606米云端上的杰作：世界地標(biāo)阿聯(lián)酋迪拜塔
- 作者:液壓泵網(wǎng)
- 時(shí)間:2014-01-14
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早在2007年11月初，迪拜Burj Dubai大廈的普茨邁斯特（Putzmeister）超高壓混凝土泵達(dá)到了創(chuàng)記錄的泵送高度601米。比預(yù)想的還要早！在這個(gè)高度上，在全世界最壯觀的摩天大樓工程中，中央大廈核心的一面墻是在第155層澆灌混凝土的。泵送高度是從固定在建筑結(jié)構(gòu)中豎管的長度和垂直輸送管道（包括管形柱和固定式布料桿）的長度計(jì)算得出的。實(shí)際的混凝土澆注是在585米的高度進(jìn)行的，同時(shí)，理想的泵送高度已經(jīng)上移到了611米。
業(yè)主Emaar Properties（阿聯(lián)酋）委托由三星（韓國）與BeSix（比利時(shí)）和Arabtec（阿聯(lián)酋）共同管理的財(cái)團(tuán)負(fù)責(zé)這座世界最高樓（高度超過800米）的施工建設(shè)。特納建筑公司（美國）負(fù)責(zé)項(xiàng)目管理。
裝備了三臺(tái)普茨邁斯特（Putzmeister）混凝土泵機(jī)、一套復(fù)雜的輸送管道系統(tǒng)、四個(gè)配重的固定布料桿和性能特殊的混凝土混合物，迪拜Burj Dubai大廈的核心筒于2005年初開始施工。由于施工的快速進(jìn)展和大廈越高建筑結(jié)構(gòu)越窄，四個(gè)固定式布料桿中有三個(gè)被拆除，同時(shí)還有一臺(tái)拖泵被拆除。
當(dāng)Unimix（負(fù)責(zé)迪拜Burj Dubai大廈的混凝土生產(chǎn)和輸送）決定委托普茨邁斯特（Putzmeister）公司供應(yīng)和安裝拖泵和布料桿系統(tǒng)時(shí)需要對(duì)合作伙伴的技術(shù)水平和可靠性有充分的信任。通過早期的拖泵測試，普茨邁斯特公司已經(jīng)確定用泵送高度超過600米的混凝土拖泵和混凝土輸送管，出口排量為30 m3/h；還了解到，為了穩(wěn)定，Burj Dubai大廈的頂部將架一個(gè)從156層開始使用鋼結(jié)構(gòu)中，混凝土樓板將澆注到第160層（高度611米）。
在全面的預(yù)備測試中模擬超高層建筑的拖泵輸送
普茨邁斯特在2005年初在普茨邁斯特德國總部和迪拜的施工現(xiàn)場作了充分的準(zhǔn)備并配備相應(yīng)的人員，對(duì)拖泵和輸送管線進(jìn)行了一系列全面的測試，普茨邁斯特的代理方German Gulf Enterprises。測試的目的是根據(jù)混凝土在輸送管線中模擬的壓力以及混凝土的摩擦并將其轉(zhuǎn)化為超高層建筑的泵送系統(tǒng)。測試使用的拖泵型號(hào)為BSA14000 HP-D超高層建筑用拖泵和DN125ZX輸送管線。
同時(shí)，核心筒和三個(gè)裙樓的基礎(chǔ)底板是由不同長度臂架的車載混凝土泵建造的。7000平方米的核心筒基礎(chǔ)由200根混凝土樁（直徑1.5米）以及裙樓是由650根樁（直徑0.9米）支撐的。樁的深度達(dá)到55米，大廈的底板混凝土為45000方。
適應(yīng)極限條件的超高壓混凝土泵
此時(shí)在普茨邁斯特（Putzmeister）公司的德國總部已經(jīng)確定了要開發(fā)的新超高壓混凝土泵的細(xì)節(jié)。該泵機(jī)必須在2005夏天制造完成并交付以用于即將開始的超高層建筑混凝土輸送。有了BSA 14000 SHP-D（超極混凝土泵），包括在框架和料斗在內(nèi)的組件都得到了加強(qiáng)以承受巨大的壓力。普茨邁斯特還調(diào)整了S閥和S閥軸承的預(yù)期壓強(qiáng)。 BSA 14000 SHP-D具備特別高效的過濾系統(tǒng)。而普茨邁斯特的工程師改進(jìn)了混凝土泵的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，無桿腔運(yùn)行時(shí)混凝土壓強(qiáng)和油缸液壓之間的傳動(dòng)比小于i=1。由于此傳動(dòng)比例，高性能的泵機(jī)可能實(shí)現(xiàn)超過400巴的混凝土壓強(qiáng)。由于普茨邁斯特的工程師在后來的工作中預(yù)期壓強(qiáng)會(huì)小得多，因而限制了混凝土泵的壓強(qiáng)，而管道的最大運(yùn)行壓強(qiáng)“僅為”250巴。
