百米深坑長距離大落差溜管

輸送混凝土工藝研究

創(chuàng)新型百米深坑長距離大落差溜管創(chuàng)新型1目

錄一、工程簡介二、小組概況三、選題理由四、設定目標五、方案比選六、制定對策七、對策實施八、效果檢查

九、標準化

十、總結及下一步打算目錄一、工程簡介六、制定對策2一、工程簡介地理概況----位于湖南省長沙、株洲、湘潭三市中心地帶。一、工程簡介地理概況----位于湖南省長沙、株洲、湘潭三市中3深100mA區(qū)C區(qū)一、工程簡介

地理概況----利用廢棄采石礦坑為基地進行建造，項目用地呈

不規(guī)則多邊形狀，地形復雜，地勢豐富。地塊長約440m，寬約

350m，坑面面積約為18萬m2，地塊最大高差近100m。

B區(qū)

寬350m深100mA區(qū)C區(qū)一、工程簡介4一、工程簡介結構概況----大跨高墩重載巨型鋼混組合結構

豎向支撐由50根墩柱和18道剪力墻組成，墩柱最大直徑4.3米

，

最大高度為60m。混凝土平臺長220米，寬175米，位于絕對標高

+16m

處

，

面積約3萬平米。屋蓋為鋼結構，長240米，寬164米，面積3萬平米，總用鋼量1.8萬噸。一、工程簡介結構概況----大跨高墩重載巨型鋼混組合結構 豎5

基礎及墻柱混凝土等級為C60P10，方量為28000m3，連系梁混

凝

土

等

級C40P10，方量為6100m3。

本工程由中建五局第三建設有限公司施工。一、工程簡介

16m平臺下混凝土等級及方量 基礎及墻柱一、工程簡介6小組名稱中建五局第三建設有限公司湘江歡樂城-冰雪世界QC小組注冊號CSCEC5B3-QC-2015-04組建時間2015.6培訓情況人均50小時課題名稱百米深坑大落差溜管輸送混凝土工藝研究課題注冊號CSCEC5B3-2015-06-01課題類型創(chuàng)新型組長（小組成員）吳智（10人）活動時間2015.06.01~2016.03.30活動次數12二、QC小組概況

1、QC小組簡介制表人：吳智制表時間：2015年06月01日小組名稱中建五局第三建設有限公司湘注冊號CSCEC5B3組建7姓名性別學歷職務組內職責組內分工吳智男本科技術總工制訂并組織活動方案與成果評審全面負責倪賽雄男本科項目經理實施QC小組重大決策策劃組織趙金國男本科執(zhí)行經理按照方案具體組織策劃組織實施崔令男本科質量總監(jiān)執(zhí)行情況與執(zhí)行效果檢查組織實施陳昊男碩士技術副總工在對策實施過程中找出最佳方法組織實施黃虎男本科技術副總工質量檢驗、統(tǒng)計與信息反饋等現場管理郭朋鑫男博士技術部部長對試驗數據記錄分析具體實施李璐女碩士技術部副部長技術資料收集具體實施張杰男本科施工員現場組織實施具體實施胡嘉盾男本科試驗員協(xié)助試驗實施現場試驗小組成員掌握QC情況：小組成員平均接受QC知識50小時以上，TQC培訓全部合格二.小組概況

2、QC小組成員制表人：吳智制表時間：2015年06月01日姓名性別學歷職務組內職責組內分工吳智男本科技術總工制訂并組織8三、選題理由

1、從坑頂至坑底只有一條干道通行、干道坡陡、路窄、彎急，混凝土運輸車不能滿載通行，降低了車輛運輸效率，目前混凝土日車輛運輸最大量不超過600m3。雨天路面濕滑，重車行駛存在安全隱患。三、選題理由 1、從坑頂至坑底只有一條干道通行、干道坡陡、路9三、選題理由

2、根據工期節(jié)點要求在某日混凝土澆筑方量達到1230m3，車輛運輸無法滿足混凝土連續(xù)澆筑量要求。

3、通過查新、調查和專家咨詢，目前國內尚未有百米深坑長距離大落差管道輸送混凝土工藝先例可鑒。這為本項目勢奪魯班獎，開展優(yōu)質QC課題提供很好活動平臺。三、選題理由 3、通過查新、調查和專家咨詢，目前國內尚未有百10

