刘 亚
中建二局第一建筑工程有限公司, 北京 100176
摘要：超高层混凝土泵送技术对混凝土拌合物和设备性能要求较高。超高层建筑设计日新月异，随着混凝土结构高度的不断刷新，高性能混凝土的研发使用，使得混凝土泵送技术面临更多挑战，尤其是堵管问题需要从多方面综合考虑解决，才能最大限度减少发生概率。本文针对超高层建筑混凝土泵送概念、堵管的原理和原因进行了分析，同时提出了防止堵管的一系列措施和堵管的常规处理方法。
关键词：超高层建筑；混凝土泵送；堵管原因；防堵管技术；堵管处理方法
1 泵管发生堵管的原因
1.1 操作人员操作不当
在施工之前要对混凝土进行搅拌，然而在混凝土开盘的时候，管内的阻力一般都是比较大的，为了能够让混凝土能够正常进行泵送，这就要求操作人员要降低混凝土的泵送速度，并且保持匀速，这样就在出现问题的时候有充足的时间进行解决。在放入混凝土材料的时候要实时观察，防止余料不能低于搅拌轴，而且还要保证余料不能太少，这就很容易发生堵管。另一方面，在地泵停止作业的时间过长，这样也会发生堵管，操作人员在进行施工的时候要结合实际的施工环境进行作业。混凝土在搅拌过程中如果加入的水过多，会出现离析现象，混凝土中的石头、沙砾容易集结在一起，造成堵管，要求施工人员在实际的搅拌过程中要注意添加的水量，不能太多。
1.2 泵送设备的原因
在混凝土进行泵送的时候，泵送设备在一定程度上也会导致堵管。在泵管和管链连接的地方，因为长时间的使用会出现封闭胶圈损坏或者是螺栓松动的现象，接头的部位没有密封好，会影响混凝土在管内的流动性，混凝土材料中的颗粒会集结到一起，并且泵送的压力太小，从而造成堵管。一些泵送设备在对混凝土进行泵送的时候难以避免地会出现泄露现象，这会导致混凝土的质量下降，还会使泵送的压力降低和坍落度减小，这样就会发生堵管。
1.3 混凝土的原因
混凝土的质量会受到很多因素的影响，而且在运输混凝土的过程中如果没有对坍落度进行有效地控制，会让混凝土的总体质量受到诸多因素的影响，混凝土材料中的沙砾、石子等颗粒会结合到一起，造成堵管。
2 混凝土的选型
某工程每栋塔楼配置1台超高压混凝土泵HBT9022CH-5D，使用1套壁厚9mm的125A超高压耐磨输送管，用于水平、垂直主管路，东塔每套160m，管道可承载压力在35MPa以上。
3 泵送能力的计算
对于混凝土泵来说，体现其泵送能力的两个关键参数为出口压力与整机功率，出口压力是泵送高度的保证。在此，我们按理论计算对两座楼中较高的东塔楼的出口压力进行分析：
3.1 理论计算
计算依据：JGJ/T10-2011《混凝土泵送施工技术规程》混凝土泵送所需压力P包含三部分：混凝土在管道内流动的沿程阻力造成的压力损失P1、混凝土经过弯管的局部压力损失P2以及混凝土在垂直高度方向因重力产生的压力P3。
3.1.1水平管压力损失
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经计算：P1=2.4MPa
3.1.2弯管压力损失
90°弯管，含地面水平弯管、竖管缓冲弯管及布料机弯管，约16个；45°弯管，约2个，每套管道设置2个截止阀。每个90°弯管压力损失0.1MPa；每个45°弯管和截止阀压力损失0.05MPa；分配阀压力损失0.2MPa。
P2=12×0.1+4×0.05+1×0.2=1.6(MPa)。
3.1.3竖管中混凝土自重压力损失
P3=ρgH=2500×9.8×230×10-6＝5.7(MPa)。
计算结果：泵送混凝土高度300m时理论计算所需要的压力
P=P1+P2+P3=2.4+1.6+5.7=9.7(MPa)
3.2 最大混凝土出口压力的确定
根据JGJ/T10-2011《混凝土泵送施工技术规程》，采用150A管道泵送300m高度时，理论压力计算为9.7MPa。理论计算是以普通混凝土作为计算依据，而中房紫东工程采用高性能混凝土，其泵送高度到155m，泵送阻力比普通混凝土要大。在一般的泵送施工经验中，混凝土泵的最大出口压力应比实际所需压力高30%以上，多出的压力储备用来应付混凝土变化引起的异常现象，避免堵管。
