混凝土超远距离输送施工的技术运用

上海电力建筑工程公司 上海 200437

在实际施工中，对于超高建构筑物或由于场地环境限制需要进行超远距泵送混凝土的，往往水平距离很大，或垂直距离很高，甚至两者同时存在。本文结合上海石洞口第二电厂和重庆万州电厂的二次施工实例，对超远距离泵送混凝土的问题进行分析探讨。

1 混凝土输送距离的换算

对于混凝土泵送距离问题，考虑到混凝土输送路径中的水平铺设的管道、弯管、垂直管道、锥形管道等对混凝土的阻力、压力损失相差很大，通常在混凝土泵送距离的计算过程中，需先将各种不同的混凝土输送管道的长度，均换算为相当水平长度，作为标准计算长度（表1）。

2 泵送设备的输送能力计算[1-7]

2.1 基于泵送设备性能参数的输送距离

部分混凝土输送设备已将在不同的坍落度时用不同的排量泵送的最大泵送距离用表格及曲线形式列出，供使用者参考查阅。

上海石洞口第二电厂一号机煤仓间甲板的混凝土浇注，采用混凝土泵车输送作业。这次施工的特点是，由于施工场地及建筑物的限制，混凝土输送管的水平距离和垂直距离都较大，分别达到28 m和46 m，施工前需要对泵车的泵送能力进行分析和计算，以确定泵车能力是否能够满足泵送需要。

表1 各管道与水平管道的换算关系

混凝土的设定坍落度为18 cm，最大骨料尺寸≤40 mm。

混凝土泵车车型号IPF-90B-5N21，其最大排出量90 m3/h，额定最大水平输送距离520 m。

根据施工现场的地形和建筑物的形状，以及考虑混凝土搅拌车的进出通道，混凝土泵车及输送管的布置见图1。

输送管端部不接软管，由最长距离开始泵送，分段拆卸。

在浇注的初始阶段，混凝土泵车曾一度发生泵送困难，或者根本就无力泵送，或者混凝土管堵塞，造成施工的停顿。那么，这样大距离大高度的输送管道，混凝土泵车能否进行正常泵送需要探讨。

影响泵送的因素可由2 个方面进行分析。这个问题的解决首先是混凝土材料，本施工的混凝土设定坍落度为18 cm，最大骨料尺寸≤40 mm。而根据混凝土泵送设备的性能可知，其可泵送混凝土的坍落度为5～23 cm，使用Φ125 mm输送管泵送的允许最大混凝土骨料尺寸为40 mm。因此，混凝土是可泵的。

图1 混凝土输送示意

先根据实际铺设管道进行水平输送距离的换算：L=273 m，对应的泵车最大混凝土排量为Qmax=52 m3/h。

考虑泵车的实际车况及混凝土由搅拌楼到泵送点的运输中坍落度可能稍有变化等因素，这一数值稍作修正，取比查表值稍小的数值作为实际运用排量，取实际操作排量为Q=42 m3/h左右。将泵送设备排量限制在此排量值以下，这次泵送施工得以顺利进行。

2.2 最大泵送距离的计算

如果泵送设备性能参数不能直接确定泵送距离和对应的设备排量，则可依据设备的输送压力以及混凝土的参数通过综合计算，对最大泵送距离进行分析计算。

重庆万州电厂冷却塔采用固定式泵送设备进行风筒混凝土垂直输送，最大输送高度为160 m，混凝土的坍落度为16～17 cm。泵送设备选用HBT80C-1818DⅢ。

综合考虑施工场地情况，固定式混凝土泵送设备出料口至浇注点之间输送管铺设为：输送管管径125 mm；地面水平管70 m；上方水平管64 m；中间设置弯管10处；风筒施工至最大高度时垂直输送管160 m。

首先根据各种管道的换算关系，计算实际输送管道的相当水平长度为：70+64+160×3+10×4=654 m。

在本工程中，选用高压低排量模式泵送，输送量50 m2/h，最大输送压力Pmax=18 MPa，计算得在泵送混凝土时，输送管中的单位长度的压力损失：ΔP=0.023 89 MPa，则：最大输送距离：

根据实际的输送管道布置，理论输送高度为：H=（753.5-70-64-10×4）/3.5=165.6 m。

在严格控制混凝土满足要求的前提下，所选用的混凝土输送输送设备的最大输送高度可达165.6 m，满足冷却塔风筒施工混凝土最大输送高度160 m的要求。

3 混凝土控制

实际施工中，在满足最远输送距离确定以及泵送设备的选型、泵送能力计算的前提下，泵送方案是否能够实现的关键因素还取决于对供应现场的混凝土的质量控制。在万州电厂远距离泵送混凝土施工中，从以下几方面对混凝土进行了有效控制，保证了施工的顺利。

（a）水泥用量：泵送混凝土的水泥用量同时考虑强度与可泵性，水泥用量过大则混凝土的黏性大、泵送阻力增大。本工程中水泥采用P.R 42.5水泥，用量为340 kg/m3，在施工中取得了很好的效果。

（b）粗细骨料：泵送要求最大骨料粒径与管径之比不大于1∶3。在超远距离泵送中因管道压力大易出现混凝土的离析，本工程控制在小于1∶5，粗骨料采用粒径5～10 mm细石和鹅卵石破碎而成的级配的石子按2∶8掺合，最大粒径为25 mm； 细骨料采用粒径1.0 mm左右的特细沙和机制砂按3∶7掺合使用，细度模数为2.5。

（c）粉煤灰及外加剂：粉煤灰和外加剂复合使用可显著减少用水量，改善混凝土拌和物的和易性，保证施工良好的可泵性和不出现离析现象。选用高性能减水剂，掺量为水泥用量的2%，同时在施工中充分利用粉煤灰的效应，在混凝土中掺加水泥用量20%～25%的Ⅱ级粉煤灰。

（d）坍落度过高易离析、过低流动性差：在本工程施工中严格控制了混凝土出机和入泵坍落度，出厂坍落度不低于220 mm ，混凝土入泵坍落度控制在200～220 mm，并对不同泵送高度和不同气温条件进行适当调整。

（e）对润管砂浆的细骨料使用黄砂生产砂浆，润管砂浆方量为3 m3。

4 结语

通过对上海石洞口第二电厂及重庆石州电厂二则实例，研究了超远距离混凝土泵送的距离计算、泵送设备的输送能力，以及施工过程控制，所得出的结论可以供各位施工人员参考。