迪拜塔混凝土施工方案 （世界最新的混凝土泵泵送高度记录—601m）

图1 在阿联酋迪拜塔(Burj Dubai Tower) 极为专业的超高层混凝土泵送一般是在 晚上进行的。

阿联酋迪拜塔高度将超过800m，该塔的核心筒于2005年年初开始施工，安装3台普茨迈斯特混凝土泵、1套复杂的输送管道系统和4个固定布料杆和性能特殊的混凝土。由于施工的快速进展，大厦越高建筑结构越窄，4个固定式布料杆中的3个和1台拖泵被拆除。普茨迈斯特的这些设备在工程建设中经受住了考验，并发挥了巨大的作用。

图2 普茨迈斯特泵送组、混凝土接收区的管道安装和3个清洗系统。

1 准备测试

阿联酋迪拜塔的混凝土供应商和泵送的服务商Unimix 公司基于对普茨迈斯特公司技术水平和可靠性的充分信任，决定委托普茨迈斯特公司供应和安装拖泵和布料杆系统。通过早期的拖泵测试，普茨迈斯特公司已经确定用泵送高度超过600m的混凝土拖泵和混凝土输送管，其出口排量为30m³/h。为了稳定，该大厦的顶部将从156 层开始使用轻型钢结构，混凝土楼板将浇注到高度在611m 的第160 层。

1.1 超高层建筑的拖泵输送模拟

2005年年初，普茨迈斯特在德国总部和迪拜的施工现场作了充分的准备并配备相应的人员，对拖泵和输送管线进行了一系列全面的测试。测试的目的是根据混凝土在输送管线中模拟的压力以及混凝土的摩擦并将其转化为超高层建筑的泵送系统。测试使用的拖泵型号为BSA14000 HP-D 超高层建筑用拖泵和DN125 ZX 输送管线。同时，核心筒和3个裙楼的基础底板是由不同长度臂架的泵车施工的。7000m³的核心筒基础是由200根φ1.5m 的混凝土桩，裙楼是由φ0.9m 的650 根桩支撑的。桩的深度达到55m，大厦的底板混凝土为45000m³。

图3 测试阶段铺设的几百米的输送管

1.2 超高压混凝土泵

普茨迈斯特公司初期已经确定了要开发的新超高压混凝土泵的细节。该泵机必须在2005 年夏天制造完成并交付，用于即将开始的超高层建筑混凝土输送。BSA 14000 SHP-D 超高压混凝土泵，包括在框架和料斗在内的组件都得到了加强以承受巨大的压力。普茨迈斯特还调整了S阀和S阀轴承的预期压强。BSA 14000 SHP-D本身既具备特别高效的过滤系统，普茨迈斯特的工程师又改进了混凝土泵的液压驱动系统，无杆腔运行时混凝土压强和液压系统的油压比小于i=1。此传动比例使高性能的泵机可实现超过40MPa 的混凝土压强。

图4 阿联酋迪拜塔的平面图，包括了平台、3个翼楼和中央建筑核心筒

2 混凝土强度等级与碎石最大粒径

2.1 要求

为了尽量降低楼板和承重墙的尺寸，承受随着高度的增加而上升的荷载，这个超高层建筑的施工现场只使用高强度的混凝土。根据原来的计划，各高度的混凝土强度级别如下：基础墙壁C80A，碎石最大粒径为20mm；高度为95m的第26层以下墙壁C80A碎石最大粒径为20mm；高度为452m的第126层以下墙壁C80，碎石最大粒径14mm；高度为570m的第154层以下墙壁C60，所有楼层的楼板混凝土均为C50。尽管碎石最大粒径为20mm 的C80A级混凝土原来仅用于高度在95m 的第26 层以下的结构，但该混凝土被泵送到352m 的高度第100 层(坍落度为50cm，水灰比0.3)，此高度使用此材料的情况下，有杆腔运行时，当混凝土的排量为30m³/h，混凝土压强仅为15MPa。

2.2 成本节省

对不同高度的混凝土等级设计中，根据高度确定不同的碎石粒径，一方面可以满足混凝土泵送到300m 以上，另一方面，则降低了成本。因为相对于最大颗粒尺寸14mm 的混凝土来说，最大颗粒尺寸20mm 的混凝土需要的水泥和细沙要少的多。

