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【摘要】 随着高速铁路向山区的延伸,跨越深沟谷的高墩高架桥不可避免地出现,而高墩柱的混凝土输送要求具备成熟的泵送施工技术。本文通过计算确定特大桥高墩施工过程中采用HBT80C泵解决主墩混凝土施工的问题。
【关键词】 高墩 ，泵送混凝土，施工技术
【 abstract 】 with the high speed railway XiangShanOu outspread, deep valleys across the high piers viaduct inevitably appear, and the high of the pier concrete conveying requirements have mature pumping construction technology. This article through the calculate and determine the super major bridge pier construction process with high HBT80C pump to solve the problem of the concrete construction of the main piers.
【 key words 】 high piers, pumping concrete, construction technology
中圖分类号： TU528.53文献标识码：A 文章编号
1、混凝土泵的选型及配管
1.1、混凝土泵的选型与安装
特大桥混凝土用量大，高墩输送高度高，施工非常困难，因此解决垂直运输问题是确保工程质量，工程任务的前提，而其中混凝土泵是保证混凝土顺利泵送到浇筑工作面的关键设备，其选型的好坏直接影响混凝土施工的质量以及施工进度的快慢。为此，要求的最大输送距离，最大输出量来对混凝土泵进行选型。
1.1.1、要求混凝土泵的最大输出量
式中：— 要求混凝土泵的最大输出量（m³/h）
— 计划平均输出量，取30m³/h
— 配管条件系数，按《泵送规程》取平均值0.85
— 作业效率，按《泵送规程》取平均值0.6
m³/h
1.1.2、混凝土泵最大输送压力
(MPa)
式中：—混凝土泵最大输送压力(MPa)
V —管的流速：
—配管直径：根据粗骨料最大粒径，按照《泵送规程》取=125 mm
a、b—输送系数：a=0.002,b=0.0015
—配管长度，取L=800 m（根据经验值）
—每小时平均输出量：=30 m³/h（根据经验值）
m/s
MPa
根据以上计算以及混凝土泵排量与最大运输距离的关系，决定选用三一重工HBT80c型混凝土泵。
1.1.3、混凝土泵安装注意事项
混凝土泵应该安装在坚实、平整的基础上，周围2米的范围内不得堆放任何物品，以便于操作、检查与维修，同时为防止水对基础的浸泡破坏，基础四周挖有通畅的排水沟。
1.2、 混凝土输送泵的配管
混凝土能否顺利输送，除了混凝土本身性能和混凝土泵性能外，还与混凝土泵配管有着密切的关系，输送管管道的直径、质量、弯度、长度、接头等因素都直接影响泵送效率的高低。
1.2.1、 输送管的选定
混凝土输送管是根据混凝土最大粒径、混凝土泵型号、混凝土输出量、输出距离以及输送的难易程度等来决定的。其管径根据粗骨料的最大粒径来决定的，根据《泵送规程》，一般特大桥墩高在50~100米左右，管径易为组骨料最大粒径的3~特大桥混凝土粗骨料最大粒径为31.5mm，所以取管径为125mm的无缝钢管，直通管3m，90°弯头，半径为1m，锥型管为150-125mm.
1.2.2、 输送管路的布置与安装
管路是以最短距离和最少弯头的原则来铺设的。首先，输送管的铺设保证施工安全，便于清洗管道、拆除故障和拆装维修；其次，在同一输送管道上，采用相同管径的输送管，同时，采用新旧输送管时，将新管用于压力较大处，最后，管线要布置的横平竖直。
管路安装时，第一，为阻止混凝土回流，水平管路的长度不小于垂直管路的15%，且水平管路要有牢靠的支撑；第二，垂直向上的输送管路，每根管都应固定在支撑井架上，使管路以及输送混凝土的重力通过输送点传到井架上；第三，管路联接必须牢固，弯管处加设牢固的固定点，避免弯管摇晃、松脱；第四，输送泵出口锥管处不能直接接弯管，必须接5m的直管后再接弯管。且为减少泵送混凝土反作用于输送泵，再离混凝土输送泵2~5m距离的管路应浇筑在混凝土内。
1.3、HBT80c的输送能力验算
式中：Lmax—混凝土泵的最大水平输送距离（m）
Pmax—混凝土泵的最大出口压力 pa
—混凝土在水平输送管内流动每米产生的压力损失(pa/m)
—混凝土输送管半径（m），为0.0625 m
—粘着系数（pa），=（3.00-0.1）×
—速度系数（pa/m/s），=（4.00-0.1）×
—混凝土塌落度（mm）取平均值17cm
—混凝土泵分配阀切换时间与活塞推压混凝土时间之比，一般取0.3
—混凝土拌合物在输送管内的平均流速（m/s）
—径向压力与轴向压力之比，对普通混凝土取0.9
，
，
＞800 m，能够满足需要。