項目部決定以

“保障質量，安全施工，確保履約，科技創(chuàng)獎”為目標，

結合項目現場情況、以百米深坑長距離大落差溜管輸送混凝土工藝為研究目的，積極開展QC

小組活動。三、選題理由

僅一條下

坑道路坡陡、彎急、路窄道路運輸

繁忙日澆筑方

量大 項目部決定以“保障質量，安全施工，確保履約，科技三、選題11定量目標：保證通過管道輸送混凝土日方量達700m3，確保混凝土經管道輸送后工作性能完好，滿足施工需求。四、設定目標1、目標確認

定性目標：通過方案比對分析、科

學論證，探索出合理的混凝土管道

輸送方案，確保優(yōu)質高效地完成百

米深坑混凝土管道輸送施工。定量目標：保證通過管道輸送混凝四、設定目標12存在問題解決措施坑底施工區(qū)域深達100m，下坑底環(huán)坑道路長達739m，若從上往下沿道路布設泵送管道施工，由于泵管過長，堵管風險大。設置水平或豎向彎頭延緩泵送管道輸送混凝土速度。從坑頂至坑底只有一條干道通行，且坡陡路窄，攪拌車向下行駛會影響材料進出，并降低運輸效率。減少混凝土運輸車輛下坑，少占下坑通道；多采用管道輸送混凝土，利用巖壁和道路防撞墩布設管道少占道路空間。百米深坑通過管道輸送混凝土工藝無先例可循，需要通過多次試驗進行論證，需要大量人力、物力支持。①湘江歡樂城-冰雪世界工程為湖南省重點工程，業(yè)主、監(jiān)理、混凝土公司等單位給予了足夠的重視，在各方面都給予大力支持和幫助。②公司確保本項目魯班獎，爭創(chuàng)國家科技進步獎，并為該項課題提供了10萬專項科研經費支持，基本能滿足活動所需的預算經費。③公司為項目配備博士、碩士等高學歷技術力量組成優(yōu)秀團隊，具有很強創(chuàng)新能力，同時聘請高校教授為專家顧問。四、設定目標2、可行性分析制表人：郭朋鑫制表時間：2015年06月10日存在問題解決措施坑底施工區(qū)域深達100m，下坑底環(huán)設置水平或13成員集中討論五、方案比選

1、提出各種方案

QC小組自2015年6月1日成

立開始，便針對該課題開展了

多項學習活動，查找資料、借

鑒向下混凝土輸送經驗、咨詢

專家等，并采用頭腦風暴法集

中展開討論，得出了較為突出

的施工方案并逐一對各項方案

進行試驗，根據試驗結果獲得

最優(yōu)方案。成員集中討論五、方案比選14

先后邀請國內工程院肖緒文、周緒紅院士、華東院設計大師汪大綏指導本項目混凝土輸送等課題討論。 先后邀請國內工程院肖緒文15序號方案描述機械設備創(chuàng)新性適用性缺點成本結論1一泵布置直管到底沿下坑道路鋪設高壓泵管至坑底主體施工區(qū)，采用混凝土墩及鋼支架固定。高壓輸送泵及泵管傳統(tǒng)改進沿下坑道路易于布管1、管道長，安拆及維護工作量大。2、接頭多，接頭處因密封圈損壞易漏水，導致混凝土坍落度損失過大。3、易因砼自流造成堵管。經濟性較差不選2一泵到底，設水平及豎向彎頭沿下坑道路鋪設高壓泵管至坑底主體施工區(qū)，采用混凝土墩及鋼支架固定，間隔20m設置水平或豎向彎頭高壓輸送泵及泵管新出沿下坑道路易于布管1、管道長，安拆及維護工作量大。2、接頭多，接頭處因密封圈損壞易漏水，導致混凝土坍落度損失過大。經濟性較差試驗比選3沿梯級邊坡布管向下泵送在A區(qū)沿梯級邊坡曲折向下布置高壓輸送泵及泵管新出泵管線路段1、巖壁陡峭，布管及維護難度大。2、坑底場地有限，無法按規(guī)范布置水平管。3、易因砼自流造成堵管。經濟性較好不選五、方案比選2、方案介紹序方案描述機械設創(chuàng)新適用性缺點成本結論1一泵布沿下坑道路鋪高16序號方案描述機械設備創(chuàng)新性適用性缺點成本結論4長距離大落差溜管輸送溜管向下輸送商品混凝土→混凝土運輸車運送混凝土至坑底堆場輸送泵停靠處（含二次攪拌）→水平及向上泵送至施工區(qū)域鋼管、普通泵及泵管新出1、輸送管道結構簡單。2、工藝流程操作簡單，不堵管。3、設備造價及使用成本低。普通混凝土易離析，需改善混凝土配比，并進行二次攪拌經濟性較好試驗比選五、方案比選

