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【摘要】 本文详细介绍了南京德基广场二期工程主楼超高层混凝土泵送施工技术。
【关键词】 超高层；混凝土；泵送；技术
【中图分类号】 TU741.1 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123（2012）05-038-02
1 工程简介
南京德基广场二期工程是南京市重点工程之一，是南京市高端商务、高品质商贸新地标超高层建筑，位于南京市中山路18号。本工程地下设置停车场、战时人防，地上汇集世界顶级一线品牌商业、智能化办公、万豪酒店等建筑功能。
本工程单体建筑面积249440m2；地下5层，占地面积16299m2；主楼基底标高-23.60m，基础最大埋深-29.25m；主楼地上62层，高332m；主楼为框架核心筒结构型式，外框平面尺寸为42.3×42.3m，核心筒平面尺寸为22.4×22.4m。
2 工程结构特点
本工程结构形式为钢筋混凝土框架核心筒结构，外框为劲性混凝土柱、钢框梁+压型钢板组合体系，水平结构混凝土强度等级为C30，竖向结构强度等级为C60～40，混凝土结构最大高度为298.65m。
3 混凝土配合比设计
结构混凝土最大输送高度为298.65m，对混凝土的可泵性提出很高的要求，同时又要保证混凝土的强度和和易性，通过对混凝土的配合比进行特殊设计，反复试配，从而选出最佳配合比。
3.1 混凝土可泵性的评价。混凝土的可泵性主要通过坍落度和压力泌水值双指标来评价。
3.2 超高层泵送混凝土配合比的设计及应采用的措施。超高层泵送混凝土配合比的设计与普通混凝土的设计基本相同，但在用水量、砂率的确定和外加剂及混合材料的选择上有其特殊性。
混凝土在达到工程要求的强度和耐久性的前提下，调节新拌混凝土的坍落度和压力泌水值，从而得到最佳的可泵性，主要从以下几方面进行控制和调整：⑴增加混凝土坍落度：混凝土拌合料的坍落度根据泵送高度和水平距离确定，一般有效高度100m以上时坍落度控制应大于180mm，有效高度150m以上时坍落度控制应大于200mm。⑵适当增大水泥用量：在水灰比一定的条件下，适当增大水泥用量，提高混凝土的流动性，减少泌水。⑶适当提高混凝土砂率：砂率对泵送混凝土的可泵性有较大影响，细颗粒物料的增加可减少泌水，调整砂率可以调节坍落度和压力泌水值，因此与普通混凝土配合比设计相比超高层泵送混凝土砂率应适当增大。⑷改善集料级配：采用级配良好的集料，集料的堆积空隙尽量小，集料空隙小时不仅降低水泥的用量还能有效避免混凝土产生离析，同时减小集料与管壁的摩擦阻力。⑸掺加混凝土泵送剂：超高层泵送混凝土要求坍落度较大，因此拌合物中一般加入泵送剂，在不增加用水量的情况下有效增加混凝土的坍落度。⑹适当添加引气成分：在泵送剂中适当添加引气成分增加混凝土的含气量，引入的气泡在水泥浆中起滚珠作用，提高混凝土流动性，同时气泡的引入还能相应减少混凝土泌水。但引气剂的掺量不得过多，否则会造成混凝土的强度下降，一般泵送混凝土的含气量不宜大于4%。⑺掺加矿物掺合料：掺加矿物掺合料可提高混凝土的可泵性，因为矿物掺合料的多孔表面可吸附较多的水，从而减少压力泌水值。
最后确定：⑴混凝土出机坍落度：220±20mm，现场：200±20mm；⑵混凝土压力泌水值：70～110ml。
