深基坑混凝土泵送施工技術研究

梁金山

（北京城建十六建筑工程有限責任公司，北京 100083）

1 引言

隨著現代高層建筑及超高層建筑的迅速發(fā)展，超大超深基坑經常出現，更是涉及向深基坑內輸送混凝土施工作業(yè)。由于大落差向下泵送混凝土容易發(fā)生堵管現象，造成費工費料，情況嚴重時會直接影響混凝土施工質量。如何在保證混凝土施工質量的前提下，將混凝土輸送至基坑內是深基坑混凝土施工的主要難題。混凝土泵送是否成功，與混凝土原材料特性、輸送管的長度和布置形式、施工場地條件、操作人員素質等因素有關。

恒印智慧城市項目通過混凝土輸送泵選擇、深基坑泵送管道布置及支撐架搭設、混凝土原材料控制、泵送工藝等技術措施，保證了向深基坑內泵送混凝土的施工質量，取得了良好的應用效果和實用性。

2 工程概況

恒印智慧城市項目由1#樓和裙房組成，地下4層，裙樓地上4層，1#樓地上33層；基礎結構形式為1#樓采用泥漿護壁非擠土鉆孔灌注樁基礎；裙房采用天然地基上的下反柱墩+筏板基礎。1#樓筏板厚度為2.8~3 m，裙房筏板厚度0.8 m。整個基坑深度達21 m，東西向達110 m，南北向達88 m；基礎底面標高變化大，電梯基坑和集水坑過多等造成基礎底面起伏大。護坡樁距地下結構外墻之間的距離只有2~3 m，空間狹小。

3 深基坑混凝土輸送

3.1 深基坑內混凝土輸送方式的選擇

恒印智慧城市項目基坑深，跨度較大，且1#樓筏板又是超厚超大的大體積混凝土?；炷翝仓疃冗_到21 m，最遠泵送距離達到93 m，且混凝土強度等級變化多，體量大，最大澆搗量達9 900 m3。超厚超大的大體積筏板混凝土澆筑是恒印智慧城市項目深基坑混凝土澆筑的一個重點和難點，因此，需要采取合理有效的混凝土泵送方案，確定混凝土輸送設備、布置輸送管及混凝土的原材料要求?；炷翝仓较驊獜倪h處向近處，連續(xù)作業(yè)[1]。

根據現場施工場地條件，只能在基坑北側布置混凝土輸送設備。以混凝土地泵為主，混凝土泵車為輔的輸送方式來解決混凝土輸送。

3.2 混凝土澆筑設備的選擇

恒印智慧城市項目中1#樓為超高層建筑，不僅要滿足超高層混凝土泵送技術要求，還要滿足向深基坑內泵送混凝土的技術要求。同時，考慮泵送設備租賃或購置的經營效果，需提前進場1臺雙電機HBTS8018A型混凝土電泵，同時配備1臺18 m的布料器進行混凝土澆筑。

3.3 技術特點

混凝土泵送時，當傾斜或垂直向下泵送施工，且高差大于20 m時，應在傾斜或垂直管下端設置彎管或水平管，彎管和水平管折算長度不宜小于1.5倍高差[2]。如何布置混凝土輸送管有嚴格要求，如果布置不當會造成管道內混凝土下面的空氣，形成氣柱，在拐彎部分形成氣堵。因此，恒印智慧城市項目對混凝土輸送管布置方式的多個方案進行比選：（1）先采用直接垂直向下輸送，彎管和水平管長度將達到30 m，場地限制不能實現；（2）再采用輸送管道傾斜向下布管，需在筏板底部搭設支撐架，而且只能解決筏板及以下混凝土澆筑，會影響地下結構施工；（3）借鑒類似工程經驗，采用“C”布管，雖然減緩了混凝土的流動性，但混凝土的泵送性能要求特別高；（4）經過最終研究結合類似工程經驗，特制定搭設深基坑泵送管道支撐架。具體搭設如下：

當泵管敷設垂直向下6 m設置時，利用架手架設置一道2 m長的水平管，然后再次垂直向下敷設6 m泵管，同時再次利用腳手架設置一道長0.5 m的水平管，最后垂直向下設置泵管到達深基坑坑底。如圖1所示。

圖1 混凝土泵管向下敷設示意圖

4 泵送混凝土原材料控制

4.1何為混凝土可泵性

混凝土可泵性表示混凝土在泵壓下沿輸送管道流動的難易程度以及穩(wěn)定程度的特性[3]，主要表現為流動性和內聚性。

流動性是指拌合物在重力或外加屈服應力作用下產生流變特性的能力，流動性越好越有利于混凝土泵送；內聚性是指拌合物抵抗分層離析的能力，即混凝土在壓力作用下或振動狀態(tài)下不容易發(fā)生漿體與骨料分層現象。較好的可泵性可以保證混凝土在泵送過程中具有良好的流動性、阻力小、不離析、不易沁水、不堵塞管道等性質。

4.2混凝土原材料特性要求

石家莊市夏季空氣干燥、溫度較高，歷年夏季晴天日平均溫度均能達到29℃以上，夏季施工時，要著重考慮氣溫高而造成的混凝土膠凝材料水化快的特點，需調整混凝土配合比中膠凝材料的比例。同時采用摻加一定數量的粉煤灰減少水泥用量，避免因混凝土的膠凝材料過少而降低混凝土的密實性，充分利用混凝土后期強度。

