高落差远距离向下泵送混凝土施工控制

第28卷第3期山西建筑Vol.28No.3·77·2002年3月SHANXIARCHITECTUREMar.2002文章编号:100926825(2002)0320077202高落差远距离向下泵送混凝土施工控制张学文摘要:通过高落差远距离向下泵送混凝土施工在小断面隧道的应用,介绍了远距离向下泵送混凝土施工的组织、泵送施工过程中的泵机控制和如何控制混凝土质量等问题,指出改善混凝土和易性,掌握泵机操作技术,优化设计施工方案对推广混凝土输送泵具有重要意义。关键词:高落差,远距离,泵送,堵管,施工控制中图分类号:TU755151施工概况长沙市电缆隧道A标位于长沙市伍家岭地表以下20m深处,主隧道全长1352m。因为该隧道断面小,浇筑最大高度为3m,二衬厚度为25cm,混凝土强度为C20,施工工作面小,采用人工浇筑进度慢,振捣困难,质量较难保证。针对以上特点,二衬施工决定采用混凝土输送泵远距离直接注入钢模法进行施工。2泵送施工方案主隧道二衬混凝土用输送泵直接输入钢模后通过一定的泵送压力达到自密实。首先进行有效的混凝土泵送计算,根据一定的输送量和输送距离确定混凝土输送泵的泵送能力。混凝土拌合物在泵管中流动状况属层流,为稠度较大的非均匀体,泵送过程中的泵送压力靠其中的液相物质传递,管内流速分布为一平矢抛物线,混凝土在水平管内流动每米产生的压力损失P按经验公式计算如下:文献标识码:A根据现场泵站布置,要求输送泵在主隧道中最远泵送距离达400m(见图1),根据表1可换算出二衬泵送施工最大水平换算长度Lmax=10+20+12+400+10+14+4×6+3×9+18+3×5=550m,需Lmax×P=5.94MPa,混凝土输送泵工作效率按70%计算,考虑到混凝土压送入模后,通过一定的微压力挤压密实,泵出口压力需大于8.49MPa,特选定国产中联重科生产的泵送压力较大的HBT60型高压电动泵,能够满足泵送施工方案要求。3混凝土施工设备的配置混凝土输送泵安放在隧道竖井口拌合现场,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ZL10装载机给配料上料,组合搅拌站产量为25m3/h×2×50%=25m3/h。混凝土输送泵设置在两台搅拌机中间,保证泵机与搅拌机之间距离大于1m,两搅拌机通过Y型排料槽搭接在混凝土泵机的料斗上直接给泵喂料,两台搅拌机下各P=2[K1+K2(1+t2/t1)V]β/r=0.0108MPa/m。砌一个2m3的水池蓄水,供生产混凝土和清洗管道用水。式中:r———输送管半径,采用125泵管,r取0.0625m。4混凝土泵送施工组织t2/t1———分配阀切换时间与活塞推压混凝土时间之比,其值1141管线布置约为0.2～0.3,取平均值0.25。V———混凝土在输送管内的平均流速,计划选用60泵,1)因高差H为20m,竖井布管要满足在最近端泵送施工时水V=Q/S,式中Q=60m3/h,S=3.14×0.06252m2,得出V=136m/s。平管长度大于等于5H,依靠水平管段的混凝土摩擦阻力来抵消β———径向压力与轴向压力之比,对于普通混凝土取0.9。K1———粘着系数,取0.07×10-3。K2———混凝土坍落度,取0.18×10-3。根据其它类似工程实践经验和厂家提供的资料,混凝土输送管配管可按表1进行换算。表1输送管换算表输送管种类输送管规格型号水平换算长度(m)向上垂直管(每m)125A(5″B)5150A(6″B)590°管(R=1m)9(R=0.5m)1245°弯管(R=1m)4.5(R=0.5m)6弯管(每个)30°弯管(R=1m)3(R=0.5m)415°弯管(R=1m)1.5(R=0.5m)290°垂直弯管(R=1m)14锥型管(每个)150A→125A10125A→100A20软管5m303m18混凝土的下滑力,防止混凝土产生自流而导致的离析。采取每隔6m用135°弯管转向布管,斜向用2m管过渡后,再用135°管转向向下(见图1),尽量少用90°垂直弯管,减少泵送阻力。最近端泵送最小水平管道换算长度Lmin=14+4×6+3×9+18+3×5+8=106m,刚好满足Lmin大于等于5H要求。2)在第一个弯管上设排气阀,当竖井管段内有空气段时,先将排气阀打开,泵送排气;当竖井管道充满混凝土,排气阀有水泥砂浆排出时,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槽钢加工的A字支架上,竖井的布管通过竖井一衬预埋的钢架管固定,确保每一节泵管有一个固定支点。尤其对以下三个位置需特别加固,第一个是由水平转向竖井的转弯位置A点(见图1),由于泵送时混凝土流动产生反作用力,致使泵机前10m水平管受到竖井管道向上的反作用力相当大,通过焊接固定在井口两边的钢轨从泵管上面加固,吸收泵送时混凝土流动产生的反作用力,使泵机平稳和减少输送管道的振动;另两个位置分别是竖井转向水平联络道的转弯位置B点和由联络道转向主隧道转弯位置C点,此两处因泵送改变方向,振动和摆动幅度大,极易造成管卡松脱,须采用钢轨和枕木固定。4)输送管由远向近布置,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收稿日期:2002201207作者简介:张学文(19672),男,1991年毕业于长沙铁道学院机械工程专业,工程师,中铁十二局集团第七工程有限公司,湖南长沙410004©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.