第七节-超高层砼泵送施工方案

腾讯滨海大厦总承包工程施工组织方案 220 第七节 超高层砼泵送施工方案 1 工程概况 1 1 主塔楼结构的混凝土强度等级 根据设计图纸的说明 本工程主塔楼结构的混凝土强度分布状况如下 1 2 主塔楼结构的混凝土泵送估算量 主塔楼结构在正常施工状态下 沿立面标高将保持 2 个上下层次的混凝土浇筑作业面 分 别为 南塔 第一作业层 核芯筒剪力墙 每次施工一层 混凝土量估算约 520 立方 第二作业层 滞后第一作业层 3 4 层左右 核芯筒外水平楼板 每次施工一层 混凝土量估 算约 477 立方 北塔 第一作业层 核芯筒剪力墙 每次施工一层 混凝土量估算约 548 立方 第二作业层 滞后第一作业层 3 4 层左右 核芯筒外水平楼板 每次施工一层 混凝土量估 算约 468 立方 建筑单体作业层次序浇筑部位砼方量 最大值 浇筑时间 h 第一作业层 核心筒柱 梁 剪 力墙 520m 8 6h 南塔 第二作业层 核心筒外柱 梁 水平楼板 477m 7 9h 第一作业层 核心筒柱 梁 剪 力墙 548 m 9 1h 北塔 第二作业层 核心筒外柱 梁 水平楼板 468 m 7 8h 2 主塔楼结构混凝土输送泵的选择 2 1 混凝土输送泵的选择 2 1 1 腾讯滨海大厦项目理论要求 1 南塔 50 层 主屋面高度 243 7 m 北塔 39 层 主屋面高度 194 15 m 2 混凝土强度等级 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 3 每小时实际输送方量不小于 60 方 2 1 2 设备选型 腾讯滨海大厦总承包工程施工组织方案 221 根据高度要求 泵送到 246 3 米高度的混凝土出口压力大约需要大于 24MPa 详第 3 小节 混凝土压力计算 而按实际需要每小时输送方量不小于 60 立方 因此必须采用两台混凝土泵同 时施工泵送 每台混凝土泵输送量不少于 30 方 针对以上要求 我们拟选用三一重工生产的 HBT90CH 2122D 混凝土输送泵 可以满足该项 目混凝土泵送施工的要求 具体配置如下 1 泵送设备 HBT90CH 2122D 五台 其中使用 4 台 1 台备用 2 布料机 塔楼主楼核心筒 HGD28 型内爬式 4 台 四套管道及管道附件 3 液压截止阀 液压泵站各 2 套 2 1 3 HBT90CH 2122D 混凝土输送泵的基本技术参数 技术参数HBT90CH 2122D 整机质量 kg 12000 外型尺寸 mm 7350 2300 2750 理论混凝土输送量 m h 90 60 理论混凝土输送压力 Mpa 14 22 液压系统压力 MPa32 输送缸直径 行程 mm 200 2100 主油泵排量 cm r 190 2 柴油机功率 kW 186 2 上料高度 mm 1420 料斗容积 m 0 7 理论最大输送距离 m 125A 管 水平 2500垂直 835 2 1 4 HBT90CH 2122D 技术特点 1 双动力功率合流技术 双泵合流技术 可独立启动 在低负载大排量工作状态下 开动一组动力 186kW 柴油 机 油耗相对较小 当一组动力出故障时 另一组动力仍可维持 50 的排量继续工作 大大提高了设备的可靠性 这是一款针对高层泵送的特制超高压拖泵 由于顶层混凝 土标号相对不高 泵送性能较好 达到最大高度后 排量应不小于 45m h 2 砼活塞自动退回技术 混凝土泵的砼活塞作为最主要的易损件 