CN115680285A - 一种超高层混凝土泵送系统及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超高层混凝土泵送系统及施工方法，其包括控制器、超高压输送泵组和泵送管道，所述控制器与超高压输送泵组的液压系统连接以控制超高压输送泵组的泵送速度，所述超高压输送泵组的入口端连接有料斗，超高压输送泵组的出口端通过短管与泵送管道的底端连接，所述泵送管道的顶端连接有布料机并在泵送管道出口设置有测量出口压力的检测装置；所述泵送管道包括固定支撑在楼层楼板的水平管和固定支撑在楼层墙面的垂直管，所述水平管与垂直管之间通过S弯管过渡连接；所述控制器控制超高压输送泵组的泵送压力，使泵送管道出口的实时压力值与布料压力值一致。本发明解决了现有技术中超高层建筑混凝土泵送性能不足的问题。

Description

一种超高层混凝土泵送系统及施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体是一种超高层混凝土泵送系统及施工方法。

背景技术

随着城市建设的发展，超高层建筑日渐增多，超高层建造在建材垂直运输上的考验也愈加严峻。除了混凝土配合比问题，超高层泵送的技术难点主要来自混凝土泵送设备和泵送管道的输送能力。当建筑高度达到300m乃至500m以上时，混凝土的泵送愈发困难，加之超高层的建造通常使用高强高性能混凝土，混凝土材料强度的提升对泵送系统的考验也随之加剧。若施工过程中泵送系统设置不合理，泵管极易发生堵管事件；或当泵送压力不满足高度需求时，将造成项目施工的停歇及带来高额的成本代价，故选用的泵送设备性能、泵送系统布置及相关操作工艺对于能否实现超高压泵送尤为重要。

目前国内超高压泵送相关工法较少，泵送系统缺乏，常规泵送工艺不完善，混凝土泵送不可控，高层泵送时极易发生泵送压力不足、泵送过程堵管等事件。在常规超高层施工项目中，当泵压不足时，需在中间楼层增设接力泵；常规工艺难以控制堵管事件，堵管发生机率较高，超高层项目一旦堵管，修复代价极大。

且超高层建筑采用的是高性能混凝土，其水胶比低，细颗粒总量多，内聚力高，粘度大，流动阻力大，泵送本身就具有一定的难度。而当采用机制砂配置高性能混凝土时，机制砂棱角多、粒型和级配差，采用机制砂配制高性能混凝土不仅会增大混凝土粘度，还极大的降低了混凝土的和易性，致使混凝土的泵送难度更大，施工质量难以保证。

发明内容

针对上述现有技术中的不足之处，本发明提出一种超高层混凝土泵送系统及施工方法，用于解决现有技术中超高层建筑混凝土泵送性能不足的问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：

一种超高层混凝土泵送系统，其包括控制器、超高压输送泵组和泵送管道，所述控制器与超高压输送泵组的液压系统连接以控制超高压输送泵组的泵送速度，所述超高压输送泵组的入口端连接有料斗，超高压输送泵组的出口端通过短管与泵送管道的底端连接，所述泵送管道的顶端连接有布料机并在泵送管道出口设置有测量出口压力的检测装置；

所述泵送管道包括固定支撑在楼层楼板的水平管和固定支撑在楼层墙面的垂直管，所述水平管与垂直管之间通过S弯管过渡连接；

所述控制器根据混凝土配比、泵送高度及泵送管道路线计算出泵送管道出口所需的布料压力值，进而控制超高压输送泵组的泵送压力，使泵送管道出口的实时压力值与布料压力值一致。

优选的，所述超高压输送泵组的出口连接的顺序先是水平管、再是垂直管，所述水平管长度为不小于直管长度的1/5，在同一楼层采用退管浇筑的原则布设；在距离超高压输送泵组的出口10米处的水平管上安装一套液压截止阀，在垂直管起点处也安装一套液压截止阀。

