）在泵管的布设上，应尽量减少拐点以及S型泵管布设，减小发生堵管的几率。

（4）根据现场实际情况提前协调好混凝土的供应，以免出现长时间混凝土供应不上，造成混凝土在泵管内凝固堵管。

根据本工程实践证明，超高层混凝土泵送在合理规划和操作的前提下，采用中联HBT90-21-220SU地泵及A125型高压泵管，可有效保证超高层混凝土的泵送要求，大大减少混凝土堵管、漏浆和爆管的发生，改善超高层施工作业的安全、加快主体施工的进度。