一、專案概況

大家對這個位於上海的深坑酒店肯定不陌生，這座深坑酒店選址在舊礦場形成的深坑，依附深坑巖壁而建。其中地上2層，地上裙房1層地下室，坑內16層，其中水下永久2層。

位於深坑的酒店，不禁令人眼前一亮，這創意真的讓人非常非常想去睡一晚。但是對於工程建設人員來說卻並不美好，他們面臨著非常多的工程施工難題。首先要解決的就是如何把混凝土向下超深77m保質保量地輸送的問題，這是工程能否順利進行的關鍵。

二、向下超深輸送混凝土的方案比選

酒店選址的深坑近似圓形，上寬下窄，坡度較陡，坡角約80度，其面積約為36800平方米，最深處距地表約77m。而深坑酒店主體結構主要位於坑內，坑底基礎回填混凝土達14000m³，主體結構混凝土達到40431 m³。到底採用什麼施工方法進行施工呢？專案部經過討論想出了三種方案：

方案一：研發一套具有高效緩衝效果的固定泵管，將其固定於崖壁上，採用一泵到底技術輸送混凝土；

方案二：研發一種適宜超深基坑(77m)的溜槽，設置於坑頂與坑底之間，並在溜槽底部設定固定泵的混凝土輸送技術；

方案三：在坑頂設定汽車泵，透過汽車泵—溜槽—固定泵的三級接力技術實現混凝土向下輸送。

1、施工方案一特點分析：

（1）崖壁泵管佈設困難，需進行崖壁爆破處理，泵管固定打設錨杆，需搭設約77m高腳手架；

（2）沿陡峭崖壁易堵管、爆管，一旦堵管或爆管，維修代價大；

（3）不需要在坑底設定固定泵。但坑底結構跨度達到200餘米，固定泵管沿崖壁佈設後，仍需水平泵送。

（4）研製的緩衝泵管對混凝土效能要求高。

2、施工方案二特點分析：

（1）需搭設近77m高、約150m長的溜槽，溜槽支架搭設困難；

（2）溜槽佈置區域無垂直運輸裝置，現場吊裝難度大；

（3）支架搭設完成後，二次調整困難。

（4）混凝土速度易控制，不需要專門進行配合比設計。

3、施工方案三特點分析：

（1）利用坑底幾處-50m平臺位置設定固定泵，減少溜槽搭設高度。僅需搭設13m高的溜槽及支撐溜槽的架體；溜槽設定及架體搭設簡單；

（2）混凝土輸送速度可以透過汽車泵穩定控制；

（3）透過利用幾處-50m平臺，混凝土向下泵送距離小(約27m)，不易發生堵管或爆管的現象；

4、三種施工方案比選：

透過對以上三種方案進行對比分析，我們認為方案三在技術可行性、經濟合理性及工期等方面更具優勢，對此我們把方案三作為最佳方案。

三、施工方案中的關鍵施工技術

1、在施工現場選擇合適的汽車泵、固定泵位置

1）利用天寶三維掃描器TX5，對崖壁進行掃描，得到崖壁點雲模型。

2）透過汽車泵BIM模型結合崖壁模型選擇泵車最佳佈置點，既北側-50m平臺上方，可避開泵管與崖壁碰撞處實現爆破量=0，且斷面較規則可作為溜槽搭設位置；

2、汽車泵、固定泵選型

透過攪拌站技術人員共同調查上海市場可知，上海市場汽車泵臂長最長為66m，但相對66m較為普遍的為62m汽車泵，且62m汽車泵較為穩定，且可以按時供應，經協商提前2天預約即可，最後與攪拌站技術人員選定的汽車泵為SY5502THB 62E，達到目標要求。

按照《混凝土泵送施工技術規程》JGJ/T-2011[1]，當傾斜或垂直向下泵送施工時，高差大於20m時，應在傾斜或垂直管下端設定彎管或水平管，彎管和水平管折算長度不宜小於1.5倍的高差。根據現場向下深度27m，水平泵送長達200m，經計算選用，超高壓混凝土輸送泵HBT803-1818-DRRR。