优选的，所述S弯管在垂直管每升高150米设置一个。

优选的，所述泵送压力值的计算过程包括：

首先，计算水平管的压力损失P₁=∆P_H×L_max=2[K₁+K₂ (1+t₂/t₁ ) V₂]α₂×L/r，式中：∆P_H为单位长度的沿程压力损失；L_max为泵送管道最大总长度；粘着系数K₁=300-S₁，速度系数K₂=400-S₁，S₁为混凝土坍落度；t₂/t₁为混凝土泵分配阀切换时间与活塞推压混凝时间之比；V₂为混凝土在管道内的平均流速（m/s）；α₂为管道内的径向压力与轴向压力之比；L为水平管的总长度；r为水平管的半径；

然后，计算S弯管的压力损失P₂，当S弯管为45°弯管时，每只S弯管的压力损失是0.05MPa；当S弯管为90°弯管时，每只S弯管的压力损失是0.1MPa，将所有S弯管的压力损失相加得到S弯管的总压力损失P₂；

再然后，计算垂直管中混凝土的自重压力损失P₃=ρgH，式中：ρ为混凝土密度；g为重力加速度；H为泵送高度；

最后，计算总压力损失P=P₁+P₂+P₃，按30%的泵送压力富余量计算实际的泵送压力P_实=P×1.3。

本发明还提供了一种超高层混凝土施工方法，其采用超高层混凝土泵送系统，具体施工步骤包括：

步骤a1、所述超高压输送泵组中泵的数量计算确认；

步骤a2、在建筑所在的场地上选取泵点位置，并在泵点位置旁设置沉淀池以提供水源；

步骤a3、沿预设泵送管道路线安装泵送管道和布料机；

步骤a4、在泵点安装超高压输送泵组；

步骤a5、对泵送管道进行浇筑前的润管处理；

步骤a6、启动超高压输送泵组泵送混凝土至浇筑楼层施工；

步骤a7、每次混凝土浇筑完成后，清洗管道内残余混凝土。

优选的，所述泵点布置前确认超高压输送泵组中泵的数量，其过程包括：

步骤b1、计算单台混凝土泵的平均输出量Q₁=Q_max∙α₁∙η，式中：Q_max为每台混凝土泵的最大输出量；α₁为配管条件系数，取值范围0.8～0.9；η为根据混凝土供料的间断时间、拆装混凝土输送管和布料停歇情况得到的作业效率，取值范围0.5～0.7；

步骤b2、依据混凝土浇筑量、单台混凝土泵的平均输出量及浇筑作业时间，计算混凝土泵的数量N₂=Q∙T₀/Q₁，式中：Q为混凝土浇筑方量；Q₁为步骤b1中单台混凝土泵的平均输出量；T₀为混凝土泵送施工作业时间；

步骤b3、在混凝土泵的数量N₂的基础上额外配备一台备用混凝土泵，得到超高压输送泵组中泵的实际数量。

优选的，所述步骤a3中，还包括在楼层墙面内侧预埋钢板座以及在楼层楼板中或者在楼层楼板上预设的水泥墩中预埋槽钢，采用型钢固定卡将水平管固定后并将型钢固定卡的底端焊接在槽钢上；采用型钢固定卡将垂直管固定后并将型钢固定卡的底端焊接在钢板座上；所述S弯管通过直接浇筑于水泥墩中或者型钢支架固定支撑。

优选的，所述步骤a5 中润管的过程包括：

步骤a5-1、往混凝土泵的料斗中加入150kg泵送数个行程后停泵，打开料斗的卸料门放掉水后关闭卸料门；

步骤a5-2、往混凝土泵的料斗中先加砂浆垫底，再加入纯水泥稀浆泵送数个行程后停泵；

步骤a5-3、往混凝土泵的料斗中加砂浆1.5 m³，开始泵送数个行程后直至料斗中剩余一半砂浆时停止；

步骤a5-4、往混凝土泵的料斗中加混凝土，泵送频率不高于10次/分钟，直至整条泵送管道被混凝土打通完成润管。

优选的，所述步骤a6中，混凝土的泵送速度通过控制器控制混凝土泵液压系统的压力进行调节，并维持料斗内的混凝土高度不低于搅拌轴；当混凝土供应不足时，降低泵送速度确保管道内的混凝土一直处于流动状态，直至混凝土供应恢复；当混凝土供应中断时，每隔15分钟进行一次正反泵送以防止泵送管道内的混泥土凝结。