4 泵送机械的选用及计算
4.1 泵送机械选型。
4.1.1 地泵的选型。本工程属于超高层建筑，要求地泵能将混凝土输送至298.65m高处，根据现场施工的实际情况选用HBT90CH-2122D拖式混凝土泵。
主要技术参数
4.1.2 地泵及泵管的布置。
4.1.2.1 地泵及泵管位置。现场设2处混凝土地泵，其中1#地泵放置在裙楼首层东侧12～13轴处，泵管沿裙楼向北至核心筒东侧T4～5轴墙体穿墙向西，在核心筒西南角T4轴附近管井垂直引上，主要用于核心筒墙体、外框柱、板混凝土施工；2#地泵放置在裙楼首层东侧14～15轴处，泵管沿裙楼东侧向北至主楼1#楼梯间风井垂直引上，主要用于核心筒内部梁板混凝土施工。洗泵、罐车冲洗沉淀池、排水沟布置在地泵东侧，具体见下图。
4.1.2.2 超高压管道密封与连接。①水平管和150m以下垂直管采用9mm厚耐磨合金钢超高压管道，特制超高压管卡连接，O型圈密封。②150m以上垂直管及水平管由于输送压力大大降低，采用5mm厚普通高压输送管。
4.1.2.3 泵管的固定。①泵管在首层水平段用混凝土墩固定，墩上留置240×240×10埋件焊接泵管U型支架。②垂直段每层用10#槽钢制作的井字架固定在楼板上，在楼板与楼板之间部分垂直管，在接头部位用U型支架与墙体固定牢固。固定好的垂直管，在混凝土泵送时用手触摸管道外壁，可只感到骨料的流动，而管子无颤动或晃动。③固定间距为：水平管与垂直管相连接的弯管由3～4个支架固定；每根3m管道和其余90度弯头均由2个支架固定；其余管道由1个支架固定。
④缓冲弯设置。为防止泵管高度过大造成混凝土拌合物反流，在150～200m高度设置一段缓冲弯，详见下图。
⑤液压截止阀设置。水平管的长度不宜小于垂直管长度的1/4，且不宜小于15m。同时在混凝土泵机出料口10m处的输送管根部设置截止阀，以防混凝土拌合物反流。
4.2 混凝土泵送能力验算。
4.2.1 配管距离验算。
4.2.1.1 配管水平换算长度计算公式：
L=（11+12+...） +k（h1+h2+...）+fm+bn1+tn2
式中：
4.2.1.2 计算参数：
①水平配管的总长度11+12+...=120.00（m）
②垂直配管的总长度h1+h2+...=300.00（m）
③软管根数m=1 ④弯管个数n1=9
⑤变径管个数n2=1
⑥每米垂直管的换算长度k=3.00（m）
⑦每米软管的换算长度f=20.00（m）
⑧每米弯管的换算长度b=9.00（m）
⑨每米变径管的换算长度t=8.00（m）
4.2.1.3 计算结果：配管的水平换算长度L=1129.00m
依据泵机性能表，最大水平输送距离为1500.00（m），大于配管的水平换算长度1129.00（m），满足要求！
4.2.2 压力验算。
4.2.2.1 压力损失。
4.2.2.2 压力验算。压力损失120/20×0.1+300/5×0.1+0.1×9+0.8+0.08+2.8+0.2=11.38Mpa<22Mpa， 经验算所用地泵能够满足现场施工需要。
5 混凝土的泵送施工技术