Unimix在測試階段組合了兩臺(tái)BSA 14000 SHP-D超高壓泵機(jī)和BSA 14000 HP-D“一般”高壓混凝土泵機(jī)形成一個(gè)泵組�；炷帘秒x大廈中心的水平距離約70米。超高壓混凝土泵是由系列生產(chǎn)的470 kW卡特彼勒（Caterpillar）柴油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的。
不同的高度使用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)
為了盡量降低樓板和承重墻的尺寸，承受隨著高度的增加而上升的荷載，在迪拜最壯觀的超高層建筑的施工現(xiàn)場只使用高強(qiáng)度的混凝土。根據(jù)原來的計(jì)劃，各高度的混凝土強(qiáng)度級(jí)別如下：
基礎(chǔ)：C80A（碎石最大粒徑20毫米）
第26層以下：（高度95米）墻壁C80A（碎石最大粒徑20毫米）
第126層以下：（高度452米）墻壁C80（碎石最大粒徑14毫米）
第154層以下：（高度570米）墻壁：C60
所有樓層的樓板混凝土均為C50。
盡管碎石最大粒徑為20毫米的C80A級(jí)混凝土原來僅用于95米高度（第26層）以下的結(jié)構(gòu)，但該混凝土被泵送到352米的高度（第100層）（攤鋪度為50cm，水灰比0.3）。在此高度使用此材料的情況下，在有桿腔運(yùn)行時(shí)當(dāng)混凝土的排量為30 m3/h時(shí)混凝土壓強(qiáng)僅為150巴。
加大碎石最大粒徑所節(jié)省的成本
對(duì)不同高度的混凝土等級(jí)的設(shè)計(jì)，一方面，混凝土應(yīng)能夠泵送到300米以上；另一方面，這樣明顯可以降低成本，因?yàn)橄鄬?duì)于最大總顆粒尺寸14毫米的混凝土來說，最大顆粒尺寸20毫米的混凝土需要的水泥和細(xì)沙要少的多。
盡管規(guī)定此混凝土的強(qiáng)度“僅為”80 N/mm2，后期試驗(yàn)常常顯示強(qiáng)度大于100 N/mm2。這種高強(qiáng)度混凝土包含20種會(huì)影響流動(dòng)性和凝結(jié)性能等的不同外加劑。
混凝土中加冰
由于外界溫度高，混凝土一般是在傍晚或晚上澆注的，但溫度計(jì)常常還是顯示溫度有將近40攝氏度。因?yàn)榛炷翝沧r(shí)的溫度最高只能是35攝氏度，骨料在配置成混凝土之前在混凝土廠中經(jīng)過了冷卻，且一部分的水換成了冰（碎冰片）。這意味著混凝土供應(yīng)商Unimix即使在夏天也能夠以27-28°C左右的溫度將混凝土運(yùn)輸?shù)紹urj Dubai大廈施工現(xiàn)場。
多重檢查確�；炷恋馁|(zhì)量
在混凝土攪拌廠中每一批混凝土的生產(chǎn)都接受監(jiān)控并做有記錄。在混凝土泵送前，會(huì)定期檢查混凝土的溫度和流動(dòng)性，并制作試塊檢查混凝土強(qiáng)度。此外，現(xiàn)場的管理方會(huì)為確定混凝土凝固和收縮指標(biāo)進(jìn)行取芯。每次泵送時(shí)每條輸送管中都泵送有2立方米的泵送輔助劑，輔助劑是在大廈的上的一個(gè)容器中收集的，然后用塔吊吊到地面上。
模板的精確定位是通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)完成的。這意味著垂直偏差只有幾毫米。在10到12個(gè)小時(shí)后，模板打開；24個(gè)小時(shí)后，拆除模板。每3到4天完成一層（大廈核心筒和樓板）。
剛?cè)岵?jì)的塔樓結(jié)構(gòu)
由于迪拜Burj Dubai大廈沒有設(shè)計(jì)主動(dòng)減震裝置，在三座裙樓建筑設(shè)計(jì)的過程中非常重視空氣動(dòng)力學(xué)上的優(yōu)化。隨著大廈的高度的增加，平面上將縮小一些，但從原則上講，還是中心還保持一致的。這意味著這座超高層建筑會(huì)剛度極高同時(shí)又保持相當(dāng)?shù)膹椥�。這種施工方法特別適合早上和傍晚風(fēng)向逆轉(zhuǎn)180度，有時(shí)強(qiáng)風(fēng)風(fēng)速會(huì)超過100公里每小時(shí)。對(duì)于更強(qiáng)大的風(fēng)暴（“五十年一遇風(fēng)暴”），605米高度處的擺動(dòng)大約計(jì)算為40到50厘米。該數(shù)據(jù)是基于在風(fēng)洞試驗(yàn)中進(jìn)行的模擬測試得出的。