2、方案介紹制表人：陳昊制表時間：2015年08月25日序方案描述機械創(chuàng)新適用性缺點成本結論4長距離溜管向下輸送商品17五、方案比選

方案一：一泵布置直管到底

2015年7月10日在下基坑道路拐彎處設置混凝土拖泵，沿下坑道路鋪設高壓泵管至坑底基礎施工區(qū)，泵管最長距離為739m，導致堵管、爆管，接頭處損壞。五、方案比選 2015年7月10日在下基坑道路拐彎處設置混凝18五、方案比選

方案二：一泵到底，設水平及豎向彎頭

2015年7月25日一泵到底，設水平及豎向彎頭試驗方案，并邀請三一重工、中聯(lián)重科泵送專家現場指導，間隔20m設置水平及豎向彎頭，從試驗結果看，并不能解決堵管、爆管，接頭處損壞的問題。五、方案比選 2015年7月25日一泵到底，設水平及豎向彎頭19五、方案比選

方案三：沿梯級邊坡布管向下泵送

2015年7月30日提出沿梯級邊坡布管向下泵送方案，因下述因素否決該方案：

①坑壁向下存在2個垂直段，巖壁陡峭，布管及維護難度大。

②根據《混凝土泵送施工技術規(guī)程》（JGJT

10-2011）第5.2.4條規(guī)定：傾斜或垂直向下泵送施工時，且高差大于20m時，應在傾斜或垂直管下端設置彎管或水平管，彎管和水平管折算長度不宜小于1.5倍高差。該方案2個垂直管的高度總和為51m，根據規(guī)定，坑底水平管的長度至少需大于76.5m，由于坑底場地有限，無法滿足要求。

③該區(qū)須進行爆破，不具備布管條件。五、方案比選 2015年7月30日提出沿梯級邊坡布管向下泵送20五、方案比選

方案四：長距離大落差溜管輸送

邀請湖大土木學院教授現場指導

2015年8月10日邀請湖大土木學院教授現場指導，確定長距離大落差溜管輸送方案。

1、輸送管道結構簡單。

2、工藝流程操作簡單，不易堵管。

3、設備造價及使用成本低。

4、混凝土易離析，需二次攪拌。五、方案比選 邀請湖大土木學院教授現場指導21五、方案比選

2、影響管道輸送混凝土因素分析制表人：胡嘉盾制表時間：2015年09月05日五、方案比選制表人：胡嘉盾制表時間：2015年09月05日22序號工藝性質方案經濟性施工效率安全性環(huán)保性能評價系數XQSE1傳統(tǒng)改進一泵到底，不設水平及豎向彎頭12111.302新出一泵到底，設水平及豎向彎頭21211.553新出沿梯級護坡布管向下泵送34223.004新出溜管+常規(guī)泵送44243.70五、方案比選

3、確定最佳方案制表人：黃虎制表時間：2015年08月30日

每項得分最高為4分，最低為1分。對四種方案進行功能系數評價：

評價系數=X×0.4+Q×0.3+S×0.15+E×0.15通過上述對比評價，本小組決定采用“長距離大落差溜管輸送混凝土”工藝。序工藝方案經濟施工安全環(huán)保評價XQSE1傳統(tǒng)一泵到底，不設水23序號需解決的問題相應對策備注1長距離大落差溜管輸送工藝流程討論制定，試驗調整2溜管安設位置現場踏勘要求場地寬闊，地形適合安管3緩沖裝置及措施試驗確定4混凝土基準配比試驗確定防止混凝土經溜管輸送后發(fā)生離析5保濕措施灑水、土工布包裹6巖壁固定裝置角鋼架子、植筋7人行檢修通道8混凝土工作性能檢測現場及質監(jiān)站試驗制表人：陳昊制表時間：2015年09月05日六、提出問題，制定對策