图5 在夜间工作中的一台BSA超高压混凝土泵

图6 测试混凝土强度

3 混凝土质量的保证

在混凝土搅拌厂中每一批混凝土的生产都接受监控并做有记录。在混凝土运输和泵送前，定期检查混凝土的温度和流动性，并制作试块检查混凝土强度。此外，现场的管理者为确定混凝土凝固和收缩指标进行取芯。每次泵送时每根输送管中都泵送有2m3的泵送辅助剂，辅助剂是在大厦上的一个容器中收集，然后用塔机吊到地面上。模板的精确定位是通过卫星定位系统完成的，这意味着垂直偏差只有几毫米。在10～12h 后，模板打开；24h 后，拆除模板。每3～4 天完成一层大厦核心筒和楼板。由于外界温度高，混凝土一般是在傍晚或晚上浇注的，但温度计常常还是显示将近40℃。因为混凝土浇注时的温度最高只能是35℃，骨料在配置成混凝土之前在混凝土厂中经过了冷却，且一部分的水换成了冰( 碎冰片) 。这意味着混凝土供应商Unimix 即使在夏天也能够以27～28℃左右的温度将混凝土运输到阿联酋迪拜塔施工现场。

图7 坍落度试验

图8 定期测量混凝土温度

图9 一部分用于拌制混凝土的水换成了冰

4 混凝土输送管线系统

为阿联酋迪拜塔设计泵送高度很高的混凝土泵仅仅是普茨迈斯特公司的任务之一，另一个特别的挑战是输送管线系统的耐磨性能、耐高压以及管线的走向和在建筑结构中的固定。对于楼板的混凝土浇注，Unimix运用普茨迈斯特标准的固定式混凝土泵和标准的ZX 输送管DN125。该设备将大部分强度C50的混凝土泵送至452m 的高度。同样的BSA 14000 HP D混凝土泵，曾在系列泵送测试中使用。根据现场的情况，几乎在整个泵送高度上都装配了内径150mm 的泵管，用于泵送特别高强度的混凝土。只有在最高的10 层楼安装了普茨迈斯特ZX输送管DN125 ，此管道可以承受13MPa 的压强。

图10 2条主管道可以在数次移动后转变成4个竖管

4.1 粗管道的特点

在每小时输出相同的情况下，改变管道的横截面对流量、耐磨性、压强和混凝土在管道中停留的时间有直接影响。与φ125mm的输出管道相比，φ150mm管道的截面积增大了约44%。这会造成压强下降近25%，磨损也会相应下降。但随着流量下降，混凝土停留在管道中的时间会增加。当设计具体的混凝土规划时必须考虑更长的流动时间。当预期泵送高度为611m时，混凝土在150mm 输送管中停留的时间大约为40min。除了钻孔桩和基础底板的45000m³混凝土外，还为平台、3个翼楼和塔楼的建设计算了大约26万m³ 的混凝土。鉴于大量的混凝土需求，为了尽量减小输送管道在自然摩擦下的磨损，普茨迈斯特提供特长寿命的混凝土输送管，管壁厚度11mm，并通过超声测量定期监

测管道的壁厚。

4.2 混凝土输送管的支撑

在进行混凝土浇注过程中，管道是满的，要支持垂直输送管的重量，每根输送管在转向垂直输送管后必须由大型支座支撑。这些U形的安装支撑被焊在重型钢板上，钢板被浇注在墙中，支撑各竖管的重量。在泵送高度为611m 的情况下，管道的重量是非常大的。主管道加上混凝土的重量超过55t，每节3m管道由两层楼之间的楼板固定装置固定，在垂直方向上自由移动而不能在水平方向移动。

图11 起吊重达55t的管道系统的装置

4.3 混凝土输送管的更换

要更换个别的输送管可用普茨迈斯特开发的专用起重设备，该起重设备包括一个特制套管和顶升装置。两个地脚螺栓穿过楼板并受到楼板的支撑，整个上部的管道由液压缸提升，下部的泵管就可以更换了。

图12 管道交换草图

4.4 无配重的固定式布料杆

混凝土输送管最初连接到4个固定的普茨迈斯特布料杆。其中3条输送管连接到进行塔楼翼混凝土浇注的MX28-4型布料杆。MX28-4T布料杆固定在自升式滑模的平台(Doka)上，并安装在16m高的管状柱上。这3个布料杆在单个塔楼翼的墙壁完成后陆续拆除并分3个部分，包括布料臂、带有分离的A臂的吊臂平台和管状支柱，通过起重机放在0号层。到高度在585m 的第155层的中央大厦核心的混凝土浇注由第4个32m伸展范围的MX 固定布料杆施工。MX32-4T设置在20m 高的管状柱上并安装在轴中Doka 墙模工程上。每层的爬升流程都是分几步液压完成的。在客户的要求下，4个无配重MX布料杆都由普茨迈斯特公司提供。现场管理者已经对此做出要求，固定式布料杆不能带配重，否则影响起重机的工作。建筑核心的顶部156层是钢结构，现在滑模工程和最后的固定式布料杆已经拆除。剩下楼板的混凝土浇注由水平铺设的管道和软管完成。

（作者 刘慧彬 《建筑机械》2008.03）