对其进行维护更换的方便性直接影响着混凝 土泵送的效率 采用该项技术 更换砼活塞由原来 4 小时缩短到 30 分钟 3 柴油机转速计算机控制节能技术 采用 PLC 步进电机及速度传感器对柴油机进行控制 结合发动机功率特性曲线 可 根据不同工况自动调节发动机的油门 使设备在满足施工要求的最省油工况下运行 提高燃料的经济性 达到节能降耗的目的 平均节约油耗 20 以上 4 超高压混凝土直接水洗工艺 超高层泵送中 HBT90CH2122D 超高压泵泵沿用 泵送多高 水洗多高 这一具有传 奇色彩且创造了水洗最高世界纪录的技术 混凝土浪费减至最低程度 由于没有管道 里的残余混凝土 减轻了渣土处理及管理的负担 降低了施工过程的工作量和成本 5 硬质合金眼镜板 切割环 腾讯滨海大厦总承包工程施工组织方案 222 S 管带动切割环在眼镜板之间来回切割 并夹杂高压砂粒磨琢 普通眼镜板和切割环很 快就会磨出间隙 泄压 超高压泵送更加容易出现泄压 针对于此现象 我们开发了 L 形分体式硬质合金眼镜板 使用寿命大于 8 万方 6 砼活塞 当进行超高层泵送时 管道内的混凝土对砼活塞产生巨大的背压 普通砼活塞承受不 了此压力 出现砼密封体周边被剪切而损坏 采用专利技术的纤维增强聚氨脂砼活塞 具有高强的抗背压剪切 抗老化 抗水解和耐磨损能力 7 压差感应换向控制技术 问题 超高压泵送 系统压力高 排量大 冲击大 反压大 解决方法 压力传感器监测换向讯号 换向时电比例主油泵按设定的曲线减小排量 优点 使换向平稳 完全消除了液压系统换向压力尖峰 同时噪声降低 5dB 如下图 换向压力峰值由 23MPa 下降为 18MPa 压差感应换向系统压 力曲线 一般系统换向压力 曲线 2 1 5 混凝土泵管系统的选择 由于混凝土泵管内的泵送压力高达 22MPa 泵管内将产生 270kN 的纵向拉力 所以必须采 用耐高压的管道系统方能满足泵送要求 具体选择方案见下表所示 序号项目选用方案 1管径 管径越小则输送阻力越大 过大则抗爆能力差且混凝土在管内流速慢 影响 混凝土的性能 综合考虑选用内径为 125mm 的输送管 2管厚 选用壁厚为 9mm 材料采用 45Mn2 内表面高频淬火 硬度 HRC60 以上 寿命 100000m 保证管道的抗爆能力 3接头形式采用法兰螺栓连接的形式保证泵管连接的牢固性 4密封圈 超高压管采用 O 形密封圈的密封结构 管道连接采用活动法兰螺栓紧固结构 联接 方便接管 承载压力在 30MPa 以上 减少压力损失 确保接头处长期 可靠 2 1 6 输送管的安装与固定 输送管的固定分为刚性固定与柔性固定两种 刚性固定是输送管固定座通过直接与地面或 墙壁相连 柔性固定是输送管固定座与地面或墙壁之间安装有减震装置 带减震装置的固定座可以吸收或抑制输送混凝土产生的震动和噪音 可以有效减少输送混 凝土产生的震动和噪音的传递 从而达到减震和消除噪音的目的 保护了施工周边的环境 也 不会影响周围的施工作业 1 水平管的安装与固定 每根管用 2 个砼管固定装置固定牢固 防止管道因震动而松脱 水平弯管固定方式 腾讯滨海大厦总承包工程施工组织方案 223 带减震装置的水平管固定座刚性连接的水平管固定座 2 垂直管道的安装与固定 在墙壁上预埋高强度钢板 U 码焊接在钢板上 再用砼管固定装置固定牢固 竖直管道固定 水平管与垂直管交汇处固定 2 1 7 液压截止阀的安装 在泵的出口端和 1 楼安装截止阀 阻止垂直管道内混凝土回流 