超高混凝土泵送方案

第页共1164页塔楼超高混凝土泵送方案超高层混凝土分布概况概况混凝土强度等级部位最大浇筑高度(泵机出口至浇筑面)C70巨柱L86以下401.35mC60巨柱L86以上、核心筒554.45mC35塔楼楼板、梁554.45m混凝土泵送要求满足竖向不同结构部位的施工泵送高度高、泵送出口压力大、单位时间的泵送量大方便不同工作面处水平泵管的连接泵管的布置位置尽量减少对其他专业施工的影响布置两套泵送系统，互为备用，确保混凝土泵送的连续供应混凝土输送成套设备的选择输送泵超高压混凝土输送泵为满足“一泵到顶”的技术要求，对于塔楼高于150m（L30以上）部分混凝土浇筑，采用已在迪拜塔成功泵送至601m的2台（另备用1台）德国BSA14000SHPD型超高压混凝土输送泵输送。参数如下表BSA14000SHPD型输送泵技术参数技术参数名称单位参数混凝土最大理论方量（低压/高压）m3/h71/36最大理论出口压力（低压/高压）MPa25/40输送缸直径×行程mm×mmφ180×2100柴油机功率kW470上料高度mm1300料斗容积m30.6理论最大输送距离（150mm管）m水平2000垂直700普通混凝土输送泵低于150m（L30及以下）混凝土浇筑采用2台HBT80.13.130RSB型泵输送。混凝土泵故障应急措施（1）备用一台同型号的超高压输送泵，当混凝土泵发生故障时，立即启用备用泵。（2）准备足够的混凝土泵的易损件备件，以便及时更换，最短时间恢复混凝土泵的运行。输送管系统选型超高压耐磨输送管主楼核心筒竖向结构先行，外围巨柱及水平楼板滞后施工。选择两套超高压耐磨输送管用于地面水平布管和核心筒垂直主管路，每套约730m，壁厚为10mm、采用双层复合材料、通径φ150，可承载压力在50MPa以上，寿命超过10万m3，可保证抗爆能力和耐磨性能，确保整个施工过程不会因管道磨损而更换。各套管路配置如下表。序号名称数量序号名称数量1直管150A×3000216+2187弯管150A30R10001+12直管150A×20005+58弯管150A15R10001+13直管150A×10002+29转换弯管150A20+204直管150A×5005+410非标长度直管、过渡管3+35弯管150A90R100021+2011管道支撑装置500+5016弯管150A45R10001+1普通高压输送管配置两套普通高压输送管布置于辅助管及楼面水平管，用于巨柱和楼面浇筑。每套约144m，壁厚6mm，通径φ150。各套管路配置如下表。序号名称数量序号名称数量1直管150A×300039+366弯管150A90R10005+42直管150A×20003+37弯管150A45R10001+13直管150A×10003+28弯管150A30R10001+14直管150A×5001+19弯管150A15R10001+15非标直管150A1+110根部软管150A×30002+2截止阀、液压泵站及附属装置配置150A超高压液压截止阀+液压泵站各4套，另配备用于楼面多点同时浇筑及应急拆管的附属装置各2套。每套配置设备如下表。截止阀+液压泵附属装置序号名称数量序号名称数量1插管23手动分流阀22插管液压站24管道拆卸装置2其它配备伸缩式输送管两套，用于解决提模平台每次爬升的高度不同而需要重新配管的问题。布料机的选择核心筒墙体混凝土浇筑采用2台HGY21专用核心筒布料机完成，巨柱内灌混凝土浇筑采用2台HGY18型布料机浇筑。布料机性能参数如下表。型号HGY18HGY21最大布料半径（m）1821臂架回转角度任意角365°工作环境温度（℃）‐10～+45‐10～+45安装型式支腿支撑，免安装安装于钢平台电机型号Y160M‐4V1IMB5Y160L‐4IP55MB35功率（kW）1115转速(rpm)14601460系统压力(MPa)2030流量(l/min)2823.5油箱容积(L)150180控制方式近控/有线近控/有线输送管清洗方式水洗/干洗水洗/干洗总质量（kg）4800（不含平衡重）6000臂架形式三节卷折全液压四节卷折全液压输送管径（mm）DN125DN125未端软管长度（m）3或43或4泵送系统选型论证计算混凝土输送泵选型论证核算对于混凝土泵来说，体现其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。