5.1 泵送混凝土的运输。①泵送混凝土采用预拌制混凝土，由于本工程地处闹市，周围交通情况复杂，因此要选择距离近、交通流量小的道路行驶。混凝土浇筑尽量选择在夜间或凌晨4～5点，此时道路上车辆少，混凝土运输车行驶较快，有利于缩短运输时间，便于连续施工。②施工现场应规划好交通路线，每次浇筑前应先将施工道路清理干净，现场设置交通安全员，调度协调车辆行驶。现场工作人员应时时与搅拌站联系，控制现场的混凝土运输车辆不能过少也不能过多。③混凝土搅拌运输车在运输途中，其拌筒应保持3～6r/min的慢速转动。④混凝土运抵现场后，试验人员要对每车混凝土的坍落度等技术指标进行检测，对不合格的混凝土（尤其是坍落度损失过大的混凝土）一律退回。⑤搅拌运输车在给泵喂料之前，先中、高速旋转拌筒，使混凝土拌合均匀；开始喂料时，宜先低速出一点料，观察卸料情况，如有大石子夹水泥浆先流出，说明拌筒内拌合物已沉淀，应将拌筒高速旋转2～3min再出料。喂料时反转卸料应配合泵送均匀进行，且应使集料斗内的混凝土保持在高度标志线以上；中断喂料作业时，搅拌车的拌筒应低转速搅拌混凝土。⑥混凝土泵的进料斗上，应安置筛网并设专人监视喂料，防止粒径过大骨料或异物吸入泵内。
5.2 混凝土泵送施工技术。①混凝土泵送应有统一指挥调度，保证施工顺利进行，配备对讲机，保证地泵处、施工面及和搅拌站之间联络畅通。②施工前对地泵进行检查检修调试，以防出现机械故障影响施工。③地泵启动后，先泵送适量水湿润泵的料斗、活塞及输送泵管；经泵水检查，确认泵和管中无异物后，在泵送与混凝土同组分的水泥砂浆，用以润滑地泵和输送管道的内壁。④开始泵送时，泵应处于慢速、均匀并随时可反泵的状态；泵送速度应先慢后快、逐步加速，应保证正常的速度连续泵送，并能及时排出故障。同时应观察泵的压力和各系统的工作情况，待各系统运转顺利后，方可正常速度泵送。⑤泵送混凝土时，活塞应保持最大行程运转，使泵满负荷工作，提高机械效率，减少活塞磨损。水箱或活塞清洗室中应经常保护充满水。⑥泵送混凝土时，如果输送管内吸入空气，应立即反泵，将混凝土吸入料斗，排出空气后再泵送。⑦混凝土泵送应连续进行，当遇到混凝土供应中断的情况下，应采取慢速和间歇泵送，并要满足所泵送的混凝土从搅拌到浇筑完成所延续的时间不超过初凝时间；中断泵送期间，可利用搅拌运输车的料，进行慢速间歇泵送，慢速间歇泵送时，应每隔4～5min进行4个行程的正反泵，防止混凝土拌合物结块或沉淀而造成堵管。⑧当混凝土泵出现压力升高且不稳定、油温升高、输送管明显震动等现象而泵送困难时，不得强行泵送，应立即查明原因，排出故障。
5.3 季节性施工技术措施。
5.3.1 夏季施工。夏季高温下泵送混凝土时，由于混凝土坍落度短时间内损失大，管道内混凝土凝结快，如果泵送间隔过长，就容易发生堵塞。混凝土泵液压油温升高超过要求的工作温度，也会造成泵机不能正常运转。为了保证高温下混凝土泵的正常工作，可采取如下措施：①混凝土搅拌时加冰及缓凝剂、用冷水浇粗骨料，控制混您土入模温度；②加强调度，合理安排搅拌车运输车次，减少混凝土中断供给时间，保证连续泵送；③混凝土浇筑时间尽量选择在晚上或凌晨4～5点气温较低的时段；④混凝土泵加装遮阳装置，避免太阳直射；⑤泵管上覆盖两层麻袋片，并保持浇水湿润；⑥泵送前用冷水冲洗泵管降温，泵送结束后，立即清洗管道。
5.3.2 冬季施工。①混凝土掺合复合外加剂；②控制混凝土入模温度；③泵管用草帘被包裹保温。
6 实施效果
通过超高层混凝土泵送施工技术在南京德基广场工程的成功实践，标志着该技术在国内的超高层施工中的应用已日趋成熟完备，使超高层结构施工简单化、标准化和程序化，大大提高了施工功效，保证了施工安全，有效地解决了超高层施工的关键问题——垂直运输。本工程总结出了一整套超高层混凝土泵送施工工艺，值得类似工程推广和借鉴。
