上海世茂深坑酒店混凝土向下超深三级接力输送技术

摘 要：混凝土向下超深输送，存在混凝土易离析、坍落度损失大、易堵管等问题。以上海世茂深坑酒店项目为例，主要介绍了混凝土向下超深77m 三级接力输送技术。该技术主要研制了三级接力输送系统，输送系统由汽车泵、溜管、固定泵3 大部分组成，通过对混凝土的配合比、工作性能的控制以及对三级输送系统操作过程的控制，解决了以上技术难题，现场实际应用效果良好。

1 工程概况

上海世茂深坑酒店利用废弃矿坑而建，是中国首个下沉式酒店，深坑酒店依循当地自然地理环境设计，总建筑面积为62 171. 9m2，坑内16 层，坑上2层( ± 0. 000 以上) ，坑上裙房地下室1 层。深坑酒店工程建造在深坑内，且深坑最深处达77m，混凝土向下超深输送是其施工过程中遇到的重大难题之一。

2 混凝土向下超深三级接力输送系统设计

2. 1 输送方式设计

针对深坑酒店现场地形，可在坑顶停靠62m 汽车泵，坑顶高程为+ 4. 000m，通过汽车泵大臂可往坑内向下输送约38m，在坑底高程为－ 50. 000m平台处设置溜管，溜管高度为16m，溜管上部设接料斗承接汽车泵所输送的混凝土，混凝土通过溜管溜至－ 50. 000m 处的固定泵料斗内，再由固定泵向下23m 将混凝土输送至主体结构施工区域。坑底泵管沿着坑底平台的崖壁固定。汽车泵及固定泵位置如图1a 所示，整个系统组成如图1b 所示。

2. 2 溜管设计

1) 溜管设置

溜管采用直径600mm、厚度10mm 的Q235B 半圆管制作。利用满堂脚手架作为溜管支撑，溜管为水平夹角60°倾斜布置，垂直高度约为16m，溜管上端设置容量为0. 5m3 的圆锥台形状接料斗，溜管设置如图2 所示。

2) 料斗及溜管固定

溜管用U 码固定于［10 上，槽钢开口朝下搭扣于脚手架横杆上并与脚手架钢管焊接。料斗四周用脚手架钢管固定，为保证料斗的稳定性，料斗下的受力支座钢管采用双钢管双扣件。料斗与溜管的固定如图3 所示。

图1 混凝土输送示意

图2 溜管设置示意

图3 料斗及溜管与脚手架体固定连接示意

2. 3 － 50. 000m 平台处固定泵及泵管选型和布置

1) 泵送设备选型及布置

由于深坑内场地限制，固定泵摆放受限制，经现场实际测量－ 50. 000m 平台扣除该平台处施工升降机所占位置后长为9m，宽为13m，因此选用超高压混凝土输送泵HBT803-1818-DＲＲＲ。该型号混凝土固定泵侧翼展开后长7. 5m，宽3. 5m，通过验算混凝土向下泵送阻力，该固定泵满足泵送要求，溜管支撑架体系长7m，宽9m，－ 50. 000m 平台可以同时容纳两者。泵机出料口处泵管必须用水泥墩固定牢固，用以平衡混凝土对垂直泵管的横向冲击。

2) 泵管布置及固定

固定泵向下输送的垂直管长23m，由于更换困难，选用9mm 厚125A 超高压管。水平管长约225m，采用普通高压输送管，壁厚6mm，通径125mm，方便运输、安装、拆卸。按照《混凝土泵送施工技术规程》JGJ /T10—2011，当倾斜或垂直向下泵送施工时，高差＞ 20m 时，应在倾斜或垂直管下端设置弯管或水平管，弯管和水平管折算长度不宜小于1. 5 倍高差，固定泵向下输送管设置2 道缓冲弯管，如图4a 所示。

图4 缓冲弯管示意

每道缓冲弯管由2 个90°弯头及弯头中间的2m直管组成，每道缓冲弯管如图4b 所示。

垂直泵管采用U 码焊接固定在I20a 梁上，工字钢梁与打入岩石层的锚杆焊接。由于出料口处的水泥墩平衡了垂直泵管的横向冲击力，锚杆只需要承受泵管、管道内混凝土、工字钢梁的重力及混凝土在管道内的流动阻力。