在此，我们从如下方面进行分析：计算依据JGJ/T10-95《混凝土泵送施工技术规程》输送压力核算根据前述统计，C70、C60、C35混凝土浇筑高度分别为401.35m、554.45m和554.45m，计算中选择C60混凝土进行核算。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。（1）水平管压力损失：式中：Δpl—单位长度的沿程压力损失。l—管道总长度，地面水平管、立管、布料机长度及楼面水平管道部分，在C60混凝土最大浇筑高度时总长按800m计。k1—粘着系数，取k1=（3.0-0.10S）×102(Pa),S为塌落度，本工程S=24cm，则k1=（3.0-0.10S）×102(Pa)=60Pa。d—混凝土输送管直径为148mm。k2—速度系数,取k2=（4.0-0.10S）×102=（4.0-0.10S）×102=160Pat1—活塞推压混凝时间t2—混凝土泵分配阀切换时间，t2/t1=0.29V2—混凝土在管道内的流速，当排量达40m3/h时，流速约0.65m/s。α2—径向压力与轴向压力之比，其值约0.95。计算得:P1=3.99MPa（2）弯管压力损失：90º弯管，含地面水平弯管、竖管缓冲弯管及布料机弯管，约26个；45º弯管，约2个，转换弯管，20个；每套管道设置2个截止阀。每个90º弯管压力损失0.1MPa；每个45º弯管、转换弯管和截止阀压力损失0.05MPa；分配阀压力损失0.2MPa。P2=26×0.1+24×0.05+1×0.2=4MPa。3）竖管中混凝土自重压力损失：P3=ρgH=2500×9.8×560×10-6＝13.72MPa。式中：ρ—混凝土密度，取2500kg/m3g—重力加速度9.8m/S2H—泵送高度，按560m计算计算结果：泵送混凝土高度560m时理论计算所需要的压力P=P1+P2+P3=3.99+4+13.72=21.71MPa按实际经验，混凝土泵的最大出口压力比理论需要压力高10%-20%，此处取20%，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。因此，混凝土出口压力为：21.71×（1+20%）=26.05MPa。所配备的输送泵最大压力为40MPa，有很大的压力储备，可满足本工程泵送需要。另外，在上述实际需要压力工作状态下，液压系统工作压力不超过25MPa，在此状态下泵机工作稳定性、可靠性更高。超高压管道选型论证核算条件说明（1）输送管规格：壁厚10mm，内径按D=148mm计算（2）输送管材料双层复合耐磨合金钢管（GB/T8163-1999），δb≥1000MPa，整体淬火，硬度约HRC45～HRC50。混凝土泵最大出口压力为Pmax=48MPa。输送管壁厚核算，则：最小壁厚为了保证管道的高可靠性，增长耐磨时间，减少更换拆装，保证工程进度，输送管厚度的安全系数取：k=2.0。则输送管的壁厚：t=k×t0=7.1mm，本次选用的输送管壁厚为10mm，安全系数为2.8，可满足施工要求。输送管爆破压力核算，满足施工要求。综上，本方案所选用的10mm厚超高压耐磨输送管满足本工程一次到顶的泵送要求。混凝土泵及输送管线布置地下室封顶前水平管布置及地下室封顶前，超高压耐磨输送管由地面水平管沿现有支撑立柱下至地下室底板，再经水平管转入核心筒立管位置，向上分布至核心筒各施工楼面。地下室封顶前水平泵管布置图地下室封顶前地面水平泵管配置表序号名称数量序号名称数量1直管150A×300024+364直管150A×5004+22直管150A×20003+65弯管150A90R100010+113直管150A×10004+16弯管150A45R10002+1地下室封顶后水平管布置地下室封顶后，超高压耐磨输送管经地下室顶板转入核心筒立管位置。地下室封顶后水平泵管布置图地下室封顶后地面水平泵管配置表序号名称数量序号名称数量1直管150A×300040+424弯管150A90R10005+42直管150A×20002+35弯管150A45R10001+13直管150A×5003+26非标长度直管150A3+3立管布置地下超高压耐磨输送立管布置入地下室立管与立柱附着地下室立管与核心筒墙附着地下室立管配置表序号名称数量序号名称数量1直管150A×3000343直管150A×50012直管150A×100014直管150A×1700（非标）2