便于设备保养 维修与水 洗 2 1 8 管道的水洗技术 1 水洗的准备 1 在泵旁边建一个水池或建二个水箱 容积约 9 立方米 接二个 2 3 的水管到二 台泵旁边 作水洗之循环利用 制作二个斗 容积约 1 2 立方米 用于承接废料 腾讯滨海大厦总承包工程施工组织方案 224 2 水洗原理与方法 150 米以下高度时 采用图一所示用海绵塞的水洗方法 150 米以上高度时 采用图二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 3 混凝土压力计算 主楼最大泵送高度 246 30m 混凝土泵送高度高 泵送难度大 体现混凝土输送泵泵送能力 的两个关健参数为出口压力与整机功率 出口压力是泵送高度的保证 而整机功率是输送量的 保证 从理论计算与工程实践两个方面对出口压力与功率进行分析 再对所选输送泵进行复核 验算 理论计算 按 JGJ T10 95 混凝土泵送施工技术规程 泵送混凝土高度按 300m 计算混凝土输送泵所 需压力 混凝土泵送所需压力 P 包含三部分 混凝土在管道内流动的沿程阻力造成的压力损失 P1 混凝土经过弯管及锥管的局部压力损失 P2以及混凝土在垂直高度方向因重力产生的压力 P3 水平管压力损失 1 1 l 4 1 2 1 2 2 2 2 式中 l p 单位长度的沿程压力损失 l 管道总长度 垂直高度主楼按 300m 泵管水平长度均取 80m 1 k 粘着系数 取 1 k 3 0 0 01S 102 Pa S 为塌落度 按 S 200 计 腾讯滨海大厦总承包工程施工组织方案 225 1 k 3 0 0 10S 102 Pa 100Pa d 混凝土输送管直径 取 125mm 2 k 速度系数 取 2 k 4 0 0 01S 102 Pa m s 2 k 4 0 0 01S 102 200Pa 1 2 t t 混凝土泵分配阀切换时间与活塞推压混凝时间之比 其值约 0 3 2 V 混凝土在管道内的流速 当输送量 40m3 h 时 流速约 1 08m s 2 径向压力与轴向压力之比 其值约 0 9 按上式计算得出 主楼 P1 4 67Mpa 弯管压力损失 弯管 90 按 20 个 含布料杆弯管 计 45 弯管按 2 个计 锥形管按 1 个计 每个 90 弯管 锥管压力损失 0 1 MPa 每个 45 弯管和截止阀压力损失 0 05 MPa S 分配阀压力损失 0 2 MPa 每套管道设置 2 个截止阀 P2 21 0 1 4 0 05 1 0 2 2 5 MPa 竖管中混凝土自重压力损失 P3 gH 2600 9 8 300 10 6 7 64MPa 式中 混凝土密度 取 2600kg m3 g 重力加速度 9 8m S2 H 泵送高度 按 300m 计算 理论计算结论 泵送 300m 高时所需总压力 P P1 P2 P3 4 67 2 5 7 64 14 81 Mpa 经验计算 根据多项超高层工程高强混凝土泵送情况统计 水平和竖向配管单位长度管道内的压力损 失为 l p 0 02MPa m 按水平配管 80m 竖向配套 300m 计算沿程压力损失 P1 l l p 380 0 02 7 6MPa 高强混凝土泵送至 300m 高所需压力计算 沿程压力损失 P1 7 6 MPa 弯管压力损失 按上述理论计算 P2 21 0 1 4 0 05 0 2 2 5 MPa 垂直高度压力损失 按上述理论计算 P3 gH 2600 9 8 300 