3、溜槽設計方案

1）透過選定的三級接力輸送位置，利用結合三維鐳射掃描的BIM技術來確定汽車泵向坑內下伸的長度，依據計算結果，汽車泵能下伸37m。

2）依據現場實際地形設計溜槽，畫出溜槽設計圖紙

透過汽車泵下伸臂長可知，溜槽搭設高度為13m，透過受力計算確定溜管支架。混凝土沿溜槽向下壓力：P1=ρg sinαh，混凝土滑動過程中產生的滑動摩擦力P2=ρgcosαhμ，即只要P2＜P1，即依靠混凝土自重產生的動力足夠補償混凝土在溜管中的摩擦阻力。進過多次計算及多次試驗可知，溜槽角度為30°～60°為最佳角度。溜管採用直徑600mm、考慮磨損，採用厚度10mm的Q235B半圓管制作，溜管上端設定容量為0.5㎥的圓錐臺形狀接料斗。

4、混凝土配合比設計

經試驗，當混凝土到場坍落度為210±10mm，粗骨料粒徑為5-20mm，砂率為0.47±0.01時，混凝土向下超深77m三級接力輸送能順利進行，且輸送至坑底混凝土和易性較好，不易發生離析，混凝土試塊強度檢測合格≧C35。

5、汽車泵與固定泵上下協調

1）計算協調汽車泵和固定泵工作時排量

根據選擇的SY5502THB 62E汽車泵型號可知其高低壓排量，以及固定泵HBT803-1818-DRRR的排量，透過計算和試驗可知當汽車泵排量在30%～40%時與固定泵90%～100%排量向對應，在現場試驗後，每次混凝土固定泵料斗內混凝土溢位次數≤3次，達到目標要求。

2）根據試驗所統計混凝土向下輸送時間、混凝土罐車交換時間等數

據確定上下協調發出指令時間，做好現場交底。

經現場實際操作統計資料，坑頂混凝土罐車一車結束另一車開始兩車交換時間約1min，混凝土從汽車泵開始輸送至坑底-77m處施工區域約需1min，汽車泵停止泵送時溜管內仍有約0.2m³混凝土將溜至固定泵料斗內。故當需停止輸送混凝土時，坑底泥工指揮需提前約1min指令汽車泵停止輸送輸送混凝土，而固定泵操作工需待溜管內混凝土全部輸送完畢方可停止固定泵工作。

四、現場混凝土澆築圖片

向地下77m澆築混凝土，最常見的就是鑽孔灌注樁了！

目前鑽孔樁施工算是成熟的施工工藝。

正常流程：

導管密水試驗——導管安裝——澆築混凝土

1）導管使用前，應進行水密承壓試驗。

2）計算方法

根據規範要求，進行導管水密試驗的水壓應不小於孔內水深1.3倍的壓力，也不應小於導管壁和焊縫可能承受灌注混凝土時最大內壓力P的1.3倍。

P泥漿=1.3 （式3.1-1）

P砼=1.3（） （式3.1-2）

式中：P—導管可能受到的最大壓力；

—混凝土拌和物的重度（取24kN/m3）；

—導管內混凝土柱最大高度（m），以導管全長或預計的最大高度計；

—井孔內水或泥漿的重度（kN/m3）；

—井孔內水或泥漿的深度（m）；

3）水密試驗壓力值計算

三垛東橋9-1#樁使用的導管長度為62米，也是三垛東橋各樁的最大樁長。

導管內混凝土柱最大高度取62m。井孔內泥漿深度取61m，泥漿重度取12kN/m3，混凝土重度取24kN/m3。

此時：P泥漿=1.3×12×61=952kPa

P砼=1.3×（24×62-12×61）=983kPa

根據以上計算結果，取P=983kPa

4）採用注水充壓機壓水進行試驗。查標定資料得0.98MPa對應壓力錶讀數為1.0。試驗方法如下：

（1）平整場地，擺放好方木。把導管按順序放置在方木上，將導管連線口清理乾淨，塗抹黃油，按規定安裝墊圈，然後用扳手擰緊連線套筒，並安裝好封底。按照安裝順序從上到下把每一個導管編號。

（2）在導管內裝滿水，安裝好封頂，把高壓水泵管和封頂的進水口連線牢固。

（3）檢查裝置完好，開動注水充壓機，緩慢施加壓力，待壓力錶達到（讀數）時停止加壓。

（4）持續5min後仔細檢查導管是否有漏水情況，並填寫水密試驗記錄表。

（1）鋼筋籠下放到位固定後，立即安放導管。導管採用鋼管制成，接頭為快速螺紋接頭。導管內壁應光滑、圓順，內徑一致，介面嚴密。

（2）導管採用直徑300mm、壁厚6mm無縫鋼管，每節3m，底節4m，配2節1m，2節1.5m短管，以調節導管長度及漏斗高度。導管連線採用絲扣式連線，在兩節導管法蘭盤間墊有4～5mm厚橡膠止水墊圈。導管使用前，先檢查其是否損壞，密封圈、卡口是否完好，內壁是否光滑圓順，接頭是否嚴密，並進行水密承壓和接頭抗拉試驗