表2 HBT80C技术参数表
参数名称 单位 参数
最大理论输送量 M³/h 85
最大理论输出压力 Mpa 18
发动机额定功率 Kw 186
分配阀 S管阀
2、混凝土运输
2.1、每台混凝土所需混凝土搅拌运输车数量
为保证混凝土泵工作的连续性，确保混凝土供应室关键，施工中，采用混凝土搅拌运输车来保证混凝土供应，施工中，我们根据下面公式对混凝土泵所需混凝土搅拌运输车的数量进行确定：
式中：—混凝土搅拌运输车台数（台）
—每台混凝土泵的实际平均输出量（m³/h）=30 m³/h
—每台混凝土搅拌运输车容量（m³）取=9 m³
S—混凝土搅拌运输车平均速度（km/h）S=30 km/h
—混凝土搅拌车运输车往返距离（km）
T1— 每台混凝土搅拌运输车总计停歇时间，取30min
N1=2.3台，取3台罐车。
2.2、 混凝土运输车使用时的注意事项
为保证混凝土运输过程中的质量，混凝土运输搅拌车运输过程中应注意以下几点：
2.2.1、 搅拌车装料以前应将搅拌筒的积水清理干净，并在运输途中，不得随意往搅拌筒内加水；
2.2.2、 在输送途中，输送车搅拌筒应以3~6r/min的缓慢转速转动，以防止产生离析，且为确保在混凝土初凝之前顺利浇筑，运输时间不超过混凝土初凝时间的1/2.
2.2.3、 搅拌运输车在向泵车喂料前，应高速旋转20~30s,以确保混凝土拌合物均匀；在喂料时，反转卸料应配合泵送均匀进行，且使混凝土保持在料斗内标志线高度以上；暂停喂料，应以低速搅拌混凝土。喂料完毕，应及时清理搅拌筒并排出积水。
混凝土的生产
混凝土作为输送泵的工作对象，其质量和配合比直接影响着输送泵的工作效率和可靠性，而合理的配合比，是输送泵顺利进行的决定条件。泵送混凝土配合比的技术要求除满足设计强度和耐久性，初凝时间不小于混凝土运输、泵送直至全过程完成所需的时间、具有良好的内聚性、不离析、少泌水，组骨料的粒径不大于输送管管径的1/3且连续级配外，还要符合可泵性的要求，其各参数确定同普通混凝土配合比设计，只是考虑混凝土在泵压作用下由管道运输的特点，在有些方面予以特殊处理，如水灰比、砂率、塌落度、最小水泥用量等，必要时，要经过试泵确定混凝土的配合比。
泵送施工
4.1、 泵送混凝土以前，先泵水，再泵送砂浆，在砂浆接近泵送完时才可泵送混凝土，刚开始时，混凝土泵应处于慢速、均匀并随时可反泵的状态，待各系统转入正常后，再开始正常泵送。
4.2、 泵送混凝土應连续工作，遇到混凝土泵运转不正常或混凝土供应不上时，应减慢泵送速度并保持泵送的连续性，但慢速泵送时间，不得超过从搅拌到浇筑的允许延长时间，不得已停泵时，料斗内应保持足够的混凝土，作为间隔推动管内混凝土时用，防止管内混凝土离析、凝结堵管，严禁吸空或无料泵送。
4.3、 在混凝土泵送过程中，有计划的停歇应事先确定中断浇筑的位置，中断浇筑的位置必须是允许留施工缝的位置，且中断时间不超过1小时。
4.4、 泵送施工时，为防止堵管，应注意以下几个问题:管道是否干净、混凝土的最小水泥用量、砂率和用水量是否合适、管道接头处是否漏浆、塌落度是否变化太大、搅拌是否均匀、搅拌运输时间是否太长、混凝土是否在管内停留过久而凝固、弯管是否太多、外部气温是否太高或太低等。
4.5、 混凝土泵送过程中，当出现工作困难、泵送压力异常、输送管路震动过大、油温升高等情况时，应及时转为慢速泵送或正反转往复推动，并在管路上宜堵塞的部位，如弯管、锥型管等部位，用木锤敲击，以防管道堵塞。发生堵塞时，一是反复进行反泵和正泵，逐步吸出堵塞处的混凝土拌合物至料斗中，重新搅拌后再泵送；二是用木锤敲击输送管，待混凝土堵塞物松动后，再通过反泵和正泵排除堵塞。当采取上述两种方法都不能排除时，可将输送泵卸压，拆除堵塞处的泵管，排除堵塞后，再接管重新泵送，但在泵送前，应排出管内空气，方可拧紧管路接头。
4.6、 在泵送过程，水箱和活塞清除室中应经常充满水，以备急需。
4.7、 泵送过程中处理或废除的混凝土，应处理在制定场所。
4.8、 混凝土泵送结束时，应及时清理混凝土泵和泵管。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
【关键词】 高墩 ，泵送混凝土，施工技术
【 abstract 】 with the high speed railway XiangShanOu outspread, deep valleys across the high piers viaduct inevitably appear, and the high of the pier concrete conveying requirements have mature pumping construction technology. This article through the calculate and determine the super major bridge pier construction process with high HBT80C pump to solve the problem of the concrete construction of the main piers.
