浅析地铁既有线下长距离泵送混凝土施工技术

浅析地铁既有线下长距离泵送混凝土施工技术摘要：在地铁既有线施工中，由于场地、材料运输途径等条件限制，影响正常 施工，本文阐述了长距离混凝土采用高压泵送的方法和措施，解决既有线下砼施 工长距离运输难题，为同类工程提供参考。关键词：长距离砼运输；混凝土配合比；泵管优化1 工程概况 北京地铁南站是一个与国铁合建的车站，合建部分共有五层结构，包括地上 两层地下三层。地上二层为国铁候车大厅，地上一层为国铁列车轨道层，地下一 层为国铁出站大厅及地铁四号线、十四号线车站站厅层，地下二层为地铁四号线 车站站台层及十四号线设备层，地下三层为地铁十四号线车站站台层并设两处十 四号线与四号线车站换乘楼梯通道。本次施工内容为轨顶风道、地下三层站台板及板下支撑墙、地下二层设备层 板及板下支撑墙、九处楼梯及两处换乘楼梯通道。站台板、设备层、站台板下支 撑墙及构造等均采用细石C35钢筋混凝土，排水沟垫层采用细石C30混凝土。2 工程特点和施工难点2.1 工程特点 本工程混凝土方量大，运输距离远，而且工期紧，需要科学安排，精细化组 织，保证混凝土的施工质量。2.2 本工程难点 最远端材料需从北京南站北广场地面上经过2号风道东侧风井运输至2 号风 道竖井弧形段（垂直运输距离20m），到2号风道竖井弧形段后再运输至2号风 道竖井底部（水平运输距离25m，垂直运输距离7m）,到2号风道竖井底部后 再运输至车站地下二层西侧（水平运输距离200m，垂直运输距离1.5m），到车 站地下二层西侧后再运输至地下三层站台层西端头（垂直运输距离12m），到地 下三层站台层西端头后再运输至站台层东端头（水平运输距离150m），到站台 层东端头后再运输至地下二层设备层东侧（垂直运输距离12m），到车站地下三 层东侧材料水平运输距离大约为375m，垂直运输距离为51.5m；材料运输最远距 离为427.5m，因此长距离砼运输是难点。3 泵送混凝土施工 经工程实践证明，长距离泵送混凝土不仅与砂、石、水泥、泵送剂等材料标 准有密切关系，并须有连续的施工工艺，对混凝土泵输送管的选择布置，泵送混 凝土供应，混凝土泵送与浇筑等要求较高。3.1 混凝土的配合比 配合比设计原则是既满足强度、耐久性要求，又要经济合理，具有良好的可 泵性，因此除通常须考虑的因素外必须处理好以下几个方面：1 ）水泥用量水泥用量不仅要满足结构的强度要求，而且要有一定量的水泥泵浆作为润滑 剂。它在泵送过程中的作用是传递输送压力，减轻接触部件间的磨损，减少磨擦 阻力。水泥用量一般为270320kg/m3，水泥用量少强度达不到要求，过大则砼 的粘性大、泵送阻力增大则增加泵送难度，而且降低吸入效率。本列中35Mpa水 泥用量为290kg/m3，在施工中取得了很好的效果。2 ）粗骨料骨料级配对泵送性能有很大的影响，必须严格控制。根据钢筋混凝土工程施 工及验收规范规定，泵送混凝土骨料最大粒径不得超过管道内径的1/41/3。如 果混凝土中细骨料含量过高，骨料总面积增加，需要增加水泥用量，才能全部包 裹骨料，得到良好的泵送效果。细骨料含量少，骨料总面积减少，包裹骨料的水 泥浆用量少，但骨料之间的间隙未被充满，输送压力传送不佳，泵送困难，在长 距离泵送中因管道内压力大易出现离析，此比例宜小于 1：5。3）水灰比、塌落度泵送混凝土的水灰比应限制在 0.40.6，不得低于 0.4，水灰比大，混凝土稠 度减小，流动性好，泵送压力会明显下降，但由于在压力作用下，混凝土过稀， 骨料间的润滑膜消失，混凝土的保水性不好，容易发生离析而堵塞管道。普通的泵送作业中砼的塌落度在160mm左右最利于泵送。