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《混凝土》2016年第7期
【作者】欧阳瑞；刘卫东；危鼎； 钱海波；
【机构】 上海理工大学环境与建筑学院； 中国建筑第八工程局有限公司；
【摘要】 针对松江深坑酒店工程中竖直向下80 m大落差浇筑混凝土的需求,研究在满足施工性能的条件下,确保混凝土的顺利浇筑,达到不堵管不离析的目的。分析以下两种施工技术,一为向下泵送技术,二为满管溜槽输送技术。基于两种施工技术设计两套施工方案,经受力分析以及施工安排对比两个施工方案的安全性、经济性、施工可行性,选择满管溜槽输送方案更符合实际工程需要。 更多
1 工程概况
松江深坑酒店工程主体建筑位于最大落差达80m的深坑内，底板浇筑厚度需达到1.5米，浇筑混凝土方量高达14000m³。而对于泵管的出料点低于泵车泵送点3m即属于向下泵送混凝土，目前浇筑大体积混凝土泵送大多数采取向上泵送的方式，此实际工程需要向下泵送混凝土，特别是向下落差达到74m。泵送混凝土施工过程中混凝土极易离析、堵管[1]。因此应用传统的施工泵送技术不能满足此工程的需要。
满管溜槽系统是近年来在混凝土施工中应用的越来越多的一项技术措施，包括调节料斗、上部弧门下料控制、满管槽身结构、系统支撑结构和出料弧门控制器，溜管与桁架杆支撑系统一般采用焊接以及高强螺栓连接[2]。在一些大型混凝土坝、桥墩等大体积混凝土的浇筑中取得不错的效果[3]。
2.1混凝土泵送方案
由《混凝土泵送施工技术规程》JGT/T10-1995，经计算本案采用的施工配合比如下表[4][5]
1）泵送成套设备选型推荐
推荐选用超高压混凝土输送泵HBT80C-2122三台，最大工作效率为150m3/h。该型号混凝土固定泵采用两台柴油机分别驱动两套泵组。由于垂直管更换困难，推荐选用125A 9mm厚的超高压管；水平管采用普通高压输送管，方便运输、安装及拆卸，壁厚6mm，通径φ125。共铺设三条管道，每条管道长300米（水平225米，垂直75米）。
2）泵机位置及泵管布置
由于现场的深坑地形是一个弧形形状，三台混凝土泵车沿着弧形在坑顶面布置。泵管绑扎在脚手架上沿着坑壁向下。泵机位置及泵管布置示意图如下图所示：
（6）泵送方案难点分析
1）三台混凝土泵车耗能很大，应确保电路安全，否则出现安全事故而且容易耽误工期，造成巨大损失；
2）由于垂直落差很大，立管固定在脚手架上会产生很大的反力（上面已经计算），在本送混凝土产生抖动易造成与脚手架连接的高强螺栓松动甚至脱落，以至于酿成安全事故，因此需定时安排专人检查立管的固定情况；
3）本工程预定安排在夏季施工，混凝土水分易流失导致塌落度损失较大。泵送过程易堵塞，而且在间歇期间附着在管道壁上的混凝土很快凝结。因此在施工过程中因尽量减少间歇时间，并且在每一次间歇时间需清理管道壁上的混凝土；
4）由于施工平台的不断升高，立管长度不断减小，拆卸过程较为麻烦，需耗费大量人工，耽误工期；
（7）浇筑时长预测
根据本工程的资料，地下建筑面积达34185m2，混凝土浇筑量达到14000m3，三台混凝土泵车理论最大输送量为150m3/h，三台泵车均为连续泵送，间歇时间为15min/1h。
则输送混凝土单项工程耗时：t≈112h
2.2满管溜槽施工方案
（1）施工配合比
满管溜槽系统对施工配合比的塌落度要求相对较低，因此选用溜槽输送时的配合比可相对应调整。这样更能避免因塌落度过大造成强度损失以及离析，优化后得到的施工配合比如下表：
（3）溜槽承台受力分析
第一部分固定在走道上，在管道底部向下钻孔，增加预埋件，并布置钢筋。与溜槽管道通过高强螺算以及焊接形成刚接。第一部分长度约为40m。每节管道2m，每两米留置预埋件。现按照五跨连续梁的模型对支撑进行计算，每跨取2m。其中，最大变形(+)9.1mm，最大弯矩(+)3.6kN.m，最大剪力(+)8.1KN，低桩承台计算钢筋混凝土桩选用直径为400mm，嵌入深度为1m，总长为1.2m，符合要求。嵌入个数为20个。
（4）施工所需资源
所需的人员以及机械设备安排如下表，
溜槽为连续输送，不设间歇时间。泵送强度达180m³/h，施工所需混凝土方量为14000m³。则浇筑混凝土单项工程时长t≈78h