【 key words 】 high piers, pumping concrete, construction technology
中圖分类号： TU528.53文献标识码：A 文章编号
1、混凝土泵的选型及配管
1.1、混凝土泵的选型与安装
特大桥混凝土用量大，高墩输送高度高，施工非常困难，因此解决垂直运输问题是确保工程质量，工程任务的前提，而其中混凝土泵是保证混凝土顺利泵送到浇筑工作面的关键设备，其选型的好坏直接影响混凝土施工的质量以及施工进度的快慢。为此，要求的最大输送距离，最大输出量来对混凝土泵进行选型。
1.1.1、要求混凝土泵的最大输出量
式中：— 要求混凝土泵的最大输出量（m³/h）
— 计划平均输出量，取30m³/h
— 配管条件系数，按《泵送规程》取平均值0.85
— 作业效率，按《泵送规程》取平均值0.6
m³/h
1.1.2、混凝土泵最大输送压力
(MPa)
式中：—混凝土泵最大输送压力(MPa)
V —管的流速：
—配管直径：根据粗骨料最大粒径，按照《泵送规程》取=125 mm
a、b—输送系数：a=0.002,b=0.0015
—配管长度，取L=800 m（根据经验值）
—每小时平均输出量：=30 m³/h（根据经验值）
m/s
MPa
根据以上计算以及混凝土泵排量与最大运输距离的关系，决定选用三一重工HBT80c型混凝土泵。
1.1.3、混凝土泵安装注意事项
混凝土泵应该安装在坚实、平整的基础上，周围2米的范围内不得堆放任何物品，以便于操作、检查与维修，同时为防止水对基础的浸泡破坏，基础四周挖有通畅的排水沟。
1.2、 混凝土输送泵的配管
混凝土能否顺利输送，除了混凝土本身性能和混凝土泵性能外，还与混凝土泵配管有着密切的关系，输送管管道的直径、质量、弯度、长度、接头等因素都直接影响泵送效率的高低。
1.2.1、 输送管的选定
混凝土输送管是根据混凝土最大粒径、混凝土泵型号、混凝土输出量、输出距离以及输送的难易程度等来决定的。其管径根据粗骨料的最大粒径来决定的，根据《泵送规程》，一般特大桥墩高在50~100米左右，管径易为组骨料最大粒径的3~特大桥混凝土粗骨料最大粒径为31.5mm，所以取管径为125mm的无缝钢管，直通管3m，90°弯头，半径为1m，锥型管为150-125mm.
1.2.2、 输送管路的布置与安装
管路是以最短距离和最少弯头的原则来铺设的。首先，输送管的铺设保证施工安全，便于清洗管道、拆除故障和拆装维修；其次，在同一输送管道上，采用相同管径的输送管，同时，采用新旧输送管时，将新管用于压力较大处，最后，管线要布置的横平竖直。
管路安装时，第一，为阻止混凝土回流，水平管路的长度不小于垂直管路的15%，且水平管路要有牢靠的支撑；第二，垂直向上的输送管路，每根管都应固定在支撑井架上，使管路以及输送混凝土的重力通过输送点传到井架上；第三，管路联接必须牢固，弯管处加设牢固的固定点，避免弯管摇晃、松脱；第四，输送泵出口锥管处不能直接接弯管，必须接5m的直管后再接弯管。且为减少泵送混凝土反作用于输送泵，再离混凝土输送泵2~5m距离的管路应浇筑在混凝土内。
1.3、HBT80c的输送能力验算
式中：Lmax—混凝土泵的最大水平输送距离（m）
Pmax—混凝土泵的最大出口压力 pa
—混凝土在水平输送管内流动每米产生的压力损失(pa/m)
—混凝土输送管半径（m），为0.0625 m
—粘着系数（pa），=（3.00-0.1）×
—速度系数（pa/m/s），=（4.00-0.1）×
—混凝土塌落度（mm）取平均值17cm
—混凝土泵分配阀切换时间与活塞推压混凝土时间之比，一般取0.3
—混凝土拌合物在输送管内的平均流速（m/s）
—径向压力与轴向压力之比，对普通混凝土取0.9
，
，
＞800 m，能够满足需要。
表2 HBT80C技术参数表
参数名称 单位 参数
最大理论输送量 M³/h 85
最大理论输出压力 Mpa 18
发动机额定功率 Kw 186
分配阀 S管阀
2、混凝土运输
2.1、每台混凝土所需混凝土搅拌运输车数量
为保证混凝土泵工作的连续性，确保混凝土供应室关键，施工中，采用混凝土搅拌运输车来保证混凝土供应，施工中，我们根据下面公式对混凝土泵所需混凝土搅拌运输车的数量进行确定：
式中：—混凝土搅拌运输车台数（台）
—每台混凝土泵的实际平均输出量（m³/h）=30 m³/h
—每台混凝土搅拌运输车容量（m³）取=9 m³
S—混凝土搅拌运输车平均速度（km/h）S=30 km/h
—混凝土搅拌车运输车往返距离（km）
T1— 每台混凝土搅拌运输车总计停歇时间，取30min
N1=2.3台，取3台罐车。
2.2、 混凝土运输车使用时的注意事项
为保证混凝土运输过程中的质量，混凝土运输搅拌车运输过程中应注意以下几点：
2.2.1、 搅拌车装料以前应将搅拌筒的积水清理干净，并在运输途中，不得随意往搅拌筒内加水；
2.2.2、 在输送途中，输送车搅拌筒应以3~6r/min的缓慢转速转动，以防止产生离析，且为确保在混凝土初凝之前顺利浇筑，运输时间不超过混凝土初凝时间的1/2.