优选的，所述步骤a7中采用“水气联洗”清洗管道，包括气洗流程和水洗流程，其中，

气洗流程：通过液压截止阀关闭泵送管道，并在关闭处将泵送管道转接至料斗或搅拌车处进行混泥土回收；把浸透水的清洗球塞进气洗接头，所述气洗接头的一端连接有空压机、另一端连接布料机或水平管；启动空压机使压缩空气的压力缓慢增加至一定值，能够维持混凝土自上而下顺利排出泵送管道并回收；

水洗流程：拆除气洗接头和空压机，恢复泵送管道路线；将布料机软管接至回水管管口；启动混凝土泵，自下而上水洗管道内，使得废水经回水管排入到沉淀池中。

本方案具有如下优势：

1、可保证机制砂混凝土等可泵性不良条件下超高层混凝土的有效泵送， S弯管减小了垂直管中混凝土对水平管的压力，泵送系统可靠，堵管风险小，规避因堵管而增加项目成本投入。

2、在特定位置配备液压截止阀以应对堵管等突发事件，可有效应对堵管等突发状况，应急处理难度低、效率高，有效保证施工进度及浇筑质量；

3、泵送系统布置规范安全，满足标准化工地施工需求，可有效保证施工进度、泵送质量及效率、提高施工现场环保管控效果等，从而节约项目施工成本，减少不必要的措施费投入。

4、可保证超高层混凝土浇筑“一泵到顶”， 避免额外增加一次泵送费用，简化施工环节，减少浇筑系统不可控因素；

5、采用“水气联洗”工艺进行泵管清洗，将泵管清洗用水形成循环系统，节约大量水资源。还结合空气吹洗，将泵管内的混凝土充分利用，减少混凝土的浪费，降低资源消耗，在洗净泵管的同时，达到节水节料的作用。通过对废水废渣的有效控制，减少对环境的污染，促进施工现场绿色施工管理及城市形象。

本方案适用于各种混凝土泵送高度较高的建筑工程，尤其在200-500m级超高层建筑中应用效果显著，可为超高压泵送项目提供可靠的参考价值，对加快混凝土浇筑、保障混凝土结构质量、降低施工成本有着显著推广应用价值。

附图说明

图1是本发明方法中的水气联洗的流程步骤图。

具体实施方式

下面将结合本申请公开实施例中的附图，对本申请公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请公开及其应用或使用的任何限制。基于本申请公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请公开保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请公开的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

下面结合具体实施例及附图来进一步详细说明本发明。

本发明提供了一种超高层混凝土泵送系统，其包括控制器、超高压输送泵组和泵送管道，所述控制器与超高压输送泵组的液压系统连接以控制超高压输送泵组的泵送速度，所述超高压输送泵组的入口端连接有料斗，超高压输送泵组的出口端通过短管与泵送管道的底端连接，所述泵送管道的顶端连接有布料机并在泵送管道出口设置有测量出口压力的检测装置。

所述泵送管道包括固定支撑在楼层楼板的水平管和固定支撑在楼层墙面的垂直管，所述水平管与垂直管之间通过S弯管过渡连接。

所述控制器根据混凝土配比、泵送高度及泵送管道路线计算出泵送管道出口所需的布料压力值，进而控制超高压输送泵组的泵送压力，使泵送管道出口的实时压力值与布料压力值一致。

对于高性能混凝土必须根据实际材料等情况进行大量的塌落度、扩展度、倒筒时间、L型流度仪、压力泌水等试验，在确保强度的前提下优化配合比，尽量满足可泵性要求。同时，还要进行砼耐久性、自收缩、防火等性能研究，以满足重点工程的高标准高功能的设计要求。