在长距离泵送中 为减小泵送阻力，塌落度宜控制在180-200mm，同时为防止砼离析可掺入1.0%沸 石粉以减少泌水，坍落度大于 150mm 应加聚羧酸减水剂，可大大提高混凝土的 流动性，使混凝土能长时间保持施工性能；参量范围：一般情况下，掺量为胶凝 材料重量的0.5-1.5%,推荐掺量为1.0%，本例外加剂掺量为6.5kg/m3o3.2 1 超高压泵送施工技术3.2 设备的可靠性设备的配置应以可靠性为首要原则，长距离砼输送合理的布置管道至关重要， 一旦因设备故障而中止泵送2h以上时，砼在输送管里会出现泌水、离析，将使 整个管道系统内砼报废而严重影响施工质量，因此现场必须要有备用泵车。3.2.2 耐超高压的管道系统在进行超高压泵送时，管道内压力最大可以达到20MPa，必须采用耐超高压 的管道系统。此外常规的连接与密封方式也不能满足要求，需采取下述解决方案。1）采用壁厚为4.7mm以上的超高压管道，保障管道的抗爆能力。2）管道间的连接用螺栓强度级别保证，纵向拉力由螺杆承受，使接头处得到 可靠保障。3）输送管管径越小则输送阻力越大，但过大的输送管抗爆能力差，而且砼在 管理的输送流速慢、停留时间长，影响砼的性能，最好选用直径为 125mm 的输 送管（普通泵送混凝土采用 150mm 的输送管即可）3.2.3 合理布管布管应根据砼的浇筑方案设置并少用弯管和软管，尽可能缩短管线长度。本 工程沿竖井井壁及风道地面铺设，在砼地面及墙面上用地脚螺栓连接槽钢加固技 术，安装一系列支座固定。采用弯管调整管路走向，为减少混凝土输送阻力，部 分弯管采取大角度（135）管节，取得了较好的效果。4 高压输送管的加固管道的固定至关重要，合理牢固的固定，可以有效减少因管路窜动引起的泵 送系统压力损失，提高泵送效率。固定件要抵抗水平和竖向拉力，本工程在管端 及拐弯处设置槽钢及U形筋加固，U形筋用螺栓紧固，取得较好效果。5.管道堵塞原因及防治措施5.1 堵管的常见原因1）骨料级配不合理，混凝土中有大卵石、大块片状碎石等。搅拌车搅拌桶粘 附的砂浆结块落入料斗中，也可能发生管道堵塞。2）混凝土配合比不合理，水泥用量过多，水灰比过大，混凝土塌落度变化大， 都容易引起管道堵塞。3 ）管道弯头过多，水平管长度太短，管道过长或固定不牢固都可能导致堵塞。4 ）泵送间停歇时间过长，管道中混凝土发生离析，使混凝土与管道的摩擦力 增大而堵塞管道。5.2 堵塞部位的判断1 ）前面软管或管道堵塞。泵机反转时，吸回料斗的混凝土很少，再次压送， 混凝土仍然送不出去。2 ）混凝土阀或锥形管堵塞。进行反向操作时，压力计指针仍然停在最高位置 混凝土回不到料斗中来。3 ）料斗喉部和混凝土缸出口都堵塞，主回路的压力计指针在压送压力下，活 塞虽然动作，但混凝土料斗内的料仍不见减少，混凝土压送不出去。5.3 防止管道堵塞措施及解决办法1 ）在料斗上加装滤网，防止大石块进入料斗。2 ）严格控制混凝土的配合比，保证混凝土的塌落度不会发生大的变化。3 ）在泵送前先加入少量清水（约 10L 左右）使料斗、阀箱等部位湿润，然后 再加入一定量的水泥砂浆，一般配合比为 1：2。泵浆的用量取决于输送管的长度 本例中润管砂浆采用 4L。4 ）泵机用水泥砂浆润滑后，料斗内的泵浆未送完，就应输入混凝土，以防空 气进入阀箱。如混凝土供应不上，应暂停泵送。6 结束语地铁北京南站二次结构施工在北京地铁14 号线土建施工中具有一定的特殊性， 因前期4号线施工时，14 号线的主体结构已施工，导致后期二次结构施工时材料 运输距离过长，427.5m的长距离砼泵送施工在地铁施工中属首次，应用房建超高 层施工泵送施工技术，通过严密的施工组织设计，从砼泵的选型，砼配合比参数 试验调整及砼拌制、运输、泵送的整个过程全方位进行严格控制，严格执行规范、 规程和各项特定的技术要求，保证了工程的施工质量。参考文献1赵志缙，赵帆。混凝土泵送施工技术M。北京：中国建筑工业出版社， 2000.