地暖地面浇筑混凝土时的泵管支架设计及施工应用

张庆颐 杜建勇 周泽恩 朱东辉 饶扬明

1. 中建一局集团建设发展有限公司 北京 100102；2. 泰康之家投资有限公司 北京 100026

1 工程概况

泰康之家燕园二期工程位于北京市昌平新城，距北京城市中心40 km，总建筑面积42 917 m2，其中3#酒店建筑面积37 615 m2，地上15层、地下2层，建筑檐口高度60 m，主体为框架-剪力墙结构。

其地下室使用功能为设备机房、库房及地下车库，首层及二层为共享大厅，标准层为酒店客房，标准层建筑面积1 600 m2，标准层均采用低温辐射地面采暖系统（以下简称地采暖）。

2 支架结构设计

根据以往工程施工经验，地采暖混凝土保护层主要采用两种浇筑方式：即人工浇筑（利用垂直运输＋手推车）或混凝土泵管浇筑。

本工程标准层满布地采暖系统，施工面积大，一次浇筑混凝土方量多，如采用人工浇筑不仅对工期要求难以保证，而且工效低；因此地采暖保护层选用混凝土泵管浇筑。但使用泵管浇筑混凝土很容易造成地采暖系统的固定卡件松动进而导致地暖管排布不均甚至造成地暖管破坏。为避免此问题发生，我们设计了一种快拆可移动式滑动泵管支架（以下简称滑动支架）。

设计灵感来源于传统的高压泵管固定技术及预应力桥梁滑动支座技术[1-4]。主要利用钢板、方钢管做支架主体结构，采用泵管管箍（带底座），结合牛眼轴承，共同组成滑动支座系统（图1）。

图1 泵管支架结构

3 细部设计与验算

3.1 支架腿设计

本工程采用A20 mm地采暖管，铺设中距200 mm，地采暖管下方铺设厚20 mm的B1级挤塑聚苯板保温层。采用内径80 mm、壁厚4 mm的混凝土泵管泵送C20细石混凝土，支架腿设置4个边长100 mm、厚6 mm的钢板作为底座，支架底座布置应避开地采暖管（图2）。

根据现场布置情况，对支架基础及支架进行验算，均满足要求。

本次工程使用的混凝土泵管单根长度为3 m，因此，两支架布置间距应≤9 m（每隔3根泵管）。用于现场施工时，在未设支架的混凝土泵管接口处会产生“塌腰”，为防止混凝土泵管中部距地间距过小，实际施工时布置间距宜为6 m或9 m。

图2 支架底座布置（平面）

3.2 滑动小车底盘设计

混凝土泵一般采用液压驱动双缸往复式活塞形式，通过2个油缸交替作用推动混凝土缸中的工作活塞压送混凝土，实现混凝土的连续输送。混凝土泵在两活塞缸交替工作产生时，会产生液压冲击现象。

经过论证，混凝土坍落度及水灰比对泵管脉冲力影响可忽略不计，泵管脉冲力只和管道水平折算长度及泵送频率有关（泵管未发生堵塞时），在混凝土正常连续输送的情况下，泵管脉冲力的回归方程为：y=0.04x1＋0.252x2－11.451。

根据现场实际情况折算，水平直管87 m，垂直直管168 m，锥管接头A 150/125 mm、A 125/100 mm各1个，90°弯管（R=1 m）2个，45°弯管（R=1 m）1个，3 m软管1根。可得输料管水平折算长度为301 m。实际施工时泵送频率为12次/min，估算出泵管脉冲力为3.613，泵管脉冲力通过混凝土与泵管间的摩擦形式使泵管产生变形、位移[5-8]。

为避免竖向泵管位移造成泵管损坏，在混凝土泵管立管转水平管位置增加弯管并与结构固定以消除竖向泵管位移（图3）。

图3 滑动小车及弯头固定

竖向泵管采用此方法固定后，竖向位移基本消除，但因泵管接头位置实为软连接（管卡＋橡胶垫），混凝土浇筑过程中混凝土与泵管的摩擦力仍会导致接头位置轻微变形，进而导致水平管末端出现较大位移（经实测，为50～100 mm）。

综上所述，最终选定支架滑动底盘长度为550 mm，滑动小车长度250 mm，小车可移动最大位移为300 mm，满足现场施工需求。

4 现场实际应用

滑动支座在北京市泰康之家3#酒店地上标准层的地采暖保护层浇筑过程中表现出色，顺利地完成了预期施工目标，达到了预期效果，且施工完成后全部构件均可回收再利用。

5 拓展应用

1）滑动支座可与传统垂直泵管支架结合，组成垂直、水平泵管支撑体系，使混凝土泵管完全脱离建筑结构，加强建筑成品保护，减少损坏。

2）可把滑动支座滑动小车下方牛眼轴承换成阻尼橡胶垫，在振幅较小的管道输送过程中起到管道减振作用。

6 结语

快拆可移动式滑动泵管支架系统相较于传统泵管固定系统，有布置灵活、安装快速、适用性强、可重复利用的优点。针对不同工况，可选择不同规格的构配件，达到灵活运用的目的。

支架系统在成品保护方面效果显著，有效地减少了地采暖系统的扰动与破坏，避免了不必要的修补、返工，提高了施工质量。