10 6 7 64MPa 主楼混凝土泵送所需总压力 P P1 P2 P3 7 6 2 5 7 64 17 71Mpa 最大混凝土出口压力确定 按 JGJ T10 95 混凝土泵送施工技术规程 主楼理论压力计算出口压力为 14 81MPa 按经 验统计数据 主楼混凝土泵送出口压力为 17 74MPa 在选择混凝土输送泵时 混凝土泵的最大出口压力应比实际所需压力高 20 左右 多出的 压力储备用来应付混凝土变化引起的异常现象 避免堵管 而用于超高层建筑的混凝土泵送 其意外的因素更多 要求的可靠性更高 显然应该有足够的压力储备 因此 根据上面的计算 结果 主楼将混凝土泵的最大出口压力确定为 22MPa 一方面有约 50 的压力储备 另一方面 在正常的工作状况下 液压系统工作压力不超过 24 MPa 工作的可靠性更高 4 设备功率确定 根据上述压力计算 当出口压力 22MPa 时 系统压力为 24MPa 主系统恒功率变量点设定 p 26 Mpa 柴油机额定转速为 2000rpm 主油泵 2 台 排量为合计 190 毫升 转 换向油泵 1 台 排量 25ml r 最高工作压力 16Mpa 搅拌油泵 1 台 排量 23ml r 最高工作压力 12Mpa 主油泵功率 W1 P Q 60 24 190 60 76 kW 换向泵的功率 W2 P Q 60 16 50 60 13 kW 搅拌泵的功率 W3 P Q 60 12 23 60 4 6 kW 发动机功率 W W1 W2 W3 76 13 8 2 0 88 213 6kW 机械效率 取 0 88 确定的功率 213 6kW 功率的不确定因素较少 选择混凝土输送泵设计的泵送量为 60m3 h 按 80 的容积效率计算 实际泵送量也在 40m3 h 以上 因此功率无需再增加储备 不 腾讯滨海大厦总承包工程施工组织方案 226 低于计算的较大值选取即可满足要求 故输送泵选择两台 186kW 的柴油输送泵 总功率为 372kW 213kW 5 泵送混凝土的连续供给 5 1 混凝土搅拌站的选择 根据本工程特点 我们将选择 2 个搅拌站为本工程提供商品混凝土 经研究决定 本工程 的混凝土搅拌站拟定为利建混凝土搅拌站 金众混凝土搅拌站和天地混凝土搅拌站 为保证混凝土输送车能以最快的速度到达施工现场 我们先对主要路线的车流量进行调查 然后根据调查结果优化确定搅拌站混凝土运输车辆的行驶路线 满足绿色建筑要求 5 2 现场的交通组织 为保证混凝土浇筑时现场不出现交通混乱现象 我们将对现场道路进行规划 混凝土浇筑 时混凝土运输车按照预定的路线行驶 现场两台工作泵分别设置一个候车区 6 混凝土的泵送及浇捣 6 1 混凝土泵送 序号项目注意事项 1泵管的布置 布管应根据混凝土的浇注方案设置并少用弯管和软管 尽可能缩短 管线长度 本工程管道沿楼地面或墙面铺设 在混凝土地面或墙面 上安装一系列支座 每根管道均由支座固定 为了减少管道内混凝 土反压力 在泵的出口布置了一定长度的水平管及弯管 2混凝土配合比 配合比设计的原则是满足强度 耐久性 可泵性要求 具体配合比 将在施工之前根据现场实际情况进行混凝土配合比实验确定合理可 行的混凝土配合比 3泵送前准备 泵送前应用水湿润泵的料斗 泵室 输送管道等与混凝土接触的部 分 检查管路无异常后方可采用水泥砂浆润滑压送 4泵送过程中 开始泵送时泵机应处于低速运转状态 注意观察泵的压力和各部分 工作情况 待顺利泵送后方可提高到正常运输速度 