超高层建筑混凝土泵送防回流施工技术的可行性研究

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  摘要:我国的建筑水平随着人民的生活水平日益提高,近年来,超高层建筑已经屡见不鲜。传统的施工技术对于超高层建筑建设来说是略有不足的,所以建筑专家学者们专门针对超高层建筑开发出了新型的施工技术,本文针对新型施工技术进行了简单介绍,就其中混凝土泵送防回流技术进行了集中分析,并针对实际施工案例对其可行性进行探究。
  关键词:超高层建筑;混凝土;泵送防回流技术
  随着人口的快速增长,土地资源越来越紧缺,从而建筑行业也越来越注重高层建筑的建设。不同国家对于超高层建筑的定义不同,我国将高度超过100m的建筑定义为超高层建筑。国际上不同国家一直在进行超高层建筑竞争,因为这类建筑可以作为代表体现出一个国家的综合国力,我国的超高层建筑发展时间相对较短,还需要不断进行探索研究。
  1超高层建筑施工技术要点
  1.1将主楼定为施工重点
  超高层建筑需要投入大量资金,工期也比较长,所以施工单位需要采取措施尽量缩短工期,主楼建设是施工中需要先行建设的关键环节,能够控制整个工期,一般情况下,实际施工中都是先完成主楼建设。
  1.2保证施工基础和结构
  由于超高层建筑需要埋设深度较深的基础设备,所以需要花费较多的时间,施工环境也很差。基础施工需要在保证质量的基础上尽量缩短工期,针对超高层建筑的结构特点设计出科学合理的施工方案。
  1.3采用高效垂直运输体系
  考虑到高层建筑的作业面小、条件差,还要保证施工进度,需要尽量采用高科技的现代施工技术,尽量采用机械施工代替现场作业,加快速度,保证质量。
  1.4强化管理
  施工单位要对施工过程进行有效管理,科学利用空间,使各个施工环节的节奏紧凑起来,充分利用建设好的楼层空间,有序作业,加快施工速度、缩短工期。
  1.5綠色施工
  超高层建筑建设施工势必要使用大型的机械设备,伴有通常建筑工程中常见的尘土问题。所以,施工中要保证封闭,定期洒水,降低干扰程度。另外,施工中的不用材料要注意每天回收规范处理,避免浪费。
  2 超高层建筑的现代施工技术
  2.1 逆作施工法
  逆作施工法能够实现地面上方结构和下方结构同时施工,提高施工效率。施工前先建好地下支护结构,并把施工地面一层的楼面主要结构包括主要承重柱、梁、楼板等先建设好,从而施工单位可以一边向下挖土方建设地下结构,同时还能逐层向上建设地上建筑结构。
  2.2整体滑模施工法
  在建筑施工中沿着建好的建筑周边支设模板,一边浇筑混凝土一边提升模板,直至完成整体建筑的混凝土浇筑的方法,就是整体滑模法,这种方法不仅节约了模板,还能提高施工速度,更好的保证建筑的整体性。
  2.3整体爬模施工法
  爬模施工法同样采用了模板,将爬升模板固定在建筑结构上,但是在混凝土浇筑完毕后并不去掉模板,而是利用支架等设备将爬模装置向上推进,反复利用。爬模施工法操作方便,能够有效避免施工偏差。
  2.4钢结构施工技术
  钢结构作为超高层建筑施工中建筑结构材料和搭建施工辅助设备用材料,具备生产速度快、强度韧度高、施工速度快等多个优点。
  2.5混凝土泵送施工技术
  泵送混凝土技术是德国首创的,是现代超高层建筑施工技术中最为关键的施工技术。该技术主要采用混凝土泵和管道运输混凝土,输送速度快、效率高、能够连续运输,有效节约人力成本。随着建筑行业的发展,超高层建筑的高度会更高、建筑结构也会更加复杂,但是施工工期要求和质量标准要求也会更加严格,超高层建筑的混凝土输送技术也必须有所加强,大幅度提升输送量和输送速度。