4 堵管现象分析
4.1 核心筒墙体混凝土浇筑
本工程核心筒竖向墙体在浇筑过程中共发生5次堵管，首次堵管发生在37层，此时混凝土已全部浇筑完毕，但在洗泵过程中发生堵管，主要原因为直接采用水洗方式进行清洗，存在水流侵蚀混凝土离析而造成输送管道堵塞，此时混凝土浇筑高度达170m，已不能按照传统水洗方式进行清洗，在此之后，项目部改为气洗+水洗综合的洗泵方式，使洗泵过程中未发生一例堵管现象。
另两次堵管事件均发生在泵管变径处即浇筑作业面由竖向管道向水平管道转换处，原管径150mm变为120mm，经分析主要原因为混凝土配合比不良，坍落度在泵送过程中损失严重，以致到达作业面时稠度过大，遇输送管道突变而造成混凝土与泵管摩擦力局部增大，从而发生堵管事件。
其余2次堵管事件均发生于核心筒最后一层混凝土浇筑过程中，此时浇筑高度达到最高点460m左右，堵管部位发生于47层泵管转换处，因47层设置5处转换弯头，导致泵送过程中，47层往上泵管中混凝土石子不断向下沉积，致使在弯头较多处发生堵塞现象，经分析主要原因为泵管水平段长度缓冲距离不足，根据规范JGJ/T10—2011《混凝土泵送施工技术规程》，当泵管直径为150mm时，水平泵管长度为竖向长度的20%，经计算，在此工况下，水平段长度至少为95m，而现场实际长度为100m，仅略大于理论长度，时至冬季最寒冷时间，混凝土输送过程中温度损失严重，从而无法在泵机换向时满足混凝土所需压力，最终项目部通过在水平段增加50m水平管长度，成功完成最后混凝土浇筑工作。同时，也验证了堵管原因。
4.2 水平楼板混凝土浇筑
本工程水平楼板浇筑时共发生5次堵管，其中有3次因浇筑过程中人员操作问题及混凝土运输不及时造成，当混凝土到达现场时，未检查其性能，而直接放入泵机内，当发现混凝土质量变差停止浇筑时，部分混凝土已进入泵管，致使发生堵管事件。其余2次堵管现象发生在62层与76层中：62层混凝土浇筑时，因其中1台泵送设备未及时保养，发生油路爆管、分配阀损坏等故障，致使混凝土浇筑中断，最终处理不及时而发生堵塞；76层混凝土浇筑因前一次浇筑后泵管内浆体未全部冲洗干净，留有预料，凝固后，导致新混凝土浇筑与管壁摩擦力过大而发生堵塞现象。
4.3 钢管(劲性）柱混凝土浇筑
本工程钢管（劲性）柱混凝土浇筑过程中仅发生1次堵管现象，主要原因为泵管接口不严，发生漏浆现象，致使混凝土在流动过程中浆体损失严重，管道内水泥浆润滑层被破坏，骨料运动阻力增大，速度变慢，直至运动停止而发生堵管现象。
5 处理办法
超高层建筑混凝土浇筑过程中发生堵管后，应立即停泵卸掉蓄能器压力，并进行反泵操作，向料斗内加入少量砂浆或加入充足灰浆的质量较好的混凝土，重新泵送，重复几次反泵操作，直至料斗内混凝土下落的速度明显加快，油路压力逐渐升高，并听到混凝土正常的输送声，说明故障已经解决。
如通过上述方法无法疏通泵管内堵塞的混凝土，则需要立即采用空压机从顶部吹管，直至混凝土被全部吹出，重新洗管浇筑混凝土，如通过空压机无法顺利将泵管疏通，则应立即拆除部分泵管，优先拆除首层水平管与竖向管转换处，检查是否堵管发生在此部位，并利用空压机将水平管吹通，减少混凝土在管道内停留时间，防止发生凝固事件。另外，拆除转换层泵管连接，从转换层往下继续采用空压机吹管，直至吹通为止。
6 结束语
超高层建筑引发多项技术革新，其中组成建筑物结构实体的混凝土尤为重要，不但对原材料本身要求高，而且对泵送设备选型、泵管布设、施工部署、堵管处理措施等要求都比较高。通过施工前原材料及配比的选择，施工过程中合理组织，降低了超高层混凝土堵管频次，保证关键工作上的关键工序顺利施工，减少了堵管造成的资源浪费，在一定程度上缓解了工期压力，同时也为其他类似工程提供宝贵的经验。
参考文献：
[1]吴祥贵.浅谈长距离泵送混凝土质量控制措施[J].建材与装饰，2020(10):14-15.
[2]邵光可.超高层混凝土泵送防堵管技术分析[J].中国住宅设施，2019(05):114-115.