淺析超高泵送混凝土堵管原因及對(duì)策

羅作球，陳全濱，袁啟濤，徐旭峰

（1.中建商品混凝土天津有限公司，天津　300450；2.中建西部建設(shè)北方有限公司，陜西　西安　710116）

淺析超高泵送混凝土堵管原因及對(duì)策

羅作球1,2，陳全濱1,2，袁啟濤1,2，徐旭峰1,2

（1.中建商品混凝土天津有限公司，天津300450；2.中建西部建設(shè)北方有限公司，陜西西安710116）

超高泵送混凝土技術(shù)作為超高層建筑施工關(guān)鍵技術(shù)越來(lái)越受到工程建設(shè)者重視，由于超高層建筑的特殊性，混凝土堵管將造成更加巨大的損失。本文結(jié)合超高泵送混凝土堵管實(shí)際案例，分析原因并提出解決措施，對(duì)此類(lèi)工程具有實(shí)際指導(dǎo)意義。

超高泵送；堵管；原因分析；應(yīng)對(duì)措施

0　引言

伴隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平的日益提高，城市擴(kuò)張的不斷加快，為體現(xiàn)城市的魅力，滿足人們對(duì)建筑活動(dòng)空間的需求，超高層建筑像雨后春筍一樣迅猛發(fā)展[1,2]，大量的城市地標(biāo)性超高層建筑正在興建或規(guī)劃。截止目前，世界在建及封頂?shù)某邔咏ㄖ鐖D1所示。

圖1　目前世界上在建及封頂?shù)某邔咏ㄖ?/p>

超高層建筑的迅猛發(fā)展帶動(dòng)了超高泵送混凝土施工技術(shù)的進(jìn)步，同時(shí)，作為超高層建筑施工的核心技術(shù)之一，超高泵送混凝土技術(shù)也越來(lái)越受到城市建設(shè)者的重視。混凝土泵送技術(shù)是指利用混凝土輸送泵和管道將混凝土推送至制定施工地點(diǎn)，具有運(yùn)輸速度快、效率高、運(yùn)輸能力強(qiáng)等特點(diǎn)[3]，是超高層建筑混凝土施工的主要手段。由于超高層建筑混凝土施工的特殊性，在泵送過(guò)程中易堵管這將在經(jīng)濟(jì)效益、工期、人力及社會(huì)影響上造成巨大的影響及損失。一些學(xué)者[4-6]已經(jīng)對(duì)于混凝土堵管原因進(jìn)行了介紹，但是對(duì)于超高層泵送混凝土堵管介紹還相對(duì)較少。本文結(jié)合某超高層建筑混凝土施工情況，結(jié)合實(shí)際堵管案例，分析堵管原因并提出解決措施，具有較強(qiáng)的實(shí)際意義。

1　混凝土堵管原因及預(yù)防措施

1.1原材料質(zhì)量波動(dòng)導(dǎo)致堵管

混凝土原材料質(zhì)量穩(wěn)定是保障混凝土性能的關(guān)鍵。超高層泵送混凝土施工周期長(zhǎng)，攪拌站難以在長(zhǎng)達(dá)幾年的施工期間內(nèi)保持原材料性能優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定，從而容易導(dǎo)致混凝土性能劣化堵管如圖2所示。

圖2　原材料波動(dòng)導(dǎo)致混凝土堵管

（1）骨料。骨料是混凝土中最大的組成部分，骨料品質(zhì)的好壞對(duì)混凝土性能影響較大。骨料石粉含量及含泥量會(huì)加劇對(duì)外加劑的吸附，導(dǎo)致混凝土坍落度損失增加，混凝土的方量在泵管內(nèi)產(chǎn)生損失，摩擦阻力增大從而導(dǎo)致堵管。當(dāng)骨料級(jí)配變差、石子針片狀增多時(shí)，混凝土孔隙率增加，需填充漿體增多，包裹性變差，混凝土在泵送時(shí)石子容易產(chǎn)生堆積，易發(fā)生堵管。

（2）膠凝材料。水泥進(jìn)廠后攪拌站通常不會(huì)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，然而水泥組分變化通常會(huì)引起與外加劑適應(yīng)性不良，易導(dǎo)致混凝土坍落度損失快，有時(shí)也導(dǎo)致泌漿、石子下沉等，增加堵管風(fēng)險(xiǎn)。粉煤灰細(xì)度、需水量比等異常也是影響混凝土性能的重要原因。

對(duì)策：加強(qiáng)骨料源頭控制，與材料供應(yīng)商協(xié)調(diào)，確保骨料進(jìn)貨質(zhì)量穩(wěn)定；攪拌站內(nèi)材料員及質(zhì)檢員在骨料進(jìn)貨時(shí)應(yīng)嚴(yán)格驗(yàn)收，凡不滿足質(zhì)量要求的，不予收貨；對(duì)于進(jìn)廠水泥進(jìn)行外加劑適應(yīng)性檢驗(yàn)，確保水泥質(zhì)量；同時(shí)加強(qiáng)粉煤灰進(jìn)廠檢驗(yàn)，先驗(yàn)收，后充料；實(shí)際施工期間，質(zhì)檢員密切關(guān)注骨料質(zhì)量情況，如有異常，及時(shí)調(diào)整，確保混凝土性能穩(wěn)定。