实际操作时通过试配确定最佳砂率和全机制砂的最佳细度模数，再通过降低石子粒径和控制硅粉、粉煤灰双掺比例和用量来改善混凝土的和易性，提高混凝土可泵性。根据理论泵送压力和混凝土粘度系数间的函数关系，在保证混凝土强度等级的前提条件下，通过降低混凝土粘度系数（9.3降低到4.3×10-6bar h/m）来提高混凝土可泵性。根据不同的泵送高度梯级调整优化混凝土配合比，有效控制混凝土经时损失，确保混凝土6h后工作性能基本无损失，保证混凝土超高泵送的工作性能，实现高性能全机制砂混凝土的超高层泵送。

在常规超高层施工项目中，当泵压不足时，需在中间楼层增设接力泵；常规工艺难以控制堵管事件，堵管发生机率较高，超高层项目一旦堵管，修复代价极大。而本方案采用超高压输送泵组，中间环节无需布置接力泵，减少了堵管风险，在控制器对其泵送压力的控制下，以及设置S弯管用于减小垂直管中混凝土对水平管的压力，避免爆管的情况，确保混凝土浇筑一泵到顶。

在具体安装设置时，所述超高压输送泵组的出口连接的顺序先是水平管、再是垂直管，所述水平管长度为不小于直管长度的1/5，宜为直管长度的1/4～1/5，以抵消垂直管道中的混凝土重力影响。当现场条件无法满足水平长度要求时，可适当增加弯管达到相同目的，每个弯管换算水平长度为10米。在同一楼层采用退管浇筑的原则布设；在距离超高压输送泵组的出口10米处的水平管上安装一套液压截止阀，用于泵送完成后管道清洗的废水残渣的回收处理。在垂直管起点处也安装一套液压截止阀，避免垂直管道的混凝土回流，方便设备保养、水洗以及处理泵送设备故障和地面水平管的堵管等突发事件。

当泵送高度超过200米时，需在垂直管中部增设S弯管，以减缓混凝土重力对水平管的冲击，S弯管设置高度位于150米、300米…，S弯管在垂直管每升高150米设置一个。具体按照实际工程高度进行分段。

具体的，按照已确定的泵送高度、泵管长度、弯头数量等现场条件，可计算出泵送出口所需的压力，从而选择足够压力的超高压输送泵组型号。混凝土泵送过程中受到的总压力损失P包含三部分：混凝土在管道内流动的沿程阻力造成的压力损失P1、混凝土经过S弯管的局部压力损失P2以及混凝土在垂直高度方向因重力产生的压力P3。具体所述泵送压力值的计算过程包括：

首先，计算水平管的压力损失P₁=∆P_H×L_max=2[K₁+K₂ (1+t₂/t₁ ) V₂]α₂×L/r，式中：∆P_H为单位长度的沿程压力损失（单位为Pa/m）；L_max为泵送管道最大总长度（最大总长度应包含：地面水平管长+最垂直管长+作业层布管及布料机作业长度）；粘着系数K₁=300-S₁，速度系数K₂=400-S₁，S₁为混凝土坍落度；t₂/t₁为混凝土泵分配阀切换时间与活塞推压混凝时间之比（一般取0.3）；V₂为混凝土在管道内的平均流速（m/s）；α₂为管道内的径向压力与轴向压力之比（对普通混凝土取0.9，高强特种混凝土泵送阻力宜在确定混凝土配合比后通过泵送试验测算）；L为水平管的总长度；r为水平管的半径。

然后，计算S弯管的压力损失P₂，当S弯管为45°弯管时，每只S弯管的压力损失是0.05MPa；当S弯管为90°弯管时，每只S弯管的压力损失是0.1MPa，将所有S弯管的压力损失相加得到S弯管的总压力损失P₂；