【关键词】 超高层；混凝土；泵送；技术
【中图分类号】 TU741.1 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123（2012）05-038-02
1 工程简介
南京德基广场二期工程是南京市重点工程之一，是南京市高端商务、高品质商贸新地标超高层建筑，位于南京市中山路18号。本工程地下设置停车场、战时人防，地上汇集世界顶级一线品牌商业、智能化办公、万豪酒店等建筑功能。
本工程单体建筑面积249440m2；地下5层，占地面积16299m2；主楼基底标高-23.60m，基础最大埋深-29.25m；主楼地上62层，高332m；主楼为框架核心筒结构型式，外框平面尺寸为42.3×42.3m，核心筒平面尺寸为22.4×22.4m。
2 工程结构特点
本工程结构形式为钢筋混凝土框架核心筒结构，外框为劲性混凝土柱、钢框梁+压型钢板组合体系，水平结构混凝土强度等级为C30，竖向结构强度等级为C60～40，混凝土结构最大高度为298.65m。
3 混凝土配合比设计
结构混凝土最大输送高度为298.65m，对混凝土的可泵性提出很高的要求，同时又要保证混凝土的强度和和易性，通过对混凝土的配合比进行特殊设计，反复试配，从而选出最佳配合比。
3.1 混凝土可泵性的评价。混凝土的可泵性主要通过坍落度和压力泌水值双指标来评价。
3.2 超高层泵送混凝土配合比的设计及应采用的措施。超高层泵送混凝土配合比的设计与普通混凝土的设计基本相同，但在用水量、砂率的确定和外加剂及混合材料的选择上有其特殊性。
混凝土在达到工程要求的强度和耐久性的前提下，调节新拌混凝土的坍落度和压力泌水值，从而得到最佳的可泵性，主要从以下几方面进行控制和调整：⑴增加混凝土坍落度：混凝土拌合料的坍落度根据泵送高度和水平距离确定，一般有效高度100m以上时坍落度控制应大于180mm，有效高度150m以上时坍落度控制应大于200mm。⑵适当增大水泥用量：在水灰比一定的条件下，适当增大水泥用量，提高混凝土的流动性，减少泌水。⑶适当提高混凝土砂率：砂率对泵送混凝土的可泵性有较大影响，细颗粒物料的增加可减少泌水，调整砂率可以调节坍落度和压力泌水值，因此与普通混凝土配合比设计相比超高层泵送混凝土砂率应适当增大。⑷改善集料级配：采用级配良好的集料，集料的堆积空隙尽量小，集料空隙小时不仅降低水泥的用量还能有效避免混凝土产生离析，同时减小集料与管壁的摩擦阻力。⑸掺加混凝土泵送剂：超高层泵送混凝土要求坍落度较大，因此拌合物中一般加入泵送剂，在不增加用水量的情况下有效增加混凝土的坍落度。⑹适当添加引气成分：在泵送剂中适当添加引气成分增加混凝土的含气量，引入的气泡在水泥浆中起滚珠作用，提高混凝土流动性，同时气泡的引入还能相应减少混凝土泌水。但引气剂的掺量不得过多，否则会造成混凝土的强度下降，一般泵送混凝土的含气量不宜大于4%。⑺掺加矿物掺合料：掺加矿物掺合料可提高混凝土的可泵性，因为矿物掺合料的多孔表面可吸附较多的水，从而减少压力泌水值。
最后确定：⑴混凝土出机坍落度：220±20mm，现场：200±20mm；⑵混凝土压力泌水值：70～110ml。
4 泵送机械的选用及计算
4.1 泵送机械选型。
