自升式布料机在超高层双连体核心筒混凝土施工中的应用.docx

自升式布料机在超高层双连体核心筒混凝土施工中的应用高 振 洲( 中国建筑第六工程局有限公司华东分公司 ，江 苏 南 京210016 )摘 要 结合海控国际广场实际情况 ，确定了合理的 混凝土施工工艺 。 采用自升式布料机置于结构工作面进行布 料 ，大大提高了混凝土作业的效率和质量 。 同 时 指 出 了布料机附着固定对混凝土结构的要求 ，介绍了布料机的安 装流程及顶升步骤 。 指出混凝土泵管的敷设 ，混凝土浇筑及布料机清洗过程中 的 注 意 事 项 。 该技术的应用保证了 施工安全且降低了施工成本 。关 键 词 高 层 建 筑 ; 建 筑 机 械 ; 混 凝 土 ; 布 料 机中 图 分 类 号 TH22文 献 标 识 码 A文 章 编 号 1002 -8498 ( 2011 ) 22 -0027 -03Application of the Self-elevating Concrete Spreader in ConcreteConstruction of Double-connected Core Tubes for High-rise BuildingGao Zhenzhou( Huadong Branch of China Construction Sixth Engineering Division Co ，Ltd ，Nanjing，Jiangsu 210016 ，China)Abstract: The reasonable concrete construction process is decided based on actual situation of HNAInternational Mansion Self-elevating concrete spreader distribute materials on the work face to improve the efficiency and quality of concrete transportation The fixation requirement of spreader to concrete structure is put forward The installation process and jacking up steps are introduced The attentions of pump pipe laying，concrete pouring and spreader washing are introduced The construction safety is guaranteed and construction cost is saved by using the spreaderKey words: tall buildings; construction equipment;concrete;spreader1工 程 概 况海 控 国 际 广 场 工 程 A 座 位 于 海 口 市 金 贸 中 路 ， 目 前 是 海 南 省 在 施 第 一 高 楼 ，建 筑 高 度 249. 70 m。本 工 程结构 形 式 为钢筋混 凝土双连体核心筒 + 钢 管混 凝 土 外 框 柱 、钢 楼承板结构形式 ，地 下 3 层 ，地 上54 层 。本 建 筑 处 于 地 震 烈 度 8. 5 度 地 区 ，目 前 是 中 国 大 陆 区 域 最 高 地 震 烈 度 区 第 一 高 楼 ，国 家 抗 震 专家 评 审 要 求 的“大 震 不 屈 服 ”第 一 高 楼 ，即 大 震 下 柱保 持 弹 性 ，中 震 下 墙 柱 保 持 弹 性 。由 于 抗 震 设 防 要 求 很 高 ，故本 工程采用双连体 核 心 筒 ，且 墙 柱 的 构 件 较 厚 大 ，配 筋 密 集 。核 心 筒 平面 如 图 1 所 示 ，外 墙 边 平 面 尺 寸 为 15. 20 m 45. 40 m。超 高 层 建 筑 内 核 心 筒 一 般 都 是 单 筒 ，双 筒 很 少图 1 核 心 筒 平 面Fig 1 Core tube plan见 ，双连体筒更是少见 。核 心 筒 为 钢 筋 混 凝 土 结 构 ，工 作 量 较 大 ，且 全 部 为 现 场 工 作 ，故 核 心 筒 的 施 工 是 制 约工期的关键因素 。其 中 ，核 心 筒 墙 体 较 密 ，钢 筋 密 集 ，混 凝 土 量 大 ，且 混 凝 土 浇 筑 施 工 难 度 大 。2 混 凝 土 施 工 工 艺采 用 商 品 混 凝 土 ，竖向运输采用泵送 。 竖 向 管 道 在双筒间一侧墙壁附着 ，双 筒 间 有 楼 板 连 接 ，楼 板 等 水平结构随层施工 ，这 样 既便 于混凝土泵管 敷 设 ， 也 便于检修和更换泵管 。