1.2混凝土工作性能穩(wěn)定性

超高層建筑混凝土施工周期較普通工程長(zhǎng)，混凝土需要保持長(zhǎng)周期內(nèi)性能穩(wěn)定。然而混凝土隨泵送高度、季節(jié)變化等其泵送性能具有不同要求。當(dāng)混凝土坍落度過(guò)小時(shí)，混凝土潤(rùn)滑層較薄，摩擦阻力增大，混凝土容易導(dǎo)致堵管；當(dāng)混凝土坍落度較大，在長(zhǎng)距離管道中混凝土石子容易下沉，導(dǎo)致堆積堵管；如有離析泌水等現(xiàn)象，混凝土砂漿易扒底從而導(dǎo)致堵管。

對(duì)策：制定嚴(yán)格的混凝土入泵工作性控制標(biāo)準(zhǔn)并堅(jiān)決貫徹實(shí)施。相同施工工況（雙擊高壓、排量為50%）條件下，在 C60混凝土泵送高度為300m 時(shí)，不同擴(kuò)展度對(duì)泵壓的影響規(guī)律如表1所示，表明混凝土在可泵性范圍內(nèi)，泵送壓力與流動(dòng)度成反比，即實(shí)際施工時(shí)，適當(dāng)增加混凝土流動(dòng)度有利于提高施工效率。

表1　不同流動(dòng)度混凝土泵壓情況

1.3管道布置及固定

泵送管道布管的錯(cuò)誤很容易造成泵送的堵管，如圖3、圖4所示，以泵送壓力損失最小為目的，泵送管道布管時(shí)應(yīng)該遵循以下五原則：最短距離、最少?gòu)澒堋⒆畲髲濐^、零點(diǎn)原則（即布管時(shí)先應(yīng)在水平管道與豎向管道間找到一個(gè)起始點(diǎn)，從此處開(kāi)始往水平方向和豎直方向布置管道）、異形管分散原則。

圖3混凝土管道未固定漏漿

圖4　彎管集中

因?yàn)槌邔颖盟瓦^(guò)程中泵送壓力較大，泵管在泵送過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)與泵送壓力垂直的抖動(dòng)現(xiàn)象，這就會(huì)造成很大的壓力損失且很容易造成泵管接口漏漿，漏漿處混凝土局部出現(xiàn)骨料堆積現(xiàn)象，摩擦阻力增大，同時(shí)泵送壓力產(chǎn)生損失，導(dǎo)致堵管。

對(duì)策：嚴(yán)格按照布管原則進(jìn)行管道布置；加強(qiáng)混凝土泵送管道檢查，如有不牢固的應(yīng)及時(shí)加固，防止泵送時(shí)管道震動(dòng)。

1.4異物入泵堵管

混凝土生產(chǎn)中會(huì)使用大量的骨料，而骨料中常混有一些異物或者較大卵石，很容易穿過(guò)泵斗篦子從而進(jìn)入混凝土泵送管道中。在混凝土管道彎管處、變徑管處容易卡住從而產(chǎn)生混凝土堆積，造成堵管。

對(duì)策：對(duì)于進(jìn)廠骨料嚴(yán)格檢查，尤其是河砂，發(fā)現(xiàn)大量大塊卵石不予收貨；攪拌站內(nèi)加強(qiáng)與工人、操作人員的交底，如發(fā)現(xiàn)有異物等及時(shí)清理；做好站內(nèi)防護(hù)，加密下砂篦子，在站內(nèi)將大塊異物及時(shí)過(guò)濾，并及時(shí)清理；泵斗篦子加密，避免大塊雜物進(jìn)入泵斗內(nèi)（見(jiàn)圖5）。

圖5　篦子加密前及加密后

1.5砂漿潤(rùn)管堵管

在混凝土泵送前，通常先泵送水、潤(rùn)管砂漿然后泵送混凝土，有的高層建筑為了潤(rùn)管更加充分，會(huì)在泵水和潤(rùn)管砂漿之間泵送凈漿。在超高層混凝土泵送時(shí)，由于管道長(zhǎng)度比較長(zhǎng)，在進(jìn)行混凝土泵送時(shí)，水和砂漿并沒(méi)有完全出泵，這時(shí)如果潤(rùn)管砂漿過(guò)稀或者換車(chē)停泵時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，砂漿與水直接接觸會(huì)導(dǎo)致砂漿與水混合，導(dǎo)致局部砂漿水膠比過(guò)大，從而砂漿失去保水能力，砂粒快速沉淀，與水泥漿分離，摩擦阻力增大從而導(dǎo)致堵管（如圖6所示）。

