地暖地面澆筑混凝土?xí)r的泵管支架設(shè)計(jì)及施工應(yīng)用

張慶頤 杜建勇 周澤恩 朱東輝 饒揚(yáng)明

1. 中建一局集團(tuán)建設(shè)發(fā)展有限公司 北京 100102；2. 泰康之家投資有限公司 北京 100026

1 工程概況

泰康之家燕園二期工程位于北京市昌平新城，距北京城市中心40 km，總建筑面積42 917 m2，其中3#酒店建筑面積37 615 m2，地上15層、地下2層，建筑檐口高度60 m，主體為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。

其地下室使用功能為設(shè)備機(jī)房、庫房及地下車庫，首層及二層為共享大廳，標(biāo)準(zhǔn)層為酒店客房，標(biāo)準(zhǔn)層建筑面積1 600 m2，標(biāo)準(zhǔn)層均采用低溫輻射地面采暖系統(tǒng)（以下簡稱地采暖）。

2 支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)以往工程施工經(jīng)驗(yàn)，地采暖混凝土保護(hù)層主要采用兩種澆筑方式：即人工澆筑（利用垂直運(yùn)輸＋手推車）或混凝土泵管澆筑。

本工程標(biāo)準(zhǔn)層滿布地采暖系統(tǒng)，施工面積大，一次澆筑混凝土方量多，如采用人工澆筑不僅對(duì)工期要求難以保證，而且工效低；因此地采暖保護(hù)層選用混凝土泵管澆筑。但使用泵管澆筑混凝土很容易造成地采暖系統(tǒng)的固定卡件松動(dòng)進(jìn)而導(dǎo)致地暖管排布不均甚至造成地暖管破壞。為避免此問題發(fā)生，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種快拆可移動(dòng)式滑動(dòng)泵管支架（以下簡稱滑動(dòng)支架）。

設(shè)計(jì)靈感來源于傳統(tǒng)的高壓泵管固定技術(shù)及預(yù)應(yīng)力橋梁滑動(dòng)支座技術(shù)[1-4]。主要利用鋼板、方鋼管做支架主體結(jié)構(gòu)，采用泵管管箍（帶底座），結(jié)合牛眼軸承，共同組成滑動(dòng)支座系統(tǒng)（圖1）。

圖1 泵管支架結(jié)構(gòu)

3 細(xì)部設(shè)計(jì)與驗(yàn)算

3.1 支架腿設(shè)計(jì)

本工程采用A20 mm地采暖管，鋪設(shè)中距200 mm，地采暖管下方鋪設(shè)厚20 mm的B1級(jí)擠塑聚苯板保溫層。采用內(nèi)徑80 mm、壁厚4 mm的混凝土泵管泵送C20細(xì)石混凝土，支架腿設(shè)置4個(gè)邊長100 mm、厚6 mm的鋼板作為底座，支架底座布置應(yīng)避開地采暖管（圖2）。

根據(jù)現(xiàn)場布置情況，對(duì)支架基礎(chǔ)及支架進(jìn)行驗(yàn)算，均滿足要求。

本次工程使用的混凝土泵管單根長度為3 m，因此，兩支架布置間距應(yīng)≤9 m（每隔3根泵管）。用于現(xiàn)場施工時(shí)，在未設(shè)支架的混凝土泵管接口處會(huì)產(chǎn)生“塌腰”，為防止混凝土泵管中部距地間距過小，實(shí)際施工時(shí)布置間距宜為6 m或9 m。

圖2 支架底座布置（平面）

3.2 滑動(dòng)小車底盤設(shè)計(jì)

混凝土泵一般采用液壓驅(qū)動(dòng)雙缸往復(fù)式活塞形式，通過2個(gè)油缸交替作用推動(dòng)混凝土缸中的工作活塞壓送混凝土，實(shí)現(xiàn)混凝土的連續(xù)輸送。混凝土泵在兩活塞缸交替工作產(chǎn)生時(shí)，會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊現(xiàn)象。

經(jīng)過論證，混凝土坍落度及水灰比對(duì)泵管脈沖力影響可忽略不計(jì)，泵管脈沖力只和管道水平折算長度及泵送頻率有關(guān)（泵管未發(fā)生堵塞時(shí)），在混凝土正常連續(xù)輸送的情況下，泵管脈沖力的回歸方程為：y=0.04x1＋0.252x2－11.451。

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況折算，水平直管87 m，垂直直管168 m，錐管接頭A 150/125 mm、A 125/100 mm各1個(gè)，90°彎管（R=1 m）2個(gè)，45°彎管（R=1 m）1個(gè)，3 m軟管1根。可得輸料管水平折算長度為301 m。實(shí)際施工時(shí)泵送頻率為12次/min，估算出泵管脈沖力為3.613，泵管脈沖力通過混凝土與泵管間的摩擦形式使泵管產(chǎn)生變形、位移[5-8]。

為避免豎向泵管位移造成泵管損壞，在混凝土泵管立管轉(zhuǎn)水平管位置增加彎管并與結(jié)構(gòu)固定以消除豎向泵管位移（圖3）。

圖3 滑動(dòng)小車及彎頭固定

豎向泵管采用此方法固定后，豎向位移基本消除，但因泵管接頭位置實(shí)為軟連接（管卡＋橡膠墊），混凝土澆筑過程中混凝土與泵管的摩擦力仍會(huì)導(dǎo)致接頭位置輕微變形，進(jìn)而導(dǎo)致水平管末端出現(xiàn)較大位移（經(jīng)實(shí)測(cè)，為50～100 mm）。

綜上所述，最終選定支架滑動(dòng)底盤長度為550 mm，滑動(dòng)小車長度250 mm，小車可移動(dòng)最大位移為300 mm，滿足現(xiàn)場施工需求。

4 現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用

滑動(dòng)支座在北京市泰康之家3#酒店地上標(biāo)準(zhǔn)層的地采暖保護(hù)層澆筑過程中表現(xiàn)出色，順利地完成了預(yù)期施工目標(biāo)，達(dá)到了預(yù)期效果，且施工完成后全部構(gòu)件均可回收再利用。

5 拓展應(yīng)用

1）滑動(dòng)支座可與傳統(tǒng)垂直泵管支架結(jié)合，組成垂直、水平泵管支撐體系，使混凝土泵管完全脫離建筑結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)建筑成品保護(hù)，減少損壞。

2）可把滑動(dòng)支座滑動(dòng)小車下方牛眼軸承換成阻尼橡膠墊，在振幅較小的管道輸送過程中起到管道減振作用。

6 結(jié)語

快拆可移動(dòng)式滑動(dòng)泵管支架系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)泵管固定系統(tǒng)，有布置靈活、安裝快速、適用性強(qiáng)、可重復(fù)利用的優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)不同工況，可選擇不同規(guī)格的構(gòu)配件，達(dá)到靈活運(yùn)用的目的。

支架系統(tǒng)在成品保護(hù)方面效果顯著，有效地減少了地采暖系統(tǒng)的擾動(dòng)與破壞，避免了不必要的修補(bǔ)、返工，提高了施工質(zhì)量。