收 稿 日 期 2011 -08 -01基 金 项 目 中国建筑工程总公司科研项目 ( CSCEC-2011 -Z-38 )作 者 简 介 高 振 洲 ，中国建筑第六工程局有限公司华 东 分 公 司 总 经理 ，高 级 工 程 师 ，南京市玄武区龙蟠中路 26 号 华 艺 楼 3 楼电 话 :，E-mail: gaozhenzhou2005 126 com210016 ，28施 工 技 术第 40 卷针对本工程水平尺寸大，墙体密 集，混 凝 土 梁 大，工作面水平混凝土泵管敷设困难等 特 点，决 定 采 用 一 台 32m 臂长 的 自 升 式 全 液 压 遥 控 混 凝 土 布 料 机 ( 布 料杆) 解决混凝土在水平工作面的输送布料问 题。该 形式的布料机在国际工程中应用较 多，但 在 国 内 工 程 中应用很少。本工程的混凝土施工 工 艺 为: 混 凝 土 供应( 采用 商 品 混 凝 土 ) 混 凝 土 垂 直 运 输 ( 采 用 混 凝 土泵) 工作面水平运输( 采用布料机) 。工 程该部位的混凝土 楼 板 厚 度 为 150 mm，强 度 等 级为 C30 。同 时 ，在 布料机 支座预留洞一侧有 一 道钢 筋 混 凝 土 大 梁 ，可 以 有 效 保 证 该 部 位 的 支 撑 强 度 。 布 料机在工作状 态 和 顶 升 状 态 下 ，全 部 重 量 都 通 过 一 根横杆和附着框传递在其 中 一 层 楼板 上 。顶 升 过 程 中 ，布 料 机 臂 架中没有混凝土 ，荷 载 较 小 ，现 以 布 料 机 浇 筑 混 凝 土 状 态 为 例 ，验算楼板承载力 。 经 过 荷 载 统 计 ，附着洞口最大竖向 荷 载 为 440 kN，洞 口 最 大 侧 压 力 为 281 kN，洞 口 侧 面 承 压 面 积 0. 142 5 m2 ， 混 凝 土 所 受 侧 压 力 为 1 971. 9 kPa，远 小 于 混 凝 土 抗 压 强 度 。布 料 机 平 面 位 置 紧 贴 结 构 混 凝 土 梁 ，竖 向 承 载 力 满 足 要 求 ，现对洞口边 缘 集中 力进行抗冲切 验 算 。 根 据 图 3 提 供 数 据 ，楼 层两侧最大垂直受力 VA =220 kN; 楼 层 截 面 最 大 水 平 受 力 H A = 281 kN。 根 据 实 际安装情况建 立 洞 口 受 冲 切 承 载 力 计 算 模 型 ，验 算 过 程 如 下 ，已 知 : 截 面 有 效 高 度 h0 = 0. 15 m，混 凝3布 料 机 技 术 参 数布 料 机 技 术 参 数 : 最 大 布 料 半 径 : 32 m; 臂架 回 转 角 度 : 360 ; 塔 身 高 度 : 24 m; 安 装 形式 : 楼 板 承 载 ; 输 送 管 清 洗 方 式 : 水 洗 / 干 洗 ; 总 质 量 : 27 000 kg; 臂 架 形 式 : 4 节 卷 折 全 液 压 ; 输 送 管 径 : 125 mm; 末 端 软 管 长 度 : 4 m; 第 1 4 节 臂 长 : 8 700 ，7 860 ，8 050 ，8 390 mm。 布 料 机 安 装 如 图 2 所 示 。2土 轴 心 抗 压 强 度 设 计 值 ft = 1 430 kN / m ( 按混 凝土 结 构 设 计 规 范 GB50010 2010取 值 ) 。表4. 1. 4 -2图 2 布 料 机 示 意Fig 2 Concrete spreader4混 凝 土 布 料 机 平 面 布 置4. 1平 面 位 置 确 定布 料 机 平 面 位置决定于 其平面输布范围 ，同 时图 3 楼 层 受 力 分 析Fig 3 Force analysis of floors又 要 考 虑 布 料 机 在 结 构 上 的 附 着 方 式 。 通 过 研 究 ，决 定 将 布 料 机 布 置在双 连体混凝 土中间的楼板上 ， 布 料 机 的 附 着 采 用 楼 板 承 载 形 式 ，顶升通过自身的 液 压 顶 升 系 统 实 现 。 在混凝土楼 板上设置预留洞 ， 预 留 洞 尺 寸 为 950 mm 950 mm。 布料机的平面位 置 如 图 1 所 示 ，输布范围 可以覆盖整个核心筒 ，满 足核 心 筒 混 凝 土 的 施 工 需 求 。4. 2 布 料机附着固定 及 对 混凝土结构要求 布 料 机 的 全 部重量都加 载于混凝土楼板上 ，本局 部 荷 载 作 用 面 积 长 边 与 短 边 比 值 s = 2 ，截面 高 度 影 响 系 数 h = 1 ，预压应力按长度的加权平 均 值 pc，m = 0 ，临 界 截 面 周 长 m = 1. 76 m ( 扣 除 长 度 : 0. 95 + 0. 075 2 ) ，影 响 系 数 = 1 ( 1 = 1 ，2 =3. 14 取 较 小 值 ) ，洞 口 距 离 局 部 荷 载 作 用 面 6 h0 =0. 