泵送混凝土施工前，應根據原材料特性及天氣等情況進行混凝土的配合比設計，通過混凝土配合比試配，獲得滿足要求的泵送混凝土。

現在商品混凝土粗骨料一般以碎石為主，碎石中針片狀含量較多，造成混凝土的狀態(tài)差，影響混凝土泵送性，容易發(fā)生堵管現象。粗骨料要求為粒徑5~25 mm，含泥量不大于1%，針狀顆粒含量不大于10%，且級配合理C類以上。

細骨料是指0~4 mm的砂，細骨料與水泥攪拌合成水泥砂漿，可以保證改善混凝土的和易性與流動性。為保證混凝土具有良好的泵送性，砂采用細度模數為2.6~2.8中砂，0.315 mm篩孔通過率為15%~30%，0.15 mm篩孔通過率為5%~10%，含泥量不大于3%，級配良好，C類以上。泵送混凝土砂率宜為35%~45%。

泵送混凝土對膠凝材料用量不宜小于300 kg/m3；恒印智慧城市項目抗?jié)B混凝土的水膠比不得大于0.50，混凝土膠凝材料總量不宜小于320 kg/m3，其中，水泥用量不宜少于260 kg/m3；框架柱高強混凝土，最小水泥用量為300 kg/m3。粉煤灰摻量宜為膠凝材料總量的20%~30%，礦粉的摻量宜為膠凝材料總量的2%~5%。

恒印智慧城市項目外加劑使用聚羧酸系高性能減水劑施工時，需嚴格要求外加劑摻量，如超出飽和摻量容易造成泌水、離析，同時還要充分利用混凝土在攪拌后約10 h的初凝時間；通過控制混凝土初凝時間延緩混凝土中水泥的水化反應，以防產生水化熱峰值。

恒印智慧城市項目地下室與基礎工程環(huán)境類別為二b類，為防止堿集料反應，除粗骨料的選用需要滿足泵送混凝土的質量要求外，還要滿足大體積混凝土堿活性骨料的要求，混凝土的含堿量不超過3 kg/m3，以確保混凝土的質量。

5 泵送技術

5.1泵送開始前準備工作

施工前，需對操作人員進行機械設備使用安全培訓，培訓合格再進行相關泵送混凝土的技術交底。

向下潤管優(yōu)先采用節(jié)水潤管法，先在料斗中注入一定量的水，在潤管砂漿與水之間增加一個純水泥凈漿層，把砂漿和水隔開形成阻隔帶。然后將混凝土拌合物分步泵入輸送管內，水在拌合物材料的推動下將輸送管壁濕潤，同時在輸送管道內壁沿程形成一層水泥漿膜，這樣可以減少堵管現象的發(fā)生，使混凝土順利泵送到指定位置并降低泵送損失。

5.2泵送工作

泵送混凝土機械操作人員不僅需要熟悉混凝土泵送機械的使用，掌握操作規(guī)程，還要具有與泵送混凝土的相關知識。泵送混凝土運輸至現場時，應對可泵性進行試驗來判斷。通常情況下要檢測混凝土坍落度是否滿足要求，當混凝土坍落度滿足要求后，再進行泵送。

混凝土罐車向料斗卸料之前，應先將罐內混凝土反向高速旋轉攪拌15~25 s，這樣可以使混凝土在泵送時保持良好的和易性?；炷帘盟蜋C械的操作人員要與混凝土澆筑點工作人員保持通信暢通，使泵送速度與澆筑進度相同步。當混凝土供應不及時或混凝土罐車在交替時，應采取間歇式泵送，放慢泵送速度，要始終保持料斗內混凝土高于出料口高度，避免吸入空氣，形成氣柱，造成管道堵塞。

5.3 泵送結束后洗泵工作

混凝土泵送結束后要立即洗泵，洗泵工作很重要，會直接影響下次混凝土的泵送效果。若泵送結束不立即清理干凈泵管，混凝土會在內壁凝固，后期將很難徹底清除。清洗泵主要分為有水清洗和無水清洗兩種，考慮水資源節(jié)約及保證澆筑點混凝土質量，水清洗逐漸被無水清洗所取代，而無水清洗越來越被廣泛應用。

無水清洗方法中，壓縮空氣清洗最為常見。空氣清洗工作原理為利用壓縮空氣進行吹洗，將浸透水的清洗球先塞進氣洗接頭，再接與變徑相接的第一根直管，并在管路的末端接上安全蓋，利用壓縮氣的氣壓及混凝土自重，使混凝土可以順利向下流出管道。氣洗完畢后，要將進氣口封閉好。該技術具有用水量小、不浪費混凝土、無污染等優(yōu)點。因此，恒印智慧城市項目采用氣洗工藝。

6 結語

運用本論文介紹的深基坑內混凝土泵送施工技術，恒印智慧城市項目在泵送各種強度等級的混凝土時均未發(fā)生過混凝土離析現象，更未造成堵管；順利完成了深基坑內混凝土澆筑任務，保證了混凝土澆筑的連續(xù)性及施工質量。泵送混凝土施工已經被廣泛地應用在建筑施工中，相關人員繼續(xù)學習，積累經驗，總結出更有效的技術措施和方法，提高施工水平，將深基坑內泵送技術發(fā)展到新高度，給企業(yè)帶來社會效益和顯著經濟效益。