4.1.1 地泵的选型。本工程属于超高层建筑，要求地泵能将混凝土输送至298.65m高处，根据现场施工的实际情况选用HBT90CH-2122D拖式混凝土泵。
主要技术参数
4.1.2 地泵及泵管的布置。
4.1.2.1 地泵及泵管位置。现场设2处混凝土地泵，其中1#地泵放置在裙楼首层东侧12～13轴处，泵管沿裙楼向北至核心筒东侧T4～5轴墙体穿墙向西，在核心筒西南角T4轴附近管井垂直引上，主要用于核心筒墙体、外框柱、板混凝土施工；2#地泵放置在裙楼首层东侧14～15轴处，泵管沿裙楼东侧向北至主楼1#楼梯间风井垂直引上，主要用于核心筒内部梁板混凝土施工。洗泵、罐车冲洗沉淀池、排水沟布置在地泵东侧，具体见下图。
4.1.2.2 超高压管道密封与连接。①水平管和150m以下垂直管采用9mm厚耐磨合金钢超高压管道，特制超高压管卡连接，O型圈密封。②150m以上垂直管及水平管由于输送压力大大降低，采用5mm厚普通高压输送管。
4.1.2.3 泵管的固定。①泵管在首层水平段用混凝土墩固定，墩上留置240×240×10埋件焊接泵管U型支架。②垂直段每层用10#槽钢制作的井字架固定在楼板上，在楼板与楼板之间部分垂直管，在接头部位用U型支架与墙体固定牢固。固定好的垂直管，在混凝土泵送时用手触摸管道外壁，可只感到骨料的流动，而管子无颤动或晃动。③固定间距为：水平管与垂直管相连接的弯管由3～4个支架固定；每根3m管道和其余90度弯头均由2个支架固定；其余管道由1个支架固定。
④缓冲弯设置。为防止泵管高度过大造成混凝土拌合物反流，在150～200m高度设置一段缓冲弯，详见下图。
⑤液压截止阀设置。水平管的长度不宜小于垂直管长度的1/4，且不宜小于15m。同时在混凝土泵机出料口10m处的输送管根部设置截止阀，以防混凝土拌合物反流。
4.2 混凝土泵送能力验算。
4.2.1 配管距离验算。
4.2.1.1 配管水平换算长度计算公式：
L=（11+12+...） +k（h1+h2+...）+fm+bn1+tn2
式中：
4.2.1.2 计算参数：
①水平配管的总长度11+12+...=120.00（m）
②垂直配管的总长度h1+h2+...=300.00（m）
③软管根数m=1 ④弯管个数n1=9
⑤变径管个数n2=1
⑥每米垂直管的换算长度k=3.00（m）
⑦每米软管的换算长度f=20.00（m）
⑧每米弯管的换算长度b=9.00（m）
⑨每米变径管的换算长度t=8.00（m）
4.2.1.3 计算结果：配管的水平换算长度L=1129.00m
依据泵机性能表，最大水平输送距离为1500.00（m），大于配管的水平换算长度1129.00（m），满足要求！
4.2.2 压力验算。
4.2.2.1 压力损失。
4.2.2.2 压力验算。压力损失120/20×0.1+300/5×0.1+0.1×9+0.8+0.08+2.8+0.2=11.38Mpa<22Mpa， 经验算所用地泵能够满足现场施工需要。
5 混凝土的泵送施工技术