  由于混凝土自身的重力,建筑楼层越高,回流问题就会越明显,一旦出现回流必然会导致大量的材料浪费,还需花费更多的清理费用。所以,实际建设中,还需注重混凝土泵送防回流工艺的采用。防回流工艺能够通过在泵管口安装液压阀门有效防止输送泵故障导致的混凝土回流,一旦出现故障,阀门能够马上截止混凝土的流动,随后便能正常排除故障,修缮输送泵。当混凝土的浇筑工作完成后,现将管道封堵,随后利用高压水将泵管中仍留有的混凝土冲到楼顶,同时也将管道进行了清洗。
  混凝土超高泵送防回流工艺中最为关键的就是液压阀门和高压水洗。液压阀门通过控制阀操作液压油缸推动输送管道上的插板阻止回流,插板的密封性必须非常好,有效防止混凝土泄露,解决漏浆问题。高压水洗能够将管道中的混凝土冲出到作业面,从而节约的材料。另外,洗管媒介在建筑高度不同的情况下是不同的,低于200m采用海绵球,高于200m采用砂浆。
  下面针对实际案例进行混凝土泵送防回流技术的研究分析。
  3实例分析
  3.1工程概况
  芳村花园二期工程(第七标段(F区、小学工程)位于广州市荔湾区龙溪大道北侧,包括F区商住楼是1层连体地下室,2栋28层塔楼;地下室层高5.0米,首层层高5.9米,二层以上各层层高3米,屋面标高+87M;小学是2~4层建筑物,首层层高4.5米,二层以上各层层高3.6或3.45米,屋面标高+15.7M,小学钟楼顶标高+27M;第七标段总建筑面积约6.40万平方米,其中F区商住楼地上建筑面积为45800平方米,小学建筑面积为9114平方米。工程造价:1.6亿元。主楼区桩径分别为Ф800、Ф1000、Ф1400、Ф1600、Ф1800及Ф2000六种共187根;小学区桩径分别为Ф600、Ф800、Ф1000,共140根,主楼区及小学区共计327根。桩砼强度等级均为C35。
  3.2工程要点
  混凝土柱强度等级属于高强度混凝土,需要大量的水泥,混凝土的粘度要求高,采用泵送方式进行运输时会存在较大的阻力,另外,混凝土柱数目较多也比较集中,浇筑工作难度高。总体来说属于超高层泵送施工,下面具体介绍防回流工艺。   3.3混凝土泵送防回流工艺
  3.3.1布置混凝土泵管
  泵送混凝土采用的管道必须是耐高压的高强度管道,同时具备一定的抗爆能力。管道与管道之间采用强度较高的螺杆连接,同时要求抗拉能力较强。另外,管道接头部位需要垫上密封圈,且密封圈要求是超高压的砼密封圈,连带着骨架,有效保证砼在高压条件下不会被挤出,保障管道的密封性。布置管道时还要注意,弯管和软管要尽量少用,其抗高压能力较差,要尽量减少管线长度。
  3.3.2安装液压阀门
  液压阀门作为防回流工艺的关键技术之一必须妥善安装。该阀门安装在泵出口的管道,高度较低时水平安装、高度较高时垂直安装。要注意的是,阀门周围要保证整洁空旷,不要放置任何无用的设备,保证阀门能够在出现回流时能够马上起作用,不会被障碍物影响。
  3.3.3调试相关设备
  安装好液压阀门后,将油泵和油缸连接起来,打开操作阀门,反复试验油缸上的插板是否能够正常进行封堵开启输送管道,保证各个设备运行正常没有任何设备故障。若是出现问题要马上改正处理。另外,实验人员还要确认插板和泵管之间没有间隙,二者紧密的结合起来,整个泵送系统要保证清洁干燥,在户外要注意不能被雨雪干扰。
  3.3.4浇筑混凝土
  液压阀门打开,开始浇筑混凝土,各个设备都要保证开启状态,避免截流产生。另外,油泵系统要做断电处理,避免液压阀门无故关闭导致的混凝土堆积甚至爆管现象。若是在建筑混凝土时,输送泵出现了故障,必须马上维修,则应先关闭液压阀门,防止回流,指导输送泵的故障处理完毕,能够正常运行后,再重新开启液压阀门,继续浇筑混凝土。