9 m，求 得 允 许 荷 载 设 计 值 F L ( 0. 7 h ft+0. 25 pc，m ) m h0 = 264. 3 kN( 按混 凝 土 结 构 设 计 规范 6. 5. 1 -1 公 式 ) 。 分 析 结 果 : 楼 层 水 平 设 计 承 载高 振 洲 : 自升式布料机在超高层双连体核心筒混凝土施工中的应用 2011 No 35329力 大 于 实 际 水 平 最 大 荷 载 ，满 足 要 求 ; 楼 层 垂 直 允 许荷 载 设 计 值 大 于 实 际 垂 直 荷 载 ，满 足 要 求 。5布 料 机 安 装 与 顶 升动 力 输 送 泵 ，最 大 出 口 压 力 22 MPa，理 论 泵 送 高 度450 m。混 凝 土 泵 送 时 ，严 格控制混凝土坍 落 度及和 易 性 ，以保证混凝土的 可 泵 性 。为 防 止 混 凝 土 堵 管 ， 应 严格按泵送流程进行操作 。本 布 料 机 可 以 覆 盖 整 个 核 心 筒 工 作 面 ，臂 架 的 收 放 旋 转 等 动 作 全 部 由 遥 控 操 作 实 现 ，可 以 将 结 构 面 混 凝 土 按 要 求 输 布 到 任 何 部 位 。5. 1安 装结 构 施 工 到 有 3 个 楼 层 的 预 留 洞 时 ，采 用 塔 式起 重 机 配 合 进 行 布 料 机 安 装 。 布 料机安装流程为 :洞 口 清 理 、附 着 框 安 装 塔 身 组 拼 吊 装 回 转 件 组 装 、回 转 及 臂 架 整 体 吊 装 线 路 敷 设 并 接 通 电 源 整 机 调 试 。5. 2 顶 升布 料 机 顶 升 采 用 自 身 配 置 的 液 压 油 缸 ，布 料 机 塔 身在层 间混凝土板竖 向 留置的洞中穿过 ，一 般 3 层 进 行 一 次 顶 升 。 遇 到 层 高 改 变 较 大 ，则 增 加 过 渡 钢 梁 或 逐 层 顶 升 的 方 式 来 过 渡 ，实 践 效 果 良 好 。布 料 机 顶 升 过 程 分 为 6 个 步 骤 : 安 装 顶 升 油 缸 、保 护 装 置 和 插 销 ，并从 电控箱将操作盒引到顶升 油 缸 所 在 的 楼 层 面 ; 顶 升 立 柱 ，使顶升油缸处于受 力 状 态 ，用 榔 头 将 斜 块 敲 松 ，再继续顶升立柱 ，使 顶 升 油 缸 走 完 一 个 行 程 ; 在顶升油缸下部插上插销 ;将 顶 升 油 缸 收 缩 至 最 短 长 度 ; 将插销从上一插 销 孔 移 到 下 一 插 销 孔 ; 将 立 柱 顶 升 约 30 mm，将 顶 升 油 缸 下 部 插 销 抽 出 ，再继续顶升立柱 ，使 顶 升 油 缸 走 完 一 个 行 程 。重 复 以 上 过 程 ，直 至将布料杆顶升 到 所 需 高 度 。最 后将爬升 框架的斜块楔紧 。顶 升 过 程 如 图 4 所 示 。6. 3布 料 机 清 洗混凝土浇筑完成后 ，要 认 真 清 洗 布 料 机 臂 架 管 。本 布 料 机 有 4 节 臂 架 ，臂 架 管 转 折 弯 头 多 ，清 洗 不 干净 的余留残渣容易在下次浇 筑 混 凝 土时 造成 臂架管 堵 塞 。泵 管 的 清 洗 采 用 软 球 加 清 水 的 湿 洗 方 式 ，洗 管 打 水 时 ，第 4 节臂架管抬起向上 ，使 臂 架 管 中 的 水 充 分与管四壁接触 ，达 到 不 留 死 角 的 目 的 。最 后 ，当 冲 洗 出 来 的 水 变 清 澈 后 ，结 束 洗 管 ，收 起 各 节 臂 架 管 ，做好各项维护保养 ，等 待 下 次 混 凝 土 浇 筑 。7 结 语本工程布料机 的 工 作 原 理 和 车 载 混 凝 土 布 料 机 相同，不同的是 布 料 机 置 于 楼 层 作 业 面，并 随 结 构 层 的升高而自 动 顶 升。布 料 机 可 以 很 好 地 满 足 作 业 层 水平布料的要 求，避 免 人 工 敷 设 水 平 泵 管 的 麻 烦，同 时，可以很好地 实 现 剪 力 墙 分 层 浇 筑 的 要 求，保 证 施3工安全和工程质量。最多 的 一 层 混 凝 土 量 为 990m ，利用混凝土布 料 机，施 工 非 常 顺 利，可 以 完 全 发 挥 混 凝土输送泵 的 最 大 输 送 能 力。采 用 的 混 凝 土 输 送 泵的输送能力为 45m3 / h，实践中平均输送速度达 40m3 /h，能够很好地满足施工需要。由实 践 可 以 看 出，超 高 层建筑核心筒 混 凝 土 的 作 业 利 用 布 料 机 施 工 有 很 大优势，布料机的附着还可以根据结构 形 式 的 不 同 采 用附墙式和电梯井式等形式，是高层和超高层混凝 土 施 工工艺改进的一项重大进步，值得推广应用。参 考 文 献 : 1 建 筑 施 工 手 册 ( 4 版) M 北 京 : 中 国