3 混凝土性能控制

由于三级接力输送过程中混凝土经历了3 种不同的流动过程，每种流动过程中混凝土会损失一定的坍落度和扩展度，并产生一定的离析，将影响到混凝土入模时的工作性能，为此进行了3 次输送试验，研究不同砂率与骨料粒径的混凝土在3 次输送过程中坍落度的损失过程以及对混凝土三级接力输送的影响，并根据试验结果得出既能够满足混凝土入模时工作性能又能保证混凝土顺畅输送的混凝土配合比，3次试验结果如表1 所示。

由试验结果分析可知，当混凝土到场坍落度为210 ± 10mm，粗骨料粒径为5 ～ 20mm，砂率为0. 47 ± 0. 01 时，混凝土向下超深77m 三级接力输送能顺利进行，且输送至坑底不会出现离析，强度满足要求。根据试验结果，以深坑酒店工程向下输送C35 混凝土为例，其配合比如表2 所示，设计依据为《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55—2011，等效水胶比0. 4，采用聚羧酸型高效泵送剂。

表1 混凝土输送试验结果

表2 混凝土配合比

4 混凝土三级接力输送施工工艺

4. 1 混凝土输送工作流程

工艺流程如下: 汽车泵、固定泵操作工及泥工指挥就位→检查确保溜管、固定泵、泵管处于正常工作状态，汽车泵按指定位置就位→汽车泵泵送2 ～ 3m3水通过溜管至固定泵泵送至泵管内→汽车泵泵送2 ～ 3m3 砂浆通过溜管至固定泵泵送至泵管管道内润管→汽车泵输送混凝土通过溜管至固定泵输送至施工区域→混凝土输送结束→通过汽车泵泵水清洗溜槽、固定泵料斗及泵管。

4. 2 输送过程操作控制

混凝土向下超深77m 三级接力输送技术采用了3 种不同的混凝土输送方式，上下混凝土输送设备的协调操作也是保证混凝土三级接力输送成功的关键之一。为保证三级接力输送的顺畅实施，需采取以下措施。

1) 坑底、－ 50. 000m 平台处、坑底需保持通信顺畅以便沟通协调，坑顶汽车泵操作工、坑内固定泵操作工、坑底泥工指挥需各配对讲机。

2) 混凝土输送前需检查溜管、固定泵、泵管处于正常工作状态，检查泵管密封情况，确保泵管密封严密。

3) 经现场实际操作统计数据，坑顶混凝土罐车两车交换时间约1min，混凝土从汽车泵开始输送至坑底－ 77. 000m 处施工区域约需1min，汽车泵停止泵送时溜管内仍有约0. 2m3 混凝土将溜至固定泵料斗内。故当需停止输送混凝土时，坑底指挥需提前约1min 指令汽车泵停止输送混凝土，而固定泵操作工需待溜管内混凝土全部输送完毕方可停止固定泵工作。

4) 需合理控制汽车泵及固定泵泵送速度，控制固定泵的出料速度与汽车泵的出料速度达到一致。

5) 需保证混凝土连续输送，中途不断料。

6) 管道布置时尽量减少弯头数量，避免弯管。

7) 注意气温变化，夏季气温较高，管道在强烈阳光照射下混凝土易脱水，从而导致堵管，因此在管道上应覆盖湿草帘，并要经常洒水。冬季要用保温草帘包裹，尽量避免热量损失而影响混凝土的和易性。

5 现场应用

本工程现场目前已实际应用混凝土向下超深三级接力输送技术输送C25 及C35 混凝土共1240m3，混凝土至坑底性能良好，测得坑顶混凝土坍落度均保持在205mm 左右，至坑底混凝土坍落度均保持在160mm 左右，未出现离析现象，混凝土强度满足要求，未出现堵管情况，现场实施效果良好，获得了业主、监理及设计院的一致认可。

6 结语

混凝土向下超深77m 三级接力输送技术，其核心为由汽车泵、溜管、固定泵组成的三级接力输送系统，该技术在上海世茂深坑酒店工程的成功应用表明，通过对混凝土配合比及输送操作过程的合理控制，混凝土向下超深77m 三级接力输送能成功实施，且经过三级接力输送的混凝土各项技术指标均能满足要求。