圖6　混凝土砂漿潤(rùn)管堵管

對(duì)策：嚴(yán)格控制潤(rùn)管砂漿質(zhì)量，防止過(guò)稀；潤(rùn)管時(shí)盡量不要換車(chē)，減少停泵時(shí)間；在砂漿與水之間增加泵送凈漿層，將砂漿與水隔開(kāi)，降低砂漿離析風(fēng)險(xiǎn)。

1.6洗泵堵管

混凝土洗管時(shí)通常采用海綿柱推送混凝土，由于海綿柱水滲透性較強(qiáng)，不能完全對(duì)高壓水密封，洗管時(shí)高壓下水滲過(guò)海綿柱形成小激流，流速比海綿柱快，從而沖走混凝土的砂漿，使海綿塞前的石子越積越多，摩擦阻力大，當(dāng)水流推力不足以克服石料自重和阻力時(shí)，就會(huì)發(fā)生堵管。

對(duì)策：水洗前通過(guò)泵送砂漿、凈漿推送混凝土，通過(guò)砂漿、凈漿將水與混凝土隔開(kāi)，避免直接接觸；改換海綿柱為透水性更小的牛皮紙柱，防止水分的滲透。圖7、圖8分別為海綿柱、牛皮紙柱。

圖7　海綿柱

圖8　牛皮紙柱

超高泵送高強(qiáng)混凝土?xí)r，由于混凝土粘度較大，如果清洗不干凈容易導(dǎo)致管壁附著水泥漿，水泥漿硬化后難以清除。再次泵送時(shí)由于硬化水泥漿易吸水導(dǎo)致混凝土流動(dòng)度損失，且硬化水泥漿粗糙摩擦阻力大，容易導(dǎo)致堵管（如圖9所示）。

對(duì)策：洗管時(shí)采用清水進(jìn)行多次清洗，將水泥漿全部清洗干凈。

圖9　管壁內(nèi)側(cè)未清洗干凈導(dǎo)致堵管

2　應(yīng)急預(yù)案

（1）操作員應(yīng)正反泵操作，使混凝土回流，可恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，若正反泵兩次不見(jiàn)效，則停止操作。

（2）通過(guò)錘子擊打泵管來(lái)判斷堵塞位置，重點(diǎn)檢查水平管道與垂直管道連接處、平臺(tái)水平管道與布料機(jī)連接處、中間轉(zhuǎn)換層水平管道與垂直管道連接處、截止閥連接處。

（3）堵管時(shí)查看最后一車(chē)混凝土出站時(shí)間，若超出混凝土可泵性保證時(shí)間，則先行將立管內(nèi)混凝土放出。

（4）找到堵點(diǎn)，將堵點(diǎn)混凝土清除，泵送新攪拌到場(chǎng)混凝土將其打通，嚴(yán)禁泵送超時(shí)混凝土。

3　結(jié)論

超高泵送混凝土因其特殊性，混凝土堵管后將造成更大的損失。通過(guò)超高泵送混凝土堵管實(shí)際案例，介紹了引起堵管的原因并提出相應(yīng)對(duì)策，制定并執(zhí)行堵管應(yīng)急預(yù)案，對(duì)于預(yù)防此類(lèi)工程混凝土超高泵送堵管具有較強(qiáng)的實(shí)際意義。

[1] 王斯亮，程聰慧．中國(guó)城市摩天大樓建設(shè)現(xiàn)狀分析[J]．城市問(wèn)題，2015(6)：21-26.

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[4] 趙恒樹(shù)，趙婷．泵送混凝土離析的原因分析和預(yù)防措施[J]．商品混凝土，2015(5)：70,50．

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[6] 溫曉海，劉鴻森，任在梁．關(guān)于泵送商品混凝土堵管問(wèn)題的探討[J]．商品混凝土，2008(3)：37-40.

［通訊地址］天津市西青區(qū)張家窩鎮(zhèn)老君堂村津淶公路南，中建商砼西青站（300382）

Analysis on the reasons and countermeasures of ultra-high pumping concrete plug pipe

Luo Zuoqiu1,2, Chen Quanbin1,2, Yuan Qitao1,2, Xu Xufeng1,2
(1.China construction commodity concrete Tianjin Co., Ltd., Tianjin300450;2.China west construction group Co., Ltd.,Xi'anShanxi710116)

Ultra-high pumping concrete as the key technology of high-rise building construction technology got the builders’ more and more attention, due to the special nature of super high-rise buildings, concrete plugging would cause a greater loss. The paper combined with the ultra-high pumping concrete plugging actual cases, analyzed causes and proposed solutions, and has practical guidance for such projects.

ultra-high pumping; plugging; cause analysis; responses

羅作球（1971－），男，研究方向：高性能混凝土及外加劑。中建商品混凝土天津有限公司總工程師/高級(jí)工程師。