1、提出問題序需解決的問題相應對策備注1長距離大落差溜管輸送討論制定，試24序號項目對策目標措施地點時間執(zhí)行人1溜管裝置的設計參考地勘報告與實際結合確定設計溜管、受料斗、人行檢修通道、保濕緩沖裝置1、收集文獻及資料項目部2015年9月10日吳智陳昊黃虎郭朋鑫2、邀請設計、地勘專家給予技術指導項目部會議室2溜管裝置的施工結合地形確定溜管的固定形式確保溜管裝置安全可靠1、選取經驗豐富、技術嫻熟的操作員，施工前運用BIM技術進行三維交底項目部會議室2015年9月20日趙金國張杰胡嘉盾李璐2、現場放樣確定溜管裝置具體線路施工現場六、提出問題，制定對策2、制定對策序項目對策目標措施地點時間執(zhí)行人1溜管裝參考地勘設計溜管、受25序號項目對策目標措施地點時間執(zhí)行人3溜管輸送混凝土試驗人員分工明確、材料組織到位，操作步驟合理確保得到現場溜管輸送混凝土的數據，為配合比的優(yōu)化提供數據支撐1、試驗前，對試驗人員技術交底，確保熟悉試驗流程項目部會議室2015年9月30日陳昊郭朋鑫張杰胡嘉盾2、溜送試驗前、后做好混凝土試塊、混凝土塌落度擴展度測試，觀察混凝土的離析狀態(tài)施工現場4混凝土配合比的優(yōu)化分析常規(guī)混凝土工作性能損失原因，實驗室調試配合比，現場試驗論證提高混凝土的抗離析性，確保工作性能不損失1、邀請湖南大學土木學院教授、長沙建研院專家進行指導項目部會議室2015年10月15日陳昊李璐崔令胡嘉盾2、選取經驗豐富、技術嫻熟的操作員，進行實驗室配合比的反復調整中建西部建設湖南分公司3、通過現場溜管試驗不斷驗證實驗室的配合比施工現場六、提出問題，制定對策

2、制定對策制表人：陳昊制表時間：2015年09月05日序項目對策目標措施地點時間執(zhí)行人3溜管人員分工明確保得到1、26七、對策實施1、工藝流程施工準備搭設腳手架清理巖壁鋼筋錨桿施工

溜管加工、吊裝

拆除腳手架混凝土配合比設計保濕噴水管安裝管道包裹土工布噴水管噴水保濕焊接支撐角鋼和鋼爬梯

U型抱箍固定溜管

進出口料斗焊接安裝溜管末端緩沖裝置安裝

使用準備及試運行

進口料斗下料

開啟進口料斗閥門

開啟出口料斗閥門，

確保斗內砼留存1/3是否繼續(xù)