（5）难点分析
1）溜槽固定
溜槽固定在人工走道以及用桁架杆支撑体系上工序复杂，而且当输送混凝土时溜槽自重很大，加上振动器的动荷载效应容易整体倾覆，因此需定时安排专人查看。
2）管内堵塞
由于溜槽中混凝土基本上是依靠自重向下流动，因此必须保证混凝土的塌落度满足要求。预计在夏季施工，高温时混凝土在溜槽内时间过长导致溜槽壁上附着大量混凝土影响混凝土的流动速度，进一步影响施工效率，因此在施工过程中应安排每隔5m安排专人不定时敲击溜槽减少在溜槽壁上的附着混凝土。
（6）浇筑时长预测
溜槽为连续输送，不设间歇时间。泵送强度达180m³/h，施工所需混凝土方量为14000m³。则浇筑混凝土单项工程时长t≈78h
3方案对比与结论
3.1对比分析
通过以上两种施工组织安排，对比两个方案中人员以及机械安排，如下表
根据以上表格分析，
1）使用混凝土泵输送混凝土需要的人数更多，人工消耗更大；
2）由于溜管直径大，在保证混凝土的塌落度的同时，定时安排人员敲击溜管。这样混凝土在管内 堵塞的机率大大降低；而混凝土泵输送管道直径小（Φ125），易于堵塞，而且不易敲击管道（管道固定在桁架上）；如发生堵塞，溜管拆管难度比混凝土泵输送管道小；
（3）在电路负载方面，混凝土泵输送电路负载大大提高，安全隐患大。若发生安全事故不仅仅是耽误工期，而且后果不堪设想；
3）在运输强度方面，溜管运输强度更大，达到180m³/h。混凝土输送单项工程需求时间更短。工期相对来说有保障；
4）在成本方面，根据以往工程经验分析，此案溜管设备大概在35w左右。而采用混凝土泵泵送成本会高很多。
5）在损耗方面，本案采用的混凝土标号大，粘性大，对管道摩擦损耗大，特别是泵送管道混凝土流速大对管道损耗很大，尤其是弯管处。而在溜槽管道中混凝土流速小，管道损耗小。根据以往工程经验此案中溜管设备可满足工程使用。
6）在安全性方面，混凝土输送泵管与脚手架连接，输送过程中的震动会使整个脚手架存在安全隐患。满管溜槽固定在人工走道上安全隐患相对较小。
综上分析：作为近年来混凝土方量大的施工时，溜管输送采用的越来越多，一方面是因为其经济性受到越来越多的欢迎，另一方面是其操作性强适宜于各种工程。本工程中，采用溜槽管道输送，经济性以及施工的复杂性大大降低。
3.3结论
综合前文计算及以上表格分析，
1) 在安全性方面，流管输送电路负载为12kw，远小于泵车的电路荷载180kw，安全性更优；
2) 在施工可行性方面， 溜管布置在人工走道上更符合施工要求，施工难度相对低；
3) 在工期方面，一方面由于混凝土浇筑单项工程耗时更短，流管输送混凝土耗时78h，泵送耗时102h，另一方面由于溜管拆卸管道更为简易，在施工平台的上升过程中节省时间布置管道；
4) 在经济性方面，满管溜槽方案溜槽造价在35万左右，泵送方案耗费50万左右，经济优势明显
因此本案优先选用溜槽施工方案。
参考文献
[1]黄卫东. 满管溜槽输送混凝土应用技术研究［J］.水利水电施工 2011
[2] 李生宏，崔连友，尹宜成，张勇. 大落差向下泵送混凝土试验研究［J］. 公路 2001
[3] 陈家全，陈朝国. 向下泵送混凝土施工难题及其解决办法[J]. 山西建筑 2009
[4]中国建筑科学研究院，《混凝土泵送施工技术规程》JGJ/T 10-2011北京:中国建筑工业出版社
[5] 刘英利，泵送混凝土施工配合比设计方法 [J].商品混凝土 2005.2
[6] Myoung Sung Choi, Young Jin Kim, Kyung Pil Jang, Seung Hee Kwon.Effect of the coarse aggregate size on pipe flow ofpumped concrete. [J].Construction and Building Materials 2014
[7]艾宇，陈尚伦. 基于Matlab 的转运溜槽侧型优化设计 [J]. 起重运输机械 2014
[8] 谢添，张健.带式输送机头部漏斗、溜槽的设计 [J]. 工业技术 2014
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