再然后，计算垂直管中混凝土的自重压力损失P₃=ρgH，式中：ρ为混凝土密度（kg/m³）；g为重力加速度9.8m/s²；H为泵送高度（m）；

最后，计算总压力损失P=P₁+P₂+P_3。由于在实际工程中，混凝土坍落度对混凝土在泵管内的径向压力与轴向压力之比，需根据实际配合比泵送试验取值，目前国内暂无特种混凝土的权威对照取值表。按照以往施工经验，在考虑选择超高泵送设备时，需留有30%的泵送压力富余量，则足以保证泵送压力需求。按30%的泵送压力富余量计算实际的泵送压力P_实=P×1.3。

将压力需求P_实对照相应可选取的泵机参数，当泵机压力参数满足时，即可用于本工程的混凝土超高压泵送施工。

按照泵送经验，当泵送高度为200~300米时，可考虑使用HBT110.26.390RS型拖泵，出口压力最大为26MPa；当泵送高度达到400~600米时，可考虑使用HBT90.48.572RS型拖泵，出口压力最大为48MPa，该型号泵送设备已在600余米高的项目中成功泵送，并曾成功利用该型号设备开展了等效880米高度的盘管顶升浇筑试验，泵送压力可靠。

本发明还提出一种超高层混凝土施工方法，其采用上述中的超高层混凝土泵送系统，具体施工步骤包括：

步骤a1、所述超高压输送泵组中泵的数量计算确认；

步骤a2、在建筑所在的场地上选取泵点位置，并在泵点位置旁设置沉淀池以提供水源。

泵点应靠近场地道路，便于搅拌车停放及调头，但不应阻碍其它运输车辆通行。泵点旁需有条件开挖沉淀池，便于取水及清洗泵管。

步骤a3、沿预设泵送管道路线安装泵送管道和布料机。

超高层泵送常规使用超高压泵管，不应选用普通薄壁泵管及接头，尽量减少使用弯管，不宜使用软管。泵送管道需采用可靠的固定件及支撑点，以抵抗强大的冲击力。从泵点到立管位置的泵管水平线路，应尽可能减少对堆场的割裂，避免影响场地规划。水平管的路线应尽量避开主通道口及运输通道，避免阻碍人员出入及材料运输，及防止爆管造成人员伤亡。泵送管道布置时应结合现场条件，同时应考虑地面水平管与垂直管的长度比，水平长度应不小于垂直管长的1/5，宜为1/4～1/5，以抵消垂直管道中的混凝土重力影响。当现场条件无法满足水平长度要求时，可适当增加弯管达到相同目的，每个弯管换算水平长度10m。作业层楼板的水平管应结合流水规划，按照退管浇筑的原则布设，以便于合理组织施工。

布料机布置，应考虑放置点位应具有可靠的支撑能力，布料机位置应考虑塔吊标节、钢板墙等的阻挡，避免存在布料盲区，布料机臂长应具备足够的覆盖范围。

步骤a4、在泵点安装超高压输送泵组。

步骤a5、对泵送管道进行浇筑前的润管处理。

步骤a6、启动超高压输送泵组泵送混凝土至浇筑楼层施工。

超高层混凝土的泵送过程控制是贯穿每一次混凝土泵送施工全过程的控制，从开泵前的润管到最后的泵管清洗，每个步骤都必须严格控制，保证每次混凝土泵送的顺利。

1、开始泵送时泵机应处于低速运转状态，注意观察泵的压力和各部分工作情况，待顺利泵送后方可提高到正常输送速度。

2、泵送作业时，注意观察主系统压力表变化，一旦压力异常波动，先降低排量，再视情况反泵1-2次，再正泵。在核心筒剪力墙高强混凝土浇筑过程中，若混凝土供应中断超15min，为防止泵管内混凝土凝固造成堵管，每隔10min应开泵一次。

3、根据混凝土性能及施工速度，合理的调整输送泵液压系统的最大工作压力。

步骤a7、每次混凝土浇筑完成后，清洗管道内残余混凝土。

在选取泵送系统前，需分析现场的施工条件，确认施工组织设计中对于混凝土浇筑施工的工期要求，以明确单次浇筑的最长时间，从而估算得到需配备的设备台数。所述泵点布置前确认超高压输送泵组中泵的数量，其过程包括：