期·78·2002年3月山西建筑一个木垫,便于拆装作业。5)因二衬泵送施工在夏天进行,对洞口部分暴露在阳光下的管道用湿麻袋包裹,并保持不断的淋湿降温,减少管内混凝土坍落度损失。6)布管时,先清理泵管,确保泵管干净。连接时一定要保证管道接头密封严密,管卡牢固可靠,不允许跑气漏浆。7)输送管道通过软管直接连接在模板顶端入口,一次泵送20m以上时,需开两个入模口。立模时,将两个入模口用两根软管连接好,模口装一活动阀门控制开关,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。412混凝土泵送施工操作为了掌握泵送系统的匹配情况和向下泵送的可靠性,开始选择在竖井附近的主隧道中试验一榀12m二衬泵送施工。因距离近,采用低压方式输送,具体步骤如下:1)开机检查。再次对二衬钢模立模质量、支撑稳固情况、管道安装布置等进行检查,按操作规程对输送泵进行全面检查,符合要求后启动泵机。2)泵水。当泵机运转正常后用搅拌机加水注满料斗,开始泵水湿润泵管内壁,当泵管末端出水时,停止泵水,将泵机料斗中的水排净,拆下泵机料斗口锤管,将两只用水浸透的海绵球或用水浸透后卷在一起长约20cm的柱状水泥纸袋塞进锤管,接好锤管,防止水泥砂浆在竖井泵管中自由落下造成管路堵塞。3)泵砂浆。搅拌站生产2m3同等级强度(或水泥与砂比率为1∶2)的水泥砂浆,确保水泥砂浆充分搅拌均匀后,泵送水泥砂浆润滑管道。开始时要慢速均匀泵送,同时观察竖井管道的振动情况,谨防暴管和管卡脱落,安排一名熟练工人沿管道检查海绵球(或水泥纸袋)在泵管内的运动位置,因此时较易发生堵管。堵管位置一般在海棉球附近。4)泵送混凝土料。在泵机料斗内砂浆余料还处在搅拌轴以上时,加入混凝土料,继续泵送,当海绵球(或水泥袋)从泵管末端泵出后,暂停泵送,迅速将泵管与连接在钢模入口上的软管连接好,当混凝土顺利入模后,开始正常泵送。5)泵水清洗。泵送结束后,打开料斗门,放出料斗内余料,卸下料斗出料口锤管,清洗干净,反泵点动排除混凝土缸内余料,用水冲洗料斗,在锤管内装入两个海绵球,接上锤管,关上料斗门,搅拌机注水到泵机料斗,进行泵水清洗,直到海绵球从管道末端泵出。泵送结束后,对泵机进行检查,及时做好维护保养。5泵送过程中应注意的问题511泵送进度控制。在钢模外端面设两个观察孔(见图1),观察混凝土的泵送进度。当下面的观察孔有水泥砂浆溢出时,用木塞堵塞观察孔,同时敲打钢模两侧,检查两侧的泵送混凝土填充情况,及时估算剩余的泵送方量,尽量使泵管里剩余的混凝土损耗控制在最低。当上面的观察孔有砂浆溢出时,通知泵机暂停泵送,检送钢模顶部混凝土填充情况,将观察孔堵实后通知泵机点动泵送,直到将全部钢模填充密实。512泵机操作控制。泵送时尽量保持连续进行,因故较长时间暂停时,为防止凝固,不能采取“正泵、反泵”的方式来活动管道中的混凝土,应每隔4min～5min开泵一次,点动主油缸来适当运动管道中的混凝土,料斗搅拌器保持连续搅拌。当停机时间超过45min时,排空并清洗干净混凝土缸、分配阀、料斗、输送管中的混凝土,注意清理混凝土缸时,用正泵-反泵操作不能全部将混凝土料排除干净,剩余部分用人工进行清理,同时注意将S管内吸附的混凝土料清除干净,否则会引起泵水清洗管道时发生堵塞。513堵管故障排除处理。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结语在城市地下小断面隧道中,采用混凝土输送泵成功地实现了向下20m、再水平400m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。同时得出: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。参考文献:[1]赵志缙,赵帆1混凝土泵送施工技术[M]1北京:中国建筑工业出版社,19981DownwardpumpconcreteconstructioncontrolwithhighfallandlargedistanceZHANGXue2wen(The7thEngineeringCo.Ltd.ofThe12thEngineeringGroupofChinaRailway,Changsha410004,China)Abstract:Throughtheapplicationpumpconcreteconstructionasdownwardtransportingconcretetotunnelwithsmallcrosssectionunderhighfallandlargedistanceconditionstheconstructionorganizationisintroduced.Thepumpcontrolandconcretequalitycontrolarediscussed.Authorpointsoutthatimprovingworkabilityofconcrete,masteringoperatingtechnologyandoptimizingdesignandconstructionplanshaveimportantsignificanceforconcretetransportation.Keywords:highfall,largedistance,pump,plugging,constructioncontrol©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.