地上超高压耐磨输送主立管及辅助立管布置立面图节点图及说明核心筒布料机分阶段在L2、L21、L31、L42、L53、L64、L75、L86、R97开始设置辅助立管及切换装置，并周转使用。用于巨柱及楼面混凝土浇筑。主立管与辅助管的连接切换装置每套垂直管道分段设置缓冲弯，分别在楼层L32、L53、L76、R97布置两个弯管。如下图。楼层缓冲弯管构造截止阀布置位置超高混凝土输送泵（德国BSA14000SHPD）地上立管主管配置表序号名称数量序号名称数量1直管150A×3000176×24直管150A×5002×22直管150A×20003×25弯管150A90R100016×23直管150A×10002×26转换弯管150A20×2管道安装及固定输送管的固定对超高层泵送的效果及安全起重要的作用，水平和垂直输送管布置均要求沿地面和墙面铺设，并全程做可靠的固定。名称安装方法示意图预埋件在输送管线对应的地面和墙面上采用预埋的方式将约300mm×300mm、厚度不低于16mm的高强钢板（插焊4根直径20铆筋，长约300mm）植于地面和墙面，铺设管道时将输送管固定装置配焊到预埋钢板上来固定输送管。预埋板平面尺寸示意图预埋件大样水平输送管直管每根标准3m输送管在距连接处0.5m处用2个输送管固定装置牢固固定（在水泥墩中或地面预埋高强度钢板，输送管固定装置焊接于钢板上），防止管道因震动而松脱。其他较短的输送管采用一个输送管固定装置牢固固定。3m管固定示意图水平弯管90°弯管在距连接处0.5m处用2个输送管固定装置牢固固定（在水泥墩中或地面预埋高强度钢板，输送管固定装置焊接于钢板上），防止管道因震动而松脱。其他较短的输送管采用一个输送管固定装置牢固固定。地面90°弯管固定平面示意图水平转垂直处弯管采用水泥墩支撑，垂直管道输送管沿墙面爬升，在墙壁对应位置处预埋高强度钢板，砼管固定装置焊接在钢板上。每根3米管、90°弯管用2个砼管固定装置牢固固定。管道密封超高压和高压耐磨管道密封，采用密封性能可靠的O形圈端面密封形式。可耐100MPa的高压。普通输送管采用管卡进行连接混凝土浇筑方案主楼总体实行核心筒内钢结构与外包混凝土先行，外围巨柱及楼板滞后施工。核心筒墙体混凝土浇筑核心筒墙体混凝土由核心筒内的主立管连接固定于顶模平台的2台HGY21型布料机进行浇筑，该布料机臂长近21米，自重约6吨，固定于顶模平台上并随顶模系统上升。整体效果图布料机与顶模平台桁架的固定巨柱内灌混凝土浇筑巨柱内灌混凝土采用2台HGY18型布料机进行浇筑，设置辅助立管，辅助立管采用普通高压输送管，设置2套，每套立管随巨柱及楼面混凝土施工布置10-11层高，并周转使用。混凝土经主管路、辅助立管连接楼面普通高压水平输送管输送至布料机。巨柱钢骨每安装完一节即采用高抛自密实法进行内灌混凝土浇筑。布料机采用螺栓连接方式放置在两根钢梁上，形成一个整体，随施工需要由塔吊整体吊运至相应位置，钢梁与楼层结构钢梁亦采用螺栓连接，方法同上。巨柱混凝土浇筑布料机布置示意图巨柱外包混凝土、水平楼板混凝土浇筑巨柱外包混凝土及水平楼板混凝土经主管路、辅助立管连接楼面普通高压水平输送管浇筑。浇筑时采用普通接管方式，由距管较远处向近处边退边浇筑。楼板混凝土浇筑水平管布置示意图楼面水平泵管配置表序号名称数量序号名称数量1直管150A×300039+366弯管150A90R10005+42直管150A×20003+37弯管150A45R10001+13直管150A×10003+28弯管150A30R10001+14直管150A×5001+19弯管150A15R10001+15非标直管150A1+110根部软管150×30002+2泵送专项技术措施截止阀、液压泵站每台套泵送管路需用2个截止阀，一个两位单孔截止阀，另一个为两位单孔四孔截止阀，共四个管路截止阀。