2.2.3、 搅拌运输车在向泵车喂料前，应高速旋转20~30s,以确保混凝土拌合物均匀；在喂料时，反转卸料应配合泵送均匀进行，且使混凝土保持在料斗内标志线高度以上；暂停喂料，应以低速搅拌混凝土。喂料完毕，应及时清理搅拌筒并排出积水。
混凝土的生产
混凝土作为输送泵的工作对象，其质量和配合比直接影响着输送泵的工作效率和可靠性，而合理的配合比，是输送泵顺利进行的决定条件。泵送混凝土配合比的技术要求除满足设计强度和耐久性，初凝时间不小于混凝土运输、泵送直至全过程完成所需的时间、具有良好的内聚性、不离析、少泌水，组骨料的粒径不大于输送管管径的1/3且连续级配外，还要符合可泵性的要求，其各参数确定同普通混凝土配合比设计，只是考虑混凝土在泵压作用下由管道运输的特点，在有些方面予以特殊处理，如水灰比、砂率、塌落度、最小水泥用量等，必要时，要经过试泵确定混凝土的配合比。
泵送施工
4.1、 泵送混凝土以前，先泵水，再泵送砂浆，在砂浆接近泵送完时才可泵送混凝土，刚开始时，混凝土泵应处于慢速、均匀并随时可反泵的状态，待各系统转入正常后，再开始正常泵送。
4.2、 泵送混凝土應连续工作，遇到混凝土泵运转不正常或混凝土供应不上时，应减慢泵送速度并保持泵送的连续性，但慢速泵送时间，不得超过从搅拌到浇筑的允许延长时间，不得已停泵时，料斗内应保持足够的混凝土，作为间隔推动管内混凝土时用，防止管内混凝土离析、凝结堵管，严禁吸空或无料泵送。
4.3、 在混凝土泵送过程中，有计划的停歇应事先确定中断浇筑的位置，中断浇筑的位置必须是允许留施工缝的位置，且中断时间不超过1小时。
4.4、 泵送施工时，为防止堵管，应注意以下几个问题:管道是否干净、混凝土的最小水泥用量、砂率和用水量是否合适、管道接头处是否漏浆、塌落度是否变化太大、搅拌是否均匀、搅拌运输时间是否太长、混凝土是否在管内停留过久而凝固、弯管是否太多、外部气温是否太高或太低等。
4.5、 混凝土泵送过程中，当出现工作困难、泵送压力异常、输送管路震动过大、油温升高等情况时，应及时转为慢速泵送或正反转往复推动，并在管路上宜堵塞的部位，如弯管、锥型管等部位，用木锤敲击，以防管道堵塞。发生堵塞时，一是反复进行反泵和正泵，逐步吸出堵塞处的混凝土拌合物至料斗中，重新搅拌后再泵送；二是用木锤敲击输送管，待混凝土堵塞物松动后，再通过反泵和正泵排除堵塞。当采取上述两种方法都不能排除时，可将输送泵卸压，拆除堵塞处的泵管，排除堵塞后，再接管重新泵送，但在泵送前，应排出管内空气，方可拧紧管路接头。
4.6、 在泵送过程，水箱和活塞清除室中应经常充满水，以备急需。
4.7、 泵送过程中处理或废除的混凝土，应处理在制定场所。
4.8、 混凝土泵送结束时，应及时清理混凝土泵和泵管。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。