步骤b1、计算单台混凝土泵的平均输出量Q₁=Q_max∙α₁∙η，式中：Q_max为每台混凝土泵的最大输出量（按设备参数确认）；α₁为配管条件系数，取值范围0.8～0.9；η为根据混凝土供料的间断时间、拆装混凝土输送管和布料停歇情况得到的作业效率，取值范围0.5～0.7（当运输供应能力较差，拆装泵管等间歇时间较长时，作业效率相应较低）。

由上式计算后，可初步了解混凝土泵机型号的实际输出量是否满足。

步骤b2、依据混凝土浇筑量、单台混凝土泵的平均输出量及浇筑作业时间，计算混凝土泵的数量N₂=Q∙T₀/Q₁，式中：Q为混凝土浇筑方量（按单次所需浇筑的混凝土量确认）；Q₁为步骤b1中单台混凝土泵的平均输出量；T₀为混凝土泵送施工作业时间；

步骤b3、在混凝土泵的数量N₂的基础上额外配备一台备用混凝土泵，确保发生突发情况时的混凝土供应，得到超高压输送泵组中泵的实际数量。一般常规超高层建筑按照浇筑量计算，采用2台超高压泵即可满足浇筑需求，但为避免突发情况，需额外配备一台备用泵，避免影响重要工程施工。

所述步骤a3中，还包括在楼层墙面内侧预埋钢板座以及在楼层楼板中或者在楼层楼板上预设的水泥墩中预埋槽钢，采用型钢固定卡将水平管固定后并将型钢固定卡的底端焊接在槽钢上；采用型钢固定卡将垂直管固定后并将型钢固定卡的底端焊接在钢板座上；所述S弯管通过直接浇筑于水泥墩中或者型钢支架固定支撑。

泵送开始前，需对管道进行润湿，流程：泵水少量→加纯水泥稀浆→泵送砂浆→混凝土。润管原理：管道里加定量的水，水与砂浆用纯水泥浆隔离，纯水泥浆与混凝土用砂浆隔离，各种拌合物分步进入管道，管道里的水在拌合物的推动下沿程湿润管壁，使管道内壁沿程建立水泥浆膜，达到可泵送状态。

因此，所述步骤a5 中润管的过程包括：

步骤a5-1、往混凝土泵的料斗中加入150kg泵送9个行程后停泵，打开料斗的卸料门放掉水后，把S管置于中位，让砼缸里的水流出，关闭卸料门。

步骤a5-2、往混凝土泵的料斗中先加砂浆垫底至眼镜板吸料口下沿，S管置于右侧（砼活塞在后）→加入纯水泥稀浆（水灰比0.45）于料斗左侧（砼活塞在前）→启动泵送3个行程把纯水泥稀浆泵送入泵送管道。

步骤a5-3、往混凝土泵的料斗中加砂浆1.5 m³，开始泵送约20～50个行程后直至料斗中剩余一半砂浆时停止。

步骤a5-4、往混凝土泵的料斗中加混凝土，泵送频率不高于10次/分钟，直至整条泵送管道被混凝土打通完成润管。

所述步骤a6中，混凝土的泵送速度通过控制器控制混凝土泵液压系统的压力进行调节，并维持料斗内的混凝土高度不低于搅拌轴，避免混凝土缸吸入空气。当混凝土供应不足时，降低泵送速度确保管道内的混凝土一直处于流动状态，直至混凝土供应恢复；当混凝土供应中断时，每隔15分钟进行一次正反泵送以防止泵送管道内的混泥土凝结。

每次混凝土浇筑完成后，需将管道内残余混凝土清洗干净，避免管道污染对下次浇筑造成影响乃至堵管。结合以往工程施工经验，300m以下适宜采用水洗方式，泵送结束后进行清理。泵管清洗系统采用竖向回水管（排砂管）与三级沉淀池结合的方式，由自上而下的回水管和与之相连的三级沉淀池组成。清洗时将布料机软管对准回水管管口,深入300～500mm，然后对泵管进行清洗工作。泵管内残留的混凝土随水流淌到回水管内,顺着回水管排入到地面的三级沉淀池中，经过三级沉淀、分级处理后排入指定位置。

