1、超高层超高压泵管固定方式研究 唐祖锡 齐桂永 吕永岭 齐凯 姚闯 中国建筑第八工程局有限公司天津分公司 摘 要： 超高层泵送系统多采用超高压泵送系统“一泵到顶”的泵送方式, 泵送系统包括超高压泵机、超高压耐磨泵管、高压截止阀、布料机等。超高压泵管的固定系数决定了整个系统的稳定性和可行性, 结合天津周大福金融中心工程对泵送系统的固定方式进行了探索与研究, 总结了一套具有参考价值的施工方法。关键词： 高层建筑; 超高压泵管; 固定; 施工技术; 作者简介：唐祖锡, 工程师, E-mail:收稿日期：2017-07-06基金：中建八局科技资助 (2014-01) Research on Fixing
2、 Method of Super-high Pressure Pump PipesTANG Zuxi QI Guiyong L Yongling QI Kai YAO Chuang China Construction Eighth Engineering Division Co., Ltd. (Tianjin) ; Abstract： For super-high-rise pumping system to use super-high pressure pumping system “a pump to the top”, pumping systems include super-hi
3、gh pressure pump, high pressure wear-resistant pump, high pressure stop valve. The fixed coefficient of extra-high pressure pump pipe determines the stability and feasibility of the whole system. This paper explores and studies the fixed way of pumping system in combination with the project of Tianj
4、in CTF Financial Center project, and summarizes a set of reference construction methods.Keyword： tall buildings; super-high pressure pump pipe; fixation; construction; Received： 2017-07-06随着我国城市化进程的加快, 超高层建筑逐渐成为了解决中心城区土地资源稀缺问题的无奈选择, 相应地, 高强高性能混凝土技术是支撑超高层建筑发展的关键技术。相对于普通混凝土, 高强高性能混凝土可以有效缩减构件尺寸、增大有效使用面
5、积、节约资源。超高层建筑多采用“核心筒+外框钢结构”组合结构形式, 从 100, 200, 300, 500, 800m 直至 1 000m, 混凝土的泵送高度也在逐步上升。与此同时, 混凝土的强度等级越来越高, 为 C60C120。C60C120 等常规高强混凝土在泵送过程中由于流动性较差、高压易离析、凝结速度较快, 经常发生堵管、爆管等现象, 严重影响施工质量和进度。泵送 250m以上的高性能混凝土需要配置超高压混凝土泵管, 且多采用“一泵到顶”的节能泵送方式, 超高压泵送对泵管的固定提出了更高要求, 包括水平泵管、水平转接竖向弯头、竖向泵管等。下面以天津周大福金融中心工程为例, 系统性研
6、究超高层泵送系统固定难题。1 工程概况天津周大福金融中心由主楼、裙楼、整体地下室 3 部分组成, 主楼地上 100 层, 建筑高度为 530m, 钢框架+核心筒结构;裙楼地上 5 层, 框架结构。整体地下 4层, 总建筑面积 39 万 m, 其中地上 30 万 m, 地下 9 万 m, 工程效果如图 1 所示。图 1 天津周大福金融中心效果 Fig.1 Effect of Tianjin CTF Financial Center 下载原图本工程塔楼地上混凝土分为核心筒剪力墙、外框柱、核心筒楼板、外框组合楼板几部分, 共约 13.7 万 m, 如表 1 所示。表 1 塔楼混凝土统计结果 Tabl
7、e 1 The statistical results of tower building concrete 下载原表 2 泵送系统整体部署塔楼核心筒布置 4 套泵管, 1, 3 号泵管系统到顶 (97 层顶) , 接布料机;2 号泵管系统只负责浇筑到 73 层, 但泵管布置到顶, 作为 1, 3 号管的备用;4 号泵管系统浇筑到 46 层, 如图 2 所示。图 2 首层核心筒泵管平面位置 Fig.2 Plan position of the pump pipe of core tube in the first floor 下载原图13 号泵管采用 490m 竖向超高压泵管, 且各自100m
8、 水平超高压泵管;4 号泵管采用 240m 竖向普通高压泵管, 1 套50m 水平普通高压泵管;楼层水平管采用直径 125mm 普通泵管。根据一般的泵送施工经验, 混凝土泵的最大出口压力比实际所需压力高 40%左右, 富余的压力用来应对因混凝土变化而导致的恶劣工况, 避免堵管, 经计算需混凝土泵最大出口压力为 28MPa, 最终确定选用 50MPa HBT9050CH-5M 拖泵。3 泵管固定方式3.1 可周转泵管固定方式通过将固定式泵管固定混凝土墩改为可周转泵管固定装置, 随着平面位置的改动可吊运泵管固定装置, 大大节省再次施工混凝土墩的时间及材料人工成本。1) 混凝土墩与钢板结合的可周转方