（3）導管應位於鑽孔中央，在澆築混凝土前，應進行升降試驗並將導管松至孔底，以便對孔底標高、導管長度相互核對。

（1）混凝土在混凝土拌和站集中拌制，罐車運輸。現場施工便道修築要確保混凝土攪拌運輸車能行駛至滿足灌注樁孔混凝土的位置。

（2）混凝土運輸至現場之前，要確定混凝土拌和站及鑽孔是否達到混凝土澆築條件，達到澆築條件後孔內泥漿不能停止迴圈，以免因長時間停放而使孔底出現沉渣。控制導管底口高度，使其比孔底高出30～40cm左右；混凝土的塌落度控制在18-22cm範圍內，並由試驗員對混凝土塌落度等進行檢測，檢測合格後方可開始水下混凝土的澆築。澆築過程中試驗員應做好砼試塊不少於3組，並進行編號送入標準養護室。

（3）首批混凝土灌注要有足夠的方量，必須保證首批混凝土灌注後導管埋入混凝土的深度不得小於1m。將首批混凝土灌入孔底後，立即探測孔內混凝土面高度，計算出導管埋置深度，如符合要求，即可正常灌注。

首批混凝土灌注數量公式為：

V=πD2/4×（H1+H2）+πd2/4×h1（式3.8-1）

式中：V—灌注首批混凝土所需數量（m3）；

D—樁孔直徑，取1.5m；

H1—樁孔底至導管底端間距，一般為0.3～0.4m，此處取0.4m；

H2—導管初次埋置深度，取1.0m；

d—導管內徑，取0.3m；

h1—樁孔內混凝土達到埋置深度H2時，導管內混凝土柱平衡導管外（泥漿）壓力所需的高度（m）；

h1=HWγW/γC

式中：HW、γW、γC同式3.1-1。

經代入計算，h1=59.6×12/24=29.8m

V=3.14×1.52/4×（0.4+1）+3.14×0.32/4×29.8=4.6m3

首批混凝土灌注數量為4.6m3。

（4）灌注開始後，應緊湊、連續進行，嚴禁中途停工。每根樁澆築時間應在混凝土初凝時間內完成，灌注過程中嚴格控制導管埋深，導管埋深宜為2～6m，當澆築速度較快、導管較堅固並有足夠的起重能力時，可適當加大埋深，但不宜超過8m。

（5）灌注過程中，要防止混凝土拌和物從漏斗頂溢位或從漏斗外掉入孔底，使泥漿內含有水泥而變稠凝結，致使測孔深不準確。灌注過程中，應注意觀察管內混凝土下降和孔內水位升降情況，及時測量孔內混凝土面高度，正確指揮導管的提升和拆除。

（6）為確保樁頂質量，在樁頂設計標高上應超灌0.5m。

（7）混凝土灌注接近設計標高時，現場工程師要計算還需要的混凝土數量（計算時應將導管內混凝土估計在內），通知拌和站按需要數量拌制，以免造成浪費。

下臺泵車下去，負77米下面空間大！二次用泵，垂立一根直徑50釐米的鋼管，選用1千元一部的對講機，地面架一臺泵車，朝垂直管裡面打砼！下面的泵車轉向澆築！商混站必須配排程，技術工程師，配合調理混凝土！保證混凝土質量。

專案上：必須配三人定點協調！保證對講機通訊暢通！砼工必須配頭燈，做好安全防護！77米不是特別深，有的天泵車，也有六七十米長！注意安全防護！可採用的操作方式很多！

77米採用鋼製導管輸送法，需要考慮三個問題，1，高速流動的混凝土產生的巨大勢能對導管的衝擊與磨損，2.混凝土拌和的離析。3.澆築速度與運輸量。針對在深坑酒店施工中遇到的超深混凝土泵送問題，中建八局進行了創新，開發研究一整套技術。具體可以網上看中國建築官網自媒體號影片。

正常的施工方法有導管澆築，也可以分成多級溜槽澆築。如果是深大基坑也可以是混凝土輸送塔式輸送帶機澆築。這兩種施工方式我們用過。