钢管混凝土拱桥泵送堵管的原因分析及预防措施

钢管混凝土拱桥泵送堵管的原因分析及预防措施研究

王平

摘 要：论文对钢管混凝土泵送施工堵管问题的进行研究，从由于操作不当、管道连接原因、混凝土或砂浆的离析、局部漏浆、非合格的泵送混凝土、砂浆量太少或配合比不合格、气温变化等七个方面，分析了泵送堵管的原因，提出了施工中预防堵管的措施。

为同类混凝土的施工提供借鉴。

关键词：钢管混凝土 施工工艺 堵管

钢管拱结构在钢管吊装安装完毕后，一般采用泵送顶升法进行管内混凝土的灌注施工。泵送顶升法是在钢管拱脚部接近地面适当位置处开压注孔并将设有闸阀的钢管进料口与泵管相连，延拱轴线在钢管顶部设若干个排气孔，混凝土在泵压力作用下，由下而上顶升，靠自重挤压密实充填管腔，与钢管共同工作。内注混凝土的质量直接影响主拱结构的受力性能，其强度、性能与施工质量将会直接影响整个拱结构的受力性能。钢管内部混凝土质量对工程结构安全影响很大，稍有不慎，就会出现质量事故，造成泵送困难，内有空气，不饱满，混凝土和钢管间有收缩空隙及承载能力下降等问题。本文结合具体的工程实例（临汾鼓楼西汾河大桥）， 针对混凝土的泵送施工通常会出现的泵送困难、堵管等情况，分析混凝土泵送堵管的原因并提出相关的预防措施。

一、由于操作不当造成的堵管

由于人为操作不当导致泵送堵管主要的原因如下：

(1) 操作人员精力不集中

输送泵操作人员在泵送施工中应精力集中，时刻注意泵送压力表的读数，一旦发现压力表读数突然增大，应立即反泵2～3个行程，再正泵，堵管即可排除。若已经进行了反泵(正泵几个操作循环，仍未排除堵管，应及时拆管清洗，否则将使堵管更加严重。

(2) 泵送速度选择不当

泵送时，速度的选择很关键，操作人员不能一味地图快，有时欲速则不达。首次泵送时，由于管道阻力较大，此时应低速泵送，泵送正常后，可适当提高泵送速度。当出现堵管征兆或某一车混凝土的塌落度较小时，应低速泵送，将堵管消灭在萌芽状态。

(3) 余料量控制不适当

泵送时，操作人员须随时观察料斗中的余料，余料不得低于搅拌轴，如果余料太少，极易吸入空气，导致堵管。料斗中的料也不能堆得太多，应低于防护栏，以便于及时清理粗骨料和超大骨料。

(4) 混凝土的塌落度过小时采取措施不当

当发现有一斗混凝土的塌落度很小，无法泵送时，应及时将混凝土从料斗底部放掉，若贪图省事，强行泵送极易造成堵管。切忌在料斗中加水搅拌。

(5) 停机时间过长

停机期间，应每隔5～10min（具体时间视当日气温、混凝土塌落度、混凝土初凝时间而定）开泵一次，以防堵管。对于停机时间过长，已初凝的混凝土，不宜继续泵送。

(6) 管道未清洗干净

上次泵送完毕，管道未清洗干净，会造成下一次泵送时堵管。所以每次泵送完毕一定要按照操作规程将输送管道清洗干净。

二、管道连接原因导致的堵管

管道接法错误很容易导致堵管，为了防止管道错接，接管时应遵循以下原则：

(1) 管道布置时应按最短距离、最少弯头和最大弯头来布管，尽量减小输送阻力，也就减少了堵管的可能性。

(2) 泵出口锥管处，不许直接接弯管，至少应接入5m以上直管后，再接弯管。

(3) 垂直向下的管路，出口处应装设防离析装置，预防堵管。

(4) 高层泵送时，水平管路的长度一般应不小于垂直管路长度的15％，且应在水平管路中接入管路截止阀。停机时间超过5min时，应关闭截止阀，防止混凝土倒流，导致堵管。由水平转垂直时的90°弯管，弯曲半径应大于500mm。

三、混凝土或砂浆的离析导致的堵管

混凝土或砂浆遇水时，极易造成离析。有时在泵送砂浆时，便发生堵管现象，就是因为砂浆与管道中的水直接接触后，砂浆离析而引起的，预防办法是：泵前用水湿润管道后，从管道的最低点将管道接头松开，将余水全部放掉，或者在泵水之后，泵送砂浆之前，放入一海绵球，将砂浆与水分开。