当砼泵送困难 泵的压力突然升高时会导致管路产生振动 可用槌敲击管路 找出 堵塞的管段 采用正反泵点动处理或拆卸清理 经检查确认无堵塞 序号项目注意事项 后继续泵送 以免损坏泵机 6 2 混凝土的浇捣 序号项目注意事项 1浇筑前的准备工作 混凝土浇捣前应首先对较光滑的混凝土表面进行凿毛并清除混凝土 表面的浮浆和杂物 清水冲洗干净后 首先铺设 20 厚水泥砂浆 2墙体的浇筑 混凝土浇筑过程中应严格控制混凝土的坍落度 工作度及混凝土的 输送时间 以防混凝土产生离析 墙体混凝土分层进行浇筑 逐层振捣 确保混凝土浇筑质量 分层 浇筑必须连续进行 严禁施工冷缝的出现 3水平楼板的浇筑 核心筒水平楼板应先做好与墙体之间的施工缝处理 混凝土浇筑时 要确保按同一个浇筑方向进行连续进行 6 3 混凝土养护 养护部位养护措施 核心筒 核心筒剪力墙采取刷 DB H538A 养护剂和薄膜 覆盖相结合的方式进行养护 楼板水平楼板采取洒水养护 7 高性能混凝土配制及型钢柱混凝土施工 为了搞好本工程 C60 高性能混凝土的配制 施工及验收全过程控制工作 在正式施工之前 项目部将联合业主 监理 设计 搅拌站 并邀请国内一些混凝土行业知名专家 成立混凝土 攻关小组 对超高性能混凝土的强度要求 可泵性要求 稳定性要求等进行一系列的实验和研 究 1 对砂 石 水泥 外加剂等原材料质量进行严格控制和管理 2 不断试验 调整配合比 提高砼的可泵性 对于高性能混凝土必须根据实际材料等情况进行大量的塌落度 扩展度 倒筒时间 L 型流 度仪 压力泌水等试验 在确保强度的前提下优化配合比 尽量满足可泵性要求 同时 还要 腾讯滨海大厦总承包工程施工组织方案 227 求进行砼耐久性 自收缩 防火等性能研究 以满足重点工程的高标准高功能的设计要求 8 混凝土试块长期保存试验 为了给工程在使用过程中的维护和保养提供依据 同时也为今后的类似工程的设计和施工 积累经验 我们将对本程的核心筒及钢管混凝土等典型部位的各种强度等级混凝土留置长期试 件 对混凝土在不同龄期的各项性能指标进行观察 了解结构的耐久性变化情况 对结构混凝 土的维护和保养提出建议或措施 序号项目注意事项 1 试件的留置 种类 根据本工程的结构特性及混凝土所处环境 拟留置以下几种类型的试块 抗压试块 弹性模量试件 氯离子渗透试件 混凝土收缩试件 并对试件 做定期检测 2 计划检测 观察的项目 检测各龄期混凝土的强度 弹性模量 混凝土的收缩 混凝土的炭化深度 混凝土抗氯离子渗透能力 并建立混凝土的强度发展曲线 收缩 徐变曲 线 炭化深度曲线 根据各种曲线对结构的耐久性及寿命进行评估 提出 维护的建议或措施 3 检测 观察 方案 各龄期试件双倍留样 置于与工程类似的气候环境条件下 其中一半试件 表面刷上与工程所用相同的外墙涂料 涂料的更换时间与工程同步 分别 检测各龄期混凝土的各项性能 记录数据进行分析 对混凝土涂料的保护 作用也可以进行评价 4 长龄期试件 的留置原则 考虑到工程的特殊性 除对每个浇筑单元按规范要求留置试块以外 对核 心筒及钢管混凝土典型节点留置一定数量的长期试件 留置原则为 每 50m 高度为一个区段 不同强度等级 核心筒与钢管混凝土分别留置 5 试件的成型 为了使长龄期试件所测的数据更具有代表性 每种混凝土强度等级的长龄 期试件必须由同一批混凝土制作 这样所测到的数据才能真实 准确的反 应混凝土在不同龄期的变化状况 对混凝土的耐久性的分析才会大致准确 序号项目注意事项 才能