9、式 (1) 楼板施工时在泵管固定位置留设塑料套管, 管径比对拉螺杆大 35mm。同样在底部钢板相应位置开设相同尺寸及数量的孔洞, 如图 3 所示。 (2) 混凝土墩内竖向钢筋均与底部钢板焊接 (见图4) 。 (3) 混凝土墩制作时, 其墩上设置吊环, 用于吊装。对拉螺杆穿过钢板、楼板进行固定, 如图 5 所示。图 3 楼板预留套管平面 Fig.3 Plan of the reserved casing pipe 下载原图图 4 竖向钢筋与钢板焊接示意 Fig.4 The vertical reinforcement and steel plate welding 下载原图图 5 吊环平面及剖面
10、示意 Fig.5 Plan and profile of the rings 下载原图2) 混凝土墩与套管结合的方式 (1) 楼板施工时在泵管固定位置留设塑料套管, 管径比对拉螺杆大 35mm, 如图 6 所示。 (2) 混凝土墩制作时, 在混凝土墩中留设塑料套管, 套管比对拉螺杆管径大 35mm, 套管位置与楼板上留设的套管一一对应 (见图 7) , 混凝土墩上设置吊环, 用于吊装, 如图 8 所示。 (3) 对拉螺杆穿过混凝土墩及楼板, 两端用卡具固定 (见图 9) 。图 6 套管留设平面示意 Fig.6 The reserved plan of casing pipe 下载原图图 7 混
11、凝土墩留设套管 Fig.7 The reserved casing pipe of concrete pier 下载原图图 8 吊环埋件平面示意 Fig.8 Plan of the ring embedded parts 下载原图图 9 可移动泵管固定装置剖面 Fig.9 Profile of the fixing device of movable pump pipe 下载原图优点:混凝土墩整体可周转, 有利于绿色施工;缺点:增加钢筋与钢板焊接施工。3.2 工具式水平转竖向泵管固定弯头1) 在混凝土结构上预埋镀锌埋件, 用于焊接泵管支架, 如图 10 所示。图 1 0 混凝土结构上预留镀锌埋
12、件 Fig.10 The reserved galvanized embedded parts 下载原图2) 在超高压泵管水平接竖向位置单独弯头的形式, 在弯头两侧 1 000m 范围内设置封闭加强型钢箍, 所有的连接部位均采用法兰连接, 如图 11 所示。3) 若部分弯头发生堵管, 则可直接拆卸并更换中间部分弯头, 如图 12, 13 所示。3.3“两用一备”组合泵管固定方式项目提出了一种“两用一备”的泵管布设方法, 即 2 根泵管中间备用 1 根泵管, 能及时解决堵管问题, 但是要多预埋 1 套埋件及支架, 成本较高, 因此使“两用一备”3 根泵管采用组合“埋件+支架”的形式, 在保证泵管
13、泵送过程中稳定性的同时最大限度地减少埋件及支架的施工及后期处理工作量。图 1 1 泵管弯头示意 Fig.11 The elbow of pump pipe 下载原图图 1 2 拆卸堵管的弯头 Fig.12 The elbow with disassembly pipe blockage 下载原图图 1 3 更换此部分弯头 Fig.13 The elbow replaced 下载原图1) 埋件制作。埋件中钢板尺寸为 600mm300mm20mm, 钢筋长度为 300mm, 直径为 1825mm, 钢筋与钢板采用穿孔塞焊的方式, 如图 14 所示。2) 2 根 I16 与埋件焊接, 工字钢长度为
14、200mm, 作为支架, I16 另一端与长度为 1 000mm I20 焊接, I20 作为支架横梁, 如图 15 所示。图 1 4 泵管埋件 Fig.14 The embedded parts of pump pipe 下载原图图 1 5 泵管支架立面 Fig.15 Elevation of the support of pump pipe 下载原图3) I20 两端及中间焊接泵管环箍, 固定泵管, 如图 16 所示。图 1 6 组合泵管固定平面及立面 Fig.16 Plan and elevation of the combination pump pipe fixation 下载原图3
15、.4 顶模平台内泵管固定方式超高层核心筒建造多结合智能模架体系, 近些年多采用顶模施工, 混凝土结构施工是通过在顶升平台上设置布料机进行混凝土浇筑, 但顶升平台顶部与混凝土浇筑层之间存在一段较大的距离, 混凝土泵管从顶升平台内部上到平台顶部布料机的位置, 此段位置泵管无法固定, 混凝土浇筑过程中泵管振动存在较大的安全隐患。因此, 设置超高压泵管结合顶模平台的固定方式如下:在泵管附近沿泵管垂直走向设置 1 根方钢管, 方钢管与顶升平台桁架层通过多根短方钢管进行焊接固定。方钢管为泵管支架提供附着点, 泵管支架与方钢管进行焊接, 通过此方钢管来平衡泵送过程中泵管振动带来的影响, 如图 17 所示。图
16、 1 7 顶模平台内泵管固定示意 Fig.17 The combination pump pipe fixation in top die platform 下载原图4 结语本文结合天津周大福金融中心工程超高压泵送系统进行阐述, 实际应用中效果良好, 泵送系统稳定, 并在此基础上做了进一步的探索与研究, 在保障系统安全稳定的前提下, 以突出可周转性为主的绿色建造理念, 此外结合顶模平台进行了单独设计, 可为超高层的建造提供关键保障。参考文献1谭援强, 宋军华, 张浩, 等.混凝土泵送中管壁磨损过程的离散元模拟研究J.中国机械工程, 2014, 25 (15) :2091-2097. 2叶鑫.混凝土泵泵送系统液压冲击抑制方法研究D.长沙:中南大学, 2014. 3蒋正武, 陶志龙, 任强.机制砂自密实混凝土泵送压力规律研究J.建筑材料学报, 2017, 20 (1) :18-23. 4吴明威, 刘冬冬, 李耀宗, 等.超高索塔泵送混凝土技术J.施工技术, 2017, 46 (8) :113-116. 5程晓波.混凝土浇筑输送泵管固定支架施工J.城市住宅, 2016, 23 (4) :103-105. 6曲鹏翰, 张植伟, 张凤超, 等.天津高银 117 大厦混凝土超高泵送设备及泵管布置研究与应用J.施工技术, 2016, 45 (7) :3-5.
