高落差泵送混凝土的控制技术研究

1高落差泵送混凝土的控制技术研究洪丕军[1],熬建华[2],熊德志[3],张昌松[3][1]湖北省华捷工程监理咨询有限公司，湖北荆州434000；[2]湖北省恩施州港航管理局,湖北恩施445000；[3]湖北省恩施州公路管理局，湖北恩施445000摘要:通过高落差泵送混凝土施工控制技术在景阳河大桥中的应用实践,介绍了远距离向下泵送混凝土施工的方案设计控制、泵送管线布置控制、搅拌及泵送过程控制以及过程中的故障处理控制等问题,顺利实现了对实际工程的应用控制，取得了良好的经济效益和质量效果，对推广混凝土输送泵具有重要意义。关键词：桥梁、高落差、混凝土泵送、堵管、施工控制ResearchonConstructionControlTechniqueofConcreteDownwardPumpedwithHighFallHongPi-jun[1],AoJian-hua[2],XiongDe-zhi[3],Zhangchang-song[4]([1]:HubeiHuajieProjectSupervision&ConsultantCompanyLtd.,Jinzhou43400,China;[2]:Port&ShippingManagementBureauofEnshiStateHubeiProv.,Enshi,44500,China;[3]:High-wayManagementofEnshiState,HubeiProv.,Enshi,44500,Chian)Abstract:ThispaperisproposedtheapplicationresearchontheconstructioncontroltechniqueoftheconcretedownwardpumpedwithhighfallinJingyangRiverBridge.Throughtheorganizationdesigncontroloftheconcretedownwardpumpingwithhighfall,thelayoutcontroloftheconcretepumpingpipeline,theprocesscontroloftheconcretemixroundandpumping,andthefailurecontrolofthepumpprocess,theconcretedownwardpumpedwithhighfallwascarriedoutsuccessfully,whichobtainthegoodeconomyandgoodquality.Itisofthegreatsignificancetothepromotionofconcretepump.Keywords:Bridge,Highfall,Concretepump,plugging,Constructioncontrol1施工概况景阳河大桥是清江水布垭电站水库淹没区交通复建工程项目中的重要项目，位于恩施自治州建始县境内景阳河镇西，该桥采用上承式钢管混凝土拱桥结构形式，大桥主孔净跨260m，两岸拱座混凝土为C30，约12703m3。混凝土水平运输距离160m，垂直向下运输距离95m；斜面运输距离220m；且地势险要，施工工作面小，采用人工和其它施工机械浇筑易出现进度慢、混凝土离析、质量较难保证等问题，针对以上特点，拱座混凝土施工决定采用输送泵进行远距离直接注入钢模法进行施工。22泵送施工方案设计控制由于受施工场地限制，景阳河大桥拱座混凝土泵送水平距离远，落差大，对混凝土的和易性和混和输送泵的压力都提出了较高要求。因此我们对混凝土配合比进行了试配实验，如表1。表1C30拱座混凝土配合比(kg/m3)水泥水砂石减水剂粉煤灰36018668511123.1894同时，根据混凝土输送量和输送距离确定输送泵的泵送能力。混凝土一般假定为稠度较大的非均匀体，在泵管中呈现层流的流动状况特点，其泵送压力靠液相物质传递，管内流速分布为一平矢抛物线。混凝土在水平管内流动产生的压力损失ΔP梯度以下经验公式（1）计算：/])/1([21221VttKKP(1)式中：γ—输送管半径；t2/t1—分配阀切换时间与活塞推压混凝土时间之比。其值约为0.2～0.3，取平均值0.25；V—混凝土在输送管内的平均流速，V=Q/S，Q为混凝土流量，S为泵管面积；β—径向压力与轴向压力之比，取0.9～1.0；K1—混凝土粘着系数，取0.07×10-3；K2—混凝土坍落度，取0.18×10-3；根据公式，计算出本次混凝土泵送的压力损失ΔP梯度为0.012MPa/m。另根据现场泵管布置设计，计算出泵管最大水平换算长度Lmax=535m，因此所需最小泵送压强为Lmax×ΔP=5.65MPa。