商品砼采用泵送施工已廣泛用于建筑工程中,但對于高度大于300m的超高層泵送,因泵送壓力過高,所用砼強度高、粘度大,泵送尤其困難,給泵送施工帶來一系列有待探討的技術(shù)難題。隨著泵送砼的普及推廣和迅猛發(fā)展,不斷研究高強度砼的超高層泵送技術(shù),對于提高超高層建筑施工質(zhì)量及施工效率具有相當(dāng)?shù)膶嵱脙r值和經(jīng)濟意義。
香港國際金融中心主樓88層、高420m,是世界第五、亞洲第二高樓。其砼泵送最大高度408m,對施工安全、可靠性、環(huán)境保護和自動化程度要求都高,為保證工程質(zhì)量和結(jié)構(gòu)強度主樓全部采用C60砼,這些對砼輸送設(shè)備提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為此在砼配方上也采取了一些有利于泵送的措施,并將攪拌站建在工地內(nèi)、距砼泵約300m,保證砼在20min內(nèi)到達澆筑面,減小坍落度損失。
此工程每層砼用量約240m3,分兩次施工,采用兩臺三一重工的HBT90CH-2122D超高壓砼輸送泵,同時布置了兩套同樣管道,兩臺泵可同時泵送。在400m高度的泵送過程中砼泵液壓系統(tǒng)的工作壓力為24~25MPa,砼出口壓力16MPa,每分鐘換向10~11次,輸送量約40m3/h。
2設(shè)備狀況
2.1HBT90CH砼泵
2.1.1技術(shù)特點
1)雙動力結(jié)構(gòu)
為確保施工過程的可靠性,整機動力采用兩臺柴油機分別驅(qū)動兩套泵組。應(yīng)用雙動力功率合流技術(shù),平時兩套泵組同時工作,當(dāng)一組出故障時可切斷該組,另一組仍維持50%的排量繼續(xù)工作,避免施工過程中斷造成損失。
2)全自動高低壓切換
液壓系統(tǒng)高低壓泵送模式切換過程全部由計算機控制,只需按1個按鈕就在瞬間完成切換,不需停機,沒有污染。
3)高壓砼活塞
由于泵送最大高度達408m,管道內(nèi)的砼對砼活塞反壓極大,針對這一關(guān)鍵工況特點,采用增強聚氨脂材料開發(fā)了適應(yīng)超高層泵送結(jié)構(gòu)的高壓砼活塞。
4)眼鏡板、切割環(huán)
液壓系統(tǒng)高低壓泵眼鏡板的反推力,導(dǎo)致密封失效,而這一對耦合件間的密封性是保證超高層泵送的關(guān)鍵。HBT90CH砼泵通過優(yōu)化S管的流線減小反推力,同時采用高預(yù)緊力技術(shù)使切割環(huán)與眼鏡板緊密貼合,保證可靠密封。
5)水洗
在408m超高層泵送中HBT90CH砼泵仍然沿用泵送多高、水洗多高這一具有傳奇色彩且創(chuàng)造了水洗最高世界紀(jì)錄的技術(shù),砼的浪費減至最低程度,整個工程可節(jié)省砼2640m3,折合港幣190萬。此外由于沒有剩余砼,減輕了渣土處理及管理的負擔(dān),降低了施工過程的工作量和成本。
2.2輔助設(shè)備
配合工程要求配套設(shè)計了布料半徑為32。5m的無尾拖自動爬升布料桿,其主要參數(shù)
布料半徑(m)32.5
塔身高度(m)31
爬升方式自動連續(xù)爬升
爬升速度(m/s)0.5
整機功率(kW)30
整機質(zhì)量(t)24
布料桿用4個液壓馬達減速機組驅(qū)動,通過齒輪齒條帶動布料桿及支撐框交互上升而實現(xiàn)整機自動連續(xù)爬升,整個爬升過程可由1人操作完成。由于建筑結(jié)構(gòu)的限制,布料桿的支撐跨距最大達10m,最小只有3.5m,三一重工為此專門設(shè)計了大跨度變幅橫梁。
2.3輸送管
在泵出口布置了100m水平管、90°彎管4個、45°彎管1個、15°彎管2個;在高140m的32樓層,布置了30m水平管、90°彎管3個;在高200m的45層布置90°彎管2個;在高240m的55層布置90°彎管2個;然后一直往上,整套管道包括布料機塔身外露10m、臂長32m、彎管折算44m,全長622m。直管兩端都用剛性支撐固定牢靠。
3泵送施工技術(shù)關(guān)鍵
超高層建筑砼泵送施工存在諸多技術(shù)問題,應(yīng)從以下幾個方面采取措施。
3.1設(shè)備的泵送能力
設(shè)備最大泵送能力應(yīng)有一定的儲備,以保證輸送順利、避免堵管。在本次408m高度的泵送過程中,砼泵的液壓系統(tǒng)工作壓力為24~25MPa,砼出口壓力16MPa,而HBT90CH超高壓砼泵的液壓系統(tǒng)工作壓力可達35MPa,砼出口最高壓力可達22MPa,這也是HBT90CH順利完成400m超高層泵送的至關(guān)因素。
3.2設(shè)備配置的可靠性
設(shè)備的配置應(yīng)以可靠性為首要原則,超高層砼輸送合理的布置管道至關(guān)重要,一旦因設(shè)備故障而中止泵送2h以上時,砼在輸送管內(nèi)會出現(xiàn)泌水、離析,將使整個管道系統(tǒng)內(nèi)砼報廢而嚴(yán)重影響施工質(zhì)量。三一HBT90CH泵采用兩臺發(fā)動機,既可同時工作以提高工作效率,也可單獨作業(yè),即使1臺發(fā)生故障仍有備用發(fā)動機繼續(xù)工作,大大提高了施工過程的可靠性。此外,兩套獨立的泵和管道系統(tǒng)也是順利施工強有力的保障。
3.3耐超高壓的管道系統(tǒng)
在進行超高壓泵送時,管道內(nèi)壓力最大可達到22MPa,縱向?qū)a(chǎn)生27t的拉力,必須采用耐超高壓的管道系統(tǒng)。此外常規(guī)的連接與密封方式也不能滿足要求,需采取下述解決方案。
1)采用壁厚為9.5mm以上的超高壓管道,保障管道的抗爆能力。
2)管道間的連接用螺桿強度級別保證,縱向拉力由螺桿承受,使接頭處得到可靠保障。
3)帶骨架的超高壓砼密封圈能防止砼在22MPa的高壓下從管夾間隙中擠出,確保密
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