使用清洗溜管是否

是砼經緩沖裝置溜至坑

底攪拌罐二次攪拌

泵送至施工區(qū)域七、對策實施1、工藝流程施工準備搭設腳手架清理巖壁鋼筋錨桿施27確定溜管裝置形式七、對策實施

2、對策一：參考地勘報告，與實際結合，

勘報告與實際結合

實施負責人：吳智、陳昊、黃虎、倪賽雄

具體措施：①收集文獻及資料；②邀請設計、地勘專家給予技術指導。

開會討論確定溜管工藝裝置組成，主要為溜管、受料斗、人行檢修通道、保濕緩沖裝置。確定溜管裝置形式七、對策實施 開會討論確定溜管工藝28七、對策實施

3、對策二：結合地形確定溜管固定形式

實施負責人：趙金國、張杰、胡嘉盾、李

璐

具體措施：①選取經驗豐富、技術嫻熟的操作員，施工前運用BIM技術進行三維交底；

②現場放樣確定溜管裝置具體線路。溜管施工現場圖片

通過采取此對策，確保溜管固定裝置安全可靠。七、對策實施溜管施工現場圖片 通過采取此對策，確保29確定沖抓節(jié)點七、對策實施

4、對策三：明確人員分工、試驗操作步驟

實施負責人：黃虎、崔令、張杰、胡嘉盾

具體措施：試驗前，對試驗人員進行技術交底，確保掌握試驗流程。

實施效果：通過采取此對策，保證溜送試驗順利進行，試驗操作規(guī)范。

5、對策四：確定最優(yōu)配合比

實施負責人：倪賽雄、李

璐、張杰、崔令

具體措施：①邀請湖南大學土木學院教授、長沙建研院專家進行指導；

②選取經驗豐富、技術嫻熟的操作員，進行實驗室配合比的反復調整；

③通過現場溜管試驗不斷驗證實驗室的配合比。湖南大學土木專家現

場指導溜管試驗確定沖抓節(jié)點七、對策實施湖南大學土木專家現30卵石水泥粉煤灰Ⅱ礦粉碎石標號膨脹劑中砂5~31.5mm水外加劑P.O42.5級Ⅱ級S955~25mm5~31.5mmC60P10420607567779—87414512.4C40P102906565507751000—15510.4七、對策實施

5、對策四：確定最優(yōu)配合比

（1）常規(guī)混凝土配合比驗證

常規(guī)混凝土基準配合比(kg/m3)溜送前常規(guī)C60P10溜送后常規(guī)C60P10制表人：李璐制表時間：2015年09月30日卵石C60P10420607567779—87414512.31標號入溜管性能出溜管性能性能指標擴展度mmmm倒坍時間ss粘聚性保水性擴展度mmmm倒坍時間ss粘聚性保水性C60P107108良良----差差C40P105405良良----差差七、對策實施溜送前常規(guī)C40P10溜送后常規(guī)C40P10常規(guī)混凝土溜送前后工作性情況制表人：郭朋鑫制表時間：2015年10月05日標號入溜管性能出溜管性能性能指標擴展度倒坍時間粘聚性保水性擴32七、對策實施

常規(guī)混凝土無法滿足工藝要求，原因分析如下：

①

卵石、碎石粒徑偏大，級配不佳，混凝土勻質確定沖抓節(jié)點性不佳。

粒徑5-25碎石級配曲線圖②

C60P10混凝土粘度偏大，粗骨料流動速度明顯快于漿體流動速度，導致離析。③

C40P10混凝土粗骨料采用卵石，使包裹性、粘聚性不佳，抗離散性差。④

未采用砂漿潤管，導致漿體損失。⑤

出溜管攪拌車接料后攪拌時間為30s，須延時。七、對策實施性不佳。 粒徑5-25碎石級配曲線圖33參考地勘報告與實際結合七、對策實施

（2）混凝土配合比優(yōu)化措施確定沖連

節(jié)

配

①

5mm~25mm碎石、5mm~31.5mm卵石改5mm~20mm抓

續(xù)級

點碎石，嚴控針片狀含量及級配，改善混凝土勻質性。

粒徑5-20mm碎石級配曲線圖

②

根據緊密堆積原理，兼顧工作性要求，優(yōu)化調整砂率。采用緊密堆積密度法，5mm~20mm連續(xù)級配碎石，與細度模數2.5的湘江河砂復配，調整砂率。參考地勘報告與實際結合七、對策實施確定沖連節(jié)配 ①5m34水泥粉煤灰Ⅱ碎石專配外加標號礦粉S95膨脹劑中砂水P.O42.5級Ⅱ級5~25mm劑C60P1040080756273292015112.4C40P102808070498059411558.8七、對策實施