考虑混凝土输送泵工作效率按70%计算，则泵的出口压力需大于8.07MPa，根据此设计指标，选定高压电动泵。3.混凝土泵送管线布置控制本混凝土泵送施工中，最关键的就是如何解决95m高落差的输送问题。根据方案设计，以采用以下控制技术：1）斜面泵管走向采用”之”字形布设，斜向坡度控制在1:5以内。每隔十五米左右设一道泵管走向平台，依靠水平管段的混凝土摩擦阻力来抵消混凝土的下滑力，防止混凝土产生自流而导致的离析。在泵管转向向下时，尽量少用90°垂直弯管而宜采用135°弯管转向布管，减少泵送阻力。2）在弯管上设排气阀，当斜面管段内有空气时，先将排气阀打开，泵送排气；斜面管道充满混凝土时，排气阀有水泥砂浆排出后，关闭排气阀，进行正常泵送。3）离泵机出口前50m采用高强度管，泵出口水平段固定在用钢管加工的支架上，斜面“之”字形拐点处预埋钢架固定管道，确保每一节泵管有一个定位支点。由于泵送时混凝土流动产生反作用力，则通过地锚焊接钢管固定在泵管上面加固，阻止泵送时混凝土流动产生的反作用力，使泵机平稳，减少输送管道的振动及摆动幅度。4）混凝土的自由卸料高度一般不大于2m，如卸料高度过大，可用溜槽或串筒，以降低卸料速度，防止混凝土离析。35）输送管采取由远向近布置，管道布置确保横平竖直，尽量减少弯管，水平布管时每根管下垫一个木垫，便于拆装作业。6）输送管道通过软管直接连接在模板顶端入口，灌注仓内设二处钢结构活动支架，将软管放在支架上移动，确保混凝土能够到达仓内的每一部位；泵送先远后近，近端模口连接的软管与泵管平行布置，控制好连接位置，确保更换软管准确快捷。4.混凝土搅拌、泵送过程控制混凝土输送泵安放在两台搅拌机中间，采用两台强制式搅拌机和一台电脑自动计量双向出料配料机组成搅拌站生产混凝土，用装载机给配料机上料，组合搅拌站产量为：25m3/h×2×50%=25m3/h。混凝土搅拌中的质量控制，关键在于保证混凝土原材料的称量精度，混凝土搅拌充分，运输过程中混凝土不离析，且坍落度损失符合有关规定。混凝土原材料每盘称量允许偏差不得超过下列规定：水泥、混合材料为2%；粗、细骨料为3%；水、外加剂为2%。拌合时投料顺序应符合要求。粉煤灰宜与水泥同步投料。外加剂的添加时间应符合配合比设计要求，且宜滞后于水和水泥。保证混凝土搅拌均匀，强制式搅拌机的搅拌时间不得短于50s-90s，自落式搅拌机的搅拌时间不得短于90s-120s，但搅拌时间也不能过长。泵送时，施工人员在拱座仓内观察混凝土的泵送进度。先将软管放置在仓外，当有水泥砂浆溢出时，用木塞堵塞排气孔，同时敲打泵管，检查泵送水泥砂浆填充情况，及时估算剩余的泵送方量，尽量使泵管里剩余的水泥砂浆损耗控制在最低。当仓外软管出现混凝土时，通知泵机暂停泵送，将软管移入仓内，将排气孔堵实后通知泵机点动泵送，直到正常泵送。5泵送过程中的故障处理控制在泵送施工前，要进行详细的技术交底，施工时严格按技术交底组织进行，否则容易发生堵管，尤其是在较大距离向下泵送施工中经常发生堵管，根据以往泵送经验，在开始泵砂浆润滑管道和最后泵水清洗管道时较易发生堵管。当泵送发生异常情况时，泵机机手要能够根据泵机压力变化和泵送声音、泵管振动幅度等及时准确判断，同时放慢泵送进度，当泵送压力一下突破16MPa达到32MPa时，立即按堵管处理，不能采取“正泵、反泵”的方式活动管道中的混凝土来排除堵管，因向下泵送20m，反泵很难吸动泵管中混凝土回流，靠泵自身无法排除堵管，应迅速找准堵管位置后，进行排除处理。6结束语在山区桥梁建设中，采用混凝土输送泵成功地实现了垂直向下95m，斜面向下220m，水平泵送去140m的泵送施工，泵送施工进度快、质量好，受到业主好评，取得较好经济效益和社会效益。在确保泵送混凝土强度和经济性的前提下，如何改善混凝土的和易性，获得良好的可泵性，以及熟练掌握泵机操作技术，对泵送施工方案进行优化设计等经验，对于在类似工程施工中推广混凝土输送泵具有重要参考意义。4参考文献[1]中国建科院主编.混凝土泵送施工技术规程JGJ/T10-95[M].北京：中国建筑工业出版社，1995。[2]赵志缙，赵帆编著.混凝土泵送施工技术[M]北京:中国建筑工业出版社，1998。[3]叶琳昌等.大体积混凝土施工.北京:中国建筑工业出版社,1987。[4]张文学.高落差远距离向下泵送混凝土施工控制[J],山西建筑,2002,v28(3):77-78。[5]贺跃峰,胡渝,候晓峰.高扬程远距离泵送水泥砼配合比设计及施工技术[J],交通科技，2008,2:79-81。洪丕军，男，1963年生，本科，工程师；湖北荆州：湖北华捷工程咨询监理有限公司（434000）,Email:[e-mail]