5.1 泵送混凝土的运输。①泵送混凝土采用预拌制混凝土，由于本工程地处闹市，周围交通情况复杂，因此要选择距离近、交通流量小的道路行驶。混凝土浇筑尽量选择在夜间或凌晨4～5点，此时道路上车辆少，混凝土运输车行驶较快，有利于缩短运输时间，便于连续施工。②施工现场应规划好交通路线，每次浇筑前应先将施工道路清理干净，现场设置交通安全员，调度协调车辆行驶。现场工作人员应时时与搅拌站联系，控制现场的混凝土运输车辆不能过少也不能过多。③混凝土搅拌运输车在运输途中，其拌筒应保持3～6r/min的慢速转动。④混凝土运抵现场后，试验人员要对每车混凝土的坍落度等技术指标进行检测，对不合格的混凝土（尤其是坍落度损失过大的混凝土）一律退回。⑤搅拌运输车在给泵喂料之前，先中、高速旋转拌筒，使混凝土拌合均匀；开始喂料时，宜先低速出一点料，观察卸料情况，如有大石子夹水泥浆先流出，说明拌筒内拌合物已沉淀，应将拌筒高速旋转2～3min再出料。喂料时反转卸料应配合泵送均匀进行，且应使集料斗内的混凝土保持在高度标志线以上；中断喂料作业时，搅拌车的拌筒应低转速搅拌混凝土。⑥混凝土泵的进料斗上，应安置筛网并设专人监视喂料，防止粒径过大骨料或异物吸入泵内。
5.2 混凝土泵送施工技术。①混凝土泵送应有统一指挥调度，保证施工顺利进行，配备对讲机，保证地泵处、施工面及和搅拌站之间联络畅通。②施工前对地泵进行检查检修调试，以防出现机械故障影响施工。③地泵启动后，先泵送适量水湿润泵的料斗、活塞及输送泵管；经泵水检查，确认泵和管中无异物后，在泵送与混凝土同组分的水泥砂浆，用以润滑地泵和输送管道的内壁。④开始泵送时，泵应处于慢速、均匀并随时可反泵的状态；泵送速度应先慢后快、逐步加速，应保证正常的速度连续泵送，并能及时排出故障。同时应观察泵的压力和各系统的工作情况，待各系统运转顺利后，方可正常速度泵送。⑤泵送混凝土时，活塞应保持最大行程运转，使泵满负荷工作，提高机械效率，减少活塞磨损。水箱或活塞清洗室中应经常保护充满水。⑥泵送混凝土时，如果输送管内吸入空气，应立即反泵，将混凝土吸入料斗，排出空气后再泵送。⑦混凝土泵送应连续进行，当遇到混凝土供应中断的情况下，应采取慢速和间歇泵送，并要满足所泵送的混凝土从搅拌到浇筑完成所延续的时间不超过初凝时间；中断泵送期间，可利用搅拌运输车的料，进行慢速间歇泵送，慢速间歇泵送时，应每隔4～5min进行4个行程的正反泵，防止混凝土拌合物结块或沉淀而造成堵管。⑧当混凝土泵出现压力升高且不稳定、油温升高、输送管明显震动等现象而泵送困难时，不得强行泵送，应立即查明原因，排出故障。
5.3 季节性施工技术措施。
5.3.1 夏季施工。夏季高温下泵送混凝土时，由于混凝土坍落度短时间内损失大，管道内混凝土凝结快，如果泵送间隔过长，就容易发生堵塞。混凝土泵液压油温升高超过要求的工作温度，也会造成泵机不能正常运转。为了保证高温下混凝土泵的正常工作，可采取如下措施：①混凝土搅拌时加冰及缓凝剂、用冷水浇粗骨料，控制混您土入模温度；②加强调度，合理安排搅拌车运输车次，减少混凝土中断供给时间，保证连续泵送；③混凝土浇筑时间尽量选择在晚上或凌晨4～5点气温较低的时段；④混凝土泵加装遮阳装置，避免太阳直射；⑤泵管上覆盖两层麻袋片，并保持浇水湿润；⑥泵送前用冷水冲洗泵管降温，泵送结束后，立即清洗管道。
5.3.2 冬季施工。①混凝土掺合复合外加剂；②控制混凝土入模温度；③泵管用草帘被包裹保温。
6 实施效果
通过超高层混凝土泵送施工技术在南京德基广场工程的成功实践，标志着该技术在国内的超高层施工中的应用已日趋成熟完备，使超高层结构施工简单化、标准化和程序化，大大提高了施工功效，保证了施工安全，有效地解决了超高层施工的关键问题——垂直运输。本工程总结出了一整套超高层混凝土泵送施工工艺，值得类似工程推广和借鉴。