（2）混凝土配合比優(yōu)化措施

③

調整膠材體系及外加劑組分，降低C60P10混凝土粘度、改善C40P10粘聚性。

a.調整粘度調節(jié)劑用量，降低C60P10混凝土粘度，減少漿體運動粘滯阻力、改善

C40P10粘聚性改善混凝土粘聚性，提高混凝土抗離析性能。

b.調整混凝土含氣量，保證二次攪拌站后混凝土的和易性及包裹性。

c.增加保坍組分用量，降低混凝土二次攪拌工作性損失。

④

澆筑工藝改進措施

a.采用同配比砂漿潤管。

b.溜管后攪拌站攪拌90s后再卸料。

HPC高性能混凝土基準配合比制表人：陳昊制表時間：2015年10月12日水泥粉煤灰Ⅱ碎石專配外加C60P1040080756273235出溜管攪拌（90s）后性能90s）后標號入溜管性能性能性能指標擴展度mmmm倒坍時間ss粘聚性保水性含氣量擴展度mmmm倒坍時間ss粘聚性保水性C60P107203良好良好2.3%6902.8良好良好C40P105906良好良好2.8%5205.5良好良好七、對策實施溜送試驗高性能混凝土工作性情況高性能C60P10混凝

土入溜管狀態(tài)高性能C60P10混凝

土出溜管狀態(tài)高性能C40P10混凝

土入溜管狀態(tài)高性能C40P10混凝

土出溜管狀態(tài)制表人：黃虎制表時間：2015年10月14日出溜管攪拌（90s）后性能90s）后性能指擴展度倒坍時粘聚性36標號入溜管28d抗?jié)B等級出溜管28d抗?jié)B等級C60P1070.4﹥P1065﹥P10C40P1054.4﹥P1052.9﹥P10七、對策實施

（3）強度檢測滿足設計及施工要求！標號入溜管28d抗?jié)B等級出溜管28d抗?jié)B等級C60P107037入溜管性能要求出溜管性能要求標號倒坍時間倒坍時間含氣量T50（s）和易性擴展度(mm)擴展度(mm)（s）（s）C60P10650～7502～6600～720≤6≤3%2～5和易性良好，無離析泌水C40P10580～7003～7550～650≤7≤4%2～5七、對策實施

6、對策五：確定長距離大落差溜管輸送工藝混凝土工作性評價體系制表人：吳智

（1）混凝土進入溜管前應“水洗+同配比砂漿”潤管。

（2）混凝土出溜管罐車接料后，攪拌時間不低于90S。

（3）混凝土原材料要求詳見相關文章。制表時間：2015年10月14日入溜管性能要求出溜管性能要求C60P10650～7502～638活動前后目標對比柱狀圖制圖人：黃虎制表時間：2016年01月30日活動后735m3目標值活動前無法定量700m3600400200

0800八、效果檢查1、

質量效益

m3

定量目標：從目標對比柱狀圖可以看出，日混凝土通過管道輸送最大量由活動前無法定量到活動后735m3，超出了預定的目標值，小組的活動是成功的。經管道輸送后混凝土工作性能完好，滿足設計及規(guī)范要求，施工進度得到保障。

定性目標：通過溜管試驗已探索出合理的混凝土管道輸送方案，實現高效的百米深坑混凝土管道輸送施工。活動前后目標對比柱狀圖制圖人：黃虎制表時間：2016年01月39百米深坑混凝輸送新工藝獲得專家好評八、效果檢查百米深坑混凝輸送新工藝獲得專家好評八、效果檢查40序號項目內容計算式金額（萬元）1人工費制作溜管、溜管試驗以及四次向下采用泵送方式試驗人工費：技術工300元/天，輔工200元/天5人次×6天×300元/天+8人次×6天×200元/天-1.862材料費制作溜管材料以及四次向下采用泵送方式試驗材料租賃費用/-5.503機械費節(jié)約一臺輸送泵租賃費用1.8萬元/月9個月×2.0萬元/月+18.004其他費用一臺輸送泵功率90kw，每小時約90度電；項目共混凝土34100m3，溜管每小時輸送32.5m3，需要溜送1050小時。目前施工用電1.05元/度1050小時×90度電×1.05元/度+9.925合計20.56備注：”-”為項目投入成本，”+”為項目節(jié)約成本；活動后項目共節(jié)約成本：20.56萬元八、效果檢查

2、

經濟效益

通過此次活動，通過無動力混凝土傳輸方式效率明顯提高，輸送泵利用率降低，

經濟效益計算結果如下：制表人：吳智制表時間：2016年1月30日序項目內容計算式金額1人工費制作溜管、溜管試驗以及四次向下采41八、效果檢查3、

無形效益①社會效益

通過本次活動，不僅解