泵送完毕清洗管道时，也要放入一海绵球，将水与混凝土分开，否则极易造成堵管。

四、局部漏浆造成的堵管

由于砂浆泄漏掉，一方面影响混凝土的质量，另一方面漏浆后，将导致混凝土的塌落度减小和泵送压力的损失，从而导致堵管。漏浆的原因主要有以下几种：

(1) 输送管道接头密封不严，管卡松动或密封圈损坏而漏浆。此时应紧固管卡或更换密封圈。

(2) 混凝土活塞磨损严重，操作人员应经常观察泵车活塞是否已经磨损，如磨损应及时更换活塞，否则将因漏浆和压力损失而导致堵管，同时还会加剧活塞和输送缸的磨损。

五、非合格的泵送混凝土导致的堵管

用于泵送的混凝土必须符合泵送混凝土的要求，并不是所有的混凝土都可以拿来泵送，非合格的泵送混凝土将加剧泵机的磨损，并经常出现堵管、爆管等现象。

(1) 混凝土塌落度过大或过小

混凝土塌落度的大小直接反映了混凝土流动性的好坏，混凝土的输送阻力随着塌落度的增加而减小。泵送混凝土的塌落度一般在8～18cm范围内，对于长距离和大高度的泵送一般需严格控制在15cm左右。塌落度过小，会增大输送压力，加剧设备磨损，并导致堵管。塌落度过大，高压下混凝土易离析而造成堵管。

(2) 含砂率过小、粗骨料级配不合理

细骨料按来源可分为：河砂、人工砂（即机制砂）、海砂、山砂，其中河砂的可泵性最好，机制砂的可泵性最差。细骨料按粒径可分为：粗砂、中砂、细砂，其中中砂的可泵性最好；粗骨料按形状可分为：卵石、碎石。卵石的可泵性好于碎石。骨料的最大粒径与输送管道的最小口径也有关系，卵石的最大粒径应小于1/3口径，碎石的最大粒径应小于1/4口径，否则也易引起堵管；由于材料的不同，细骨料的含量（即含砂率）、粗骨料的级配都存在一个最佳值。通常情况下，含砂率不宜太低，应大于40%，大粒径粗骨料的含量不宜过高。合理地选择含砂率和确定骨料级配，对提高混凝土的泵送性能和预防堵管至关重要；水泥用量过少或过多，水泥在泵送混凝土中，起胶结作用和润滑作用，同时水泥具有良好的保水性能，使混凝土在泵送过程中不易泌水，水泥的用量也存在一个最佳值，若水泥用量过少，将严重影响混凝土的吸入性能，同时使泵送阻力增加，混凝土的保水性变差，容易泌水、离析和发生堵管。一般情况下每立方米混凝土中水泥的含量应大于320kg，但也不能过大，水泥用量过大，将会增加混凝土的粘性，从而造成输送阻力的增加；另外水泥用量与骨料的形状也有关系，骨料的表面积越大，需要包裹的水泥浆也应该越多，相应地水泥的含量就越大。因此，合理地确定水泥的用量，对提高混凝土的可泵性，预防堵管也很重要。

(3) 外加剂的选用不合理

外加剂的种类很多，如：加气剂、减水剂、超塑化剂、缓凝剂、泵送剂等，根据混凝土的强度要求和水泥的品种，合理地选择外加剂，对提高混凝土的泵送性能起到很重要的作用。不合理的外加剂将使混凝土的可泵性和流动性变差，从而导致堵管。

六、砂浆量太少或配合比不合格导致的堵管

(1) 砂浆用量太少

因为首次泵送时，搅拌主机、混凝土输送车搅拌罐、料斗、管道等都要吸收一部分砂浆，如果砂浆用量太少，将导致部分输送管道没有得到润滑，从而导致堵管。正确的砂浆用量应按每200m 管道约需0.5m3砂浆计算，搅拌主机、料斗、混凝土输送车搅拌罐等约需0.2m3左右的砂浆。因此泵送前一定要计算好砂浆的用量。砂浆太少易堵管，砂浆太多将影响混凝土的质量或造成不必要的浪费。

(2) 砂浆配合比不合格

砂浆的配合比也很关键。当管道长度低于150m时，用1:2的水泥砂浆（1份水泥/2份砂浆）；当管道长度大于150m时，用1:1 的水泥砂浆（1份水泥/1份砂浆），水泥用量太少也会造成堵管。

七、气温变化导致的堵管

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，因此在管道上应加盖湿草袋或其他降温用品。冬季应采取保温措施，确保混凝土的温度。

八、结语

钢管混凝土拱桥拱管内混凝土泵送施工是现场广泛采用的一种施工方法，本文对混凝土泵送施工中堵管问题进行了系统研究，从操作不当、管道连接原因、混凝土或砂浆的离析、局部漏浆、非合格的泵送混凝土、砂浆量太少或配合比不合格、气温变化等七个方面，分析了泵送堵管的原因，提出了施工中预防堵管的措施。本文研究成果，对其它钢管混凝土结构的施工，具有一定的借鉴作用。

参考文献

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