  3.3.5高压水洗泵管
  水洗技术是现代工业中常用的施工技术,在多个领域都有应用。在混凝土泵送防回流工艺中,则要保证混凝土输送泵的压力达标,输送管道严密没有任何泄露,切割环要保证密封性,洗管媒介在200米以下和200米以上分别采用海绵球和砂浆。
  (1)采用海绵球作为洗管媒介
  当建筑低于200米,混凝土建筑快要完成时,关闭液压阀门前留下适当的混凝土在泵管中,关闭液压阀门,把海绵球放到泵出口,向原来装有混凝土的容器中加水,打开液压阀门,利用泵送方式将水冲入混凝土输送管道中,将特意留出的混凝土冲到作业面,直到海绵球被喷出,切断地泵电源,剩余的水反流出,顺便清洗了输送管道。
  (2)采用砂浆作为洗管媒介
  當建筑高度达到200米以上,海绵球这时已经不能起到作用,因为其承压能力有限,这时已经无法阻止水向外渗透了,导致水洗失效。所以,这时采用另一种材料充当水洗媒介,通常选用的是砂浆。在建筑混凝土浇筑结束后,关闭液压阀门,并向原装混凝土的容器中加入1m?量的砂浆,打开液压阀门,砂浆被引入到输送管道中,继续加水,利用砂浆将输送管道中剩余的混凝土冲到作业面。混凝土和水之间有了砂浆作为相对较长的过渡段,能够充分保证水洗技术应用效果,直到泵管出口出有砂浆流出,将砂浆引入到废料之中,泵管出口出有水流出时,则马上切断地泵电源,剩余的水自动流出,顺便对输送管道进行了清洗。
  3.3.6循环利用冲洗水
  在高压水洗输送管的过程中,会采用大量的水,若是清洗一遍就将这些水浪费掉,不仅会导致建筑施工成本增加,还会导致资源浪费。所以,施工时可以在地泵附近挖出一个集水坑,习惯完毕后将水引入到集水坑中,下次循环利用,从而有效节约成本。
  3.3.7相关设备的维修保养
  混凝土泵送防回流的设备需要定期保养,因为在施工期间,这些设备多数处于高压受力状态,另外,考虑到金属制品很容易发生锈蚀,施工现场中的各种酸碱性材料势必会对这些设备造成一定影响,所以,必须安排工作人员按期对相关设备进行检测,有问题的马上维修,没有问题的加强保养。例如:定期更换液压油、在活塞处定期涂抹润滑油、液压阀门保证与甭管垂直,若是发生错位要及时对其校正。
  3.4 泵送防回流施工要点
  3.4.1保证泵送能力
  设定泵送能力要求时除了必须满足泵送能力以外,还要有一定量的储备能力,防止出现堵管问题。
  3.4.2保证设备的可靠性
  配置混凝土泵送设备时必须保证其使用质量,即便出现故障也要保证能在规定时间内排除。因为混凝土在输送管内静止2个小时以上就会离析,导致混凝土报废,施工进程也会被耽误。
  3.4.3保证管道系统的耐压能力
  在实际进行混凝土泵送时,管道内的压强是非常高的,最大可以达到22MPa,纵向拉力可以达到27t,所以输送管道的耐压能力必须要非常高。除此之外,输送管道的连接和密封也不能采用从前的方法,耐压能力不足,可以改变管道的尺寸,管道接头处采用高强度的螺杆等。
  4 结束语
  随着世界范围内的经济增长,人民生活水平的提高,加快城市化建设,满足越来越多的人口的住房需求,世界各国都在集中建设超高层建筑。在超高层建筑施工中采用新型的施工技术,最具代表性的混凝土泵送技术是建筑专家关注的重点。实际施工中,工作人员要多加关注泵送技术中的防回流工艺,杜绝施工事故,保证施工质量。
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