300m以上结构施工时，适宜采用“水气联洗”工艺对混凝土泵管进行清洗，所述步骤a7中采用“水气联洗”清洗管道，包括气洗流程和水洗流程，如图1所示，其中：

气洗流程：通过液压截止阀关闭泵送管道，并在关闭处将泵送管道转接至料斗或搅拌车处进行混泥土回收；把浸透水的清洗球塞进气洗接头，所述气洗接头的一端连接有空压机、另一端连接布料机或水平管；启动空压机使压缩空气的压力缓慢增加至一定值，能够维持混凝土自上而下顺利排出泵送管道并回收。

水洗流程：拆除气洗接头和空压机，恢复泵送管道路线；将布料机软管接至回水管管口；启动混凝土泵，自下而上水洗管道内，使得废水经回水管排入到沉淀池中。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种超高层混凝土泵送系统，其特征在于，包括控制器、超高压输送泵组和泵送管道，所述控制器与超高压输送泵组的液压系统连接以控制超高压输送泵组的泵送速度，所述超高压输送泵组的入口端连接有料斗，超高压输送泵组的出口端通过短管与泵送管道的底端连接，所述泵送管道的顶端连接有布料机并在泵送管道出口设置有测量出口压力的检测装置；

所述泵送管道包括固定支撑在楼层楼板的水平管和固定支撑在楼层墙面的垂直管，所述水平管与垂直管之间通过S弯管过渡连接；

所述控制器根据混凝土配比、泵送高度及泵送管道路线计算出泵送管道出口所需的布料压力值，进而控制超高压输送泵组的泵送压力，使泵送管道出口的实时压力值与布料压力值一致。

2.根据权利要求1所述的一种超高层混凝土泵送系统，其特征在于，所述超高压输送泵组的出口连接的顺序先是水平管、再是垂直管，所述水平管长度为不小于直管长度的1/5，在同一楼层采用退管浇筑的原则布设；在距离超高压输送泵组的出口10米处的水平管上安装一套液压截止阀，在垂直管起点处也安装一套液压截止阀。

3.根据权利要求1所述的一种超高层混凝土泵送系统，其特征在于，所述S弯管在垂直管每升高150米设置一个。

4.根据权利要求1所述的一种超高层混凝土泵送系统，其特征在于，所述泵送压力值的计算过程包括：

首先，计算水平管的压力损失P₁=∆P_H×L_max=2[K₁+K₂ (1+t₂/t₁ ) V₂]α₂×L/r，式中：∆P_H为单位长度的沿程压力损失；L_max为泵送管道最大总长度；粘着系数K₁=300-S₁，速度系数K₂=400-S₁，S₁为混凝土坍落度；t₂/t₁为混凝土泵分配阀切换时间与活塞推压混凝时间之比；V₂为混凝土在管道内的平均流速（m/s）；α₂为管道内的径向压力与轴向压力之比；L为水平管的总长度；r为水平管的半径；

然后，计算S弯管的压力损失P₂，当S弯管为45°弯管时，每只S弯管的压力损失是0.05MPa；当S弯管为90°弯管时，每只S弯管的压力损失是0.1MPa，将所有S弯管的压力损失相加得到S弯管的总压力损失P₂；