布置示意图及说明如下表。液压截止阀布置及说明部位示意图用途地面水平管截止阀在地面水平管距输送泵出口20米左右处安放一套液压截止阀，如下图。用于泵送完成后管道清洗的废水残渣的回收处理。立管截止阀在垂直管路起点处安放另一套液压截止阀，如下图。避免垂直管道的混凝土回流，方便设备保养、水洗以及处理泵送设备故障和地面水平管的堵管事故。截止阀液压动力由液压泵站提供。辅助立管与主立管的之间的切换装置施工过程中，分阶段在L2、L21、L31、L42、L53、L64、L75、L86、R97开始设置辅助立管，辅助立管与主立管之间设置液压切换装置，并周转使用。辅助立管与主立管通过下图所示切换装置进行连接。状态1状态2主管路输送状态主立管到达顶模平台，用于核心筒墙体混凝土浇筑。主管路→辅助立管输送状态辅助立管再接水平管，用于巨柱及楼板混凝土浇筑。管道更换提升系统当发生以下情况时，需要进行管道更换。辅助管及切换装置由于辅助管及切换装置需周转使用，而核心筒与楼板之间有超过10层的落差，为了进行核心筒内切换装置的布置和拆除，在切换装置上方设置下图所示的专用起重设备，通过液压缸整体提升上部的管道，在下方就可以更换或拆除切换装置，这样既降低了工人的劳动强度，缩短了换管时间，又极大程度的避免了换管时的操作风险，提高施工的安全性。下图为辅助管及切换装置拆除时管道更换提升系统工作过程示意图。辅助管及切换装置拆除流程图步骤1：松开切换装置以上主立管固定螺栓。步骤2：液压顶升，上部主立管与切换装置分离。同时拆除辅助立管。步骤3：拆除切换装置。步骤4：安装补充管道，液压回落，并紧固原松开部位主立管固定螺栓。混凝土管道爆裂的预防措施及更换混凝土管道爆裂的预防措施（1）用测厚仪测量泵管管壁厚度，提前了解管道的磨损状况，提前更换磨损严重的管道。测厚仪测量泵管壁厚示意（2）在弯管和非标管件位置，预备一根备用管件，以便在爆管时最快速度更换。（3）所使用的各种混凝土管件都要保证有充足的备件。（4）在经常有人活动的管道上覆盖麻袋（不能捆绑），当管道爆裂后麻袋避免混凝土对人的直接伤害。混凝土输送管道更换当检测到泵管壁厚偏薄或发生爆管时，立即停止泵送—→关闭截止阀—→更换损坏管件。更换过程示意图如下。步骤1：液压顶升，与上部主立管分离。步骤2：拆除损坏管道。步骤3：安装新管，主立管固定螺栓。顶模平台处泵管高度可调装置在主立管与顶模平台水平管交接处设置高度可调装置，以解决顶模平台每次爬升的高度不同而需要重新配管的问题。其原理为：从输送管出口至布料机定心管设置5个弯管（其中3个为90度、2个为45度）和2个直管。直管长度由主立管出口到定心管之间的距离确定。所有支撑均为伸缩式支撑，可上下、左右、前后调节。通过调节弯管之间的相对角度，可匹配不同的主立管出口高度。下图为可调示意图。顶模平台泵管高度可调装置示意图泵送施工及注意事项混凝土配合比设计提早进行超高泵送混凝土配合比设计，详见本章第三节内容。泵送工艺及原理采用泵送启动新工艺——节水润管法进行泵送。泵送步骤为：泵水少量→加纯水泥稀浆→泵送砂浆→泵送混凝土。泵送原理为：管道里加定量的水，水与砂浆用纯水泥浆隔离，纯水泥浆与混凝土用砂浆隔离，各种拌合物分步进入管道，管道里的水在拌合物的推动下沿程湿润管壁，使管道内壁沿程建立水泥浆膜，达到可泵送状态。泵送步骤步骤内容1泵水少量：往泵机料斗加大半斗水—→泵送水150kg约9个行程停泵—→把料斗卸料门打开放掉水—→把S管置于中位—→让砼缸里的水流出—→关闭卸料门。2泵送纯水泥浆：往泵机料斗先加砂浆垫底至眼镜板吸料口下沿—→S管置于右侧（砼活塞在后）—→加入纯水泥稀浆（水灰比0.45）于料斗左侧（砼活塞在前）—→启动泵送3个行程把纯水泥稀浆泵送入泵管3加砂浆1.5m³（配比水：水泥：砂，为1：2.5：3）入料斗，开始泵送。4泵送砂浆约20~50个行程，泵管里有约0.9~1m³砂浆，料斗还剩半斗砂浆，此时可投入混凝土料进行泵送。开始时泵送频率不高于10次/分钟，直至整条管道被混凝土打通。混凝土浇筑面上需