再然后，计算垂直管中混凝土的自重压力损失P₃=ρgH，式中：ρ为混凝土密度；g为重力加速度；H为泵送高度；

最后，计算总压力损失P=P₁+P₂+P₃，按30%的泵送压力富余量计算实际的泵送压力P_实=P×1.3。

5.一种超高层混凝土施工方法，其特征在于，采用如权利要求1至4中任一项所述的一种超高层混凝土泵送系统，具体施工步骤包括：

步骤a1、所述超高压输送泵组中泵的数量计算确认；

步骤a2、在建筑所在的场地上选取泵点位置，并在泵点位置旁设置沉淀池以提供水源；

步骤a3、沿预设泵送管道路线安装泵送管道和布料机；

步骤a4、在泵点安装超高压输送泵组；

步骤a5、对泵送管道进行浇筑前的润管处理；

步骤a6、启动超高压输送泵组泵送混凝土至浇筑楼层施工；

步骤a7、每次混凝土浇筑完成后，清洗管道内残余混凝土。

6.根据权利要求5所述的一种超高层混凝土施工方法，其特征在于，所述泵点布置前确认超高压输送泵组中泵的数量，其过程包括：

步骤b1、计算单台混凝土泵的平均输出量Q₁=Q_max∙α₁∙η，式中：Q_max为每台混凝土泵的最大输出量；α₁为配管条件系数，取值范围0.8～0.9；η为根据混凝土供料的间断时间、拆装混凝土输送管和布料停歇情况得到的作业效率，取值范围0.5～0.7；

步骤b2、依据混凝土浇筑量、单台混凝土泵的平均输出量及浇筑作业时间，计算混凝土泵的数量N₂=Q∙T₀/Q₁，式中：Q为混凝土浇筑方量；Q₁为步骤b1中单台混凝土泵的平均输出量；T₀为混凝土泵送施工作业时间；

步骤b3、在混凝土泵的数量N₂的基础上额外配备一台备用混凝土泵，得到超高压输送泵组中泵的实际数量。

7.根据权利要求6所述的一种超高层混凝土施工方法，其特征在于，所述步骤a3中，还包括在楼层墙面内侧预埋钢板座以及在楼层楼板中或者在楼层楼板上预设的水泥墩中预埋槽钢，采用型钢固定卡将水平管固定后并将型钢固定卡的底端焊接在槽钢上；采用型钢固定卡将垂直管固定后并将型钢固定卡的底端焊接在钢板座上；所述S弯管通过直接浇筑于水泥墩中或者型钢支架固定支撑。

8.根据权利要求7所述的一种超高层混凝土施工方法，其特征在于，所述步骤a5 中润管的过程包括：

步骤a5-1、往混凝土泵的料斗中加入150kg泵送数个行程后停泵，打开料斗的卸料门放掉水后关闭卸料门；

步骤a5-2、往混凝土泵的料斗中先加砂浆垫底，再加入纯水泥稀浆泵送数个行程后停泵；

步骤a5-3、往混凝土泵的料斗中加砂浆1.5 m³，开始泵送数个行程后直至料斗中剩余一半砂浆时停止；

步骤a5-4、往混凝土泵的料斗中加混凝土，泵送频率不高于10次/分钟，直至整条泵送管道被混凝土打通完成润管。

9.根据权利要求8所述的一种超高层混凝土施工方法，其特征在于，所述步骤a6中，混凝土的泵送速度通过控制器控制混凝土泵液压系统的压力进行调节，并维持料斗内的混凝土高度不低于搅拌轴；当混凝土供应不足时，降低泵送速度确保管道内的混凝土一直处于流动状态，直至混凝土供应恢复；当混凝土供应中断时，每隔15分钟进行一次正反泵送以防止泵送管道内的混泥土凝结。

10.根据权利要求9所述的一种超高层混凝土施工方法，其特征在于，所述步骤a7中采用“水气联洗”清洗管道，包括气洗流程和水洗流程，其中，

气洗流程：通过液压截止阀关闭泵送管道，并在关闭处将泵送管道转接至料斗或搅拌车处进行混泥土回收；把浸透水的清洗球塞进气洗接头，所述气洗接头的一端连接有空压机、另一端连接布料机或水平管；启动空压机使压缩空气的压力缓慢增加至一定值，能够维持混凝土自上而下顺利排出泵送管道并回收；

水洗流程：拆除气洗接头和空压机，恢复泵送管道路线；将布料机软管接至回水管管口；启动混凝土泵，自下而上水洗管道内，使得废水经回水管排入到沉淀池中。

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