復(fù)雜的混凝土輸送管線系統(tǒng)
開發(fā)在迪拜Burj Dubai大廈提供壯觀的泵送高度的高效混凝土泵僅僅是普茨邁斯特公司工程師的任務(wù)之一。一個(gè)特別的挑戰(zhàn)是輸送管線系統(tǒng)、其耐磨性能、耐高壓以及管線的走向和在建筑結(jié)構(gòu)中的固定。普茨邁斯特公司在此方面申請了多項(xiàng)專利。
對(duì)于樓板的混凝土澆注，Unimix運(yùn)用固定的普茨邁斯特標(biāo)準(zhǔn)混凝土泵和標(biāo)準(zhǔn)的ZX輸送管（DN 125）。該設(shè)備將大部分強(qiáng)度C50的混凝土泵送至452米的高度。這是同樣的BSA 14000 HP D混凝土泵，已經(jīng)在測試系列中用于泵送。
根據(jù)現(xiàn)場的情況下，幾乎在整個(gè)泵送高度上都裝配了內(nèi)徑150毫米（6英寸）的泵管，用于泵送特別高強(qiáng)度的混凝土。只有在最高的10層樓安裝了一般的普茨邁斯特ZX輸送管（DN 125）（由于其便于安裝）。在這樣的配置下，此管道可以承受130巴的壓強(qiáng)。
粗管道有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)
改變管道的橫截面對(duì)流量、耐磨性、壓強(qiáng)和混凝土在管道中停留的時(shí)間（假定每小時(shí)的輸出相同）有直接影響。與125毫米的輸出管道相比，150毫米管道的截面積增大了約44%。這會(huì)造成壓強(qiáng)下降近25%，磨損會(huì)相應(yīng)下降。
但隨著流量下降，混凝土停留在管道中的時(shí)間會(huì)增加。當(dāng)設(shè)計(jì)具體的混凝土規(guī)劃時(shí)必須考慮更長的流動(dòng)時(shí)間。當(dāng)預(yù)期泵送高度為611米時(shí)，混凝土在150毫米輸送管中停留的時(shí)間大約為40分鐘。
除了鉆孔樁和基礎(chǔ)底板的45000方混凝土外，還為平臺(tái)、三個(gè)翼樓和塔樓的建設(shè)計(jì)算了大約26萬立方米的混凝土。鑒于大量的混凝土需求，為了盡量減小輸送管道的必要變化（在自然摩擦下磨損），普茨邁斯特提供特長壽命的混凝土輸送管，管壁厚度11毫米。通過超聲測量定期監(jiān)測管道的壁厚。
從迪拜Burj Dubai大廈的中心泵組出發(fā)的兩天大型輸送管道首先通過翼樓A。如果翼樓已經(jīng)澆注混凝土，兩條主管道被分為四個(gè)部分，每個(gè)部分分別連接到固定的普茨邁斯特公司布料桿。此外還提供第五條管道用于備用運(yùn)行。有些輸送管道和布料桿已經(jīng)拆除。
大型的承重墻支持55噸重的混凝土管
要支持豎管的重量（在進(jìn)行混凝土澆注過程重管道還是滿的），每條輸送管在轉(zhuǎn)向垂直管后必須由大型支座支撐。這些U形的安裝支撐被焊在重型鋼板上，鋼板被澆注在墻中，支撐各豎管的重量。在泵送高度為611米的情況下，管道的重量是巨大的。主管道加上混凝土的重量超過55噸！
每節(jié)3米管道由兩層樓之間的樓板固定裝置固定，在垂直方向上自由移動(dòng)而不能在水平方向移動(dòng)。
液壓起重設(shè)備簡化了管道的更換
普茨邁斯特開發(fā)的專用起重設(shè)備用于更換個(gè)別的輸送管道。用一該起重設(shè)備包括一個(gè)特制套管和頂升裝置。兩個(gè)地腳螺栓穿過樓板并受到樓板的支撐。整個(gè)上部的管道由液壓缸提升，下部的泵管就可以更換了。
無配重的的固定式布料桿
混凝土管道最初連接到四個(gè)固定的普茨邁斯特布料桿。其中三條管道連接到進(jìn)行塔樓翼混凝土澆注的MX 28-4型布料桿。MX 28-4 T布料桿固定在自動(dòng)爬升墻模板的平臺(tái)（Doka）上，并安裝在16米高的管狀柱上。這三個(gè)布料桿在單個(gè)塔樓翼的墻壁完成后陸續(xù)拆除并分三個(gè)部分（布料臂、帶有分離的A臂的吊臂平臺(tái)、管狀支柱）通過起重機(jī)放在0號(hào)層。
到585米高度（第155層）的中央大廈核心的混凝土澆注由第四個(gè)32米伸展范圍的MX固定布料桿施工。MX 32-4 T設(shè)置在20米高的管狀柱上并安裝在軸中Doka墻模工程上。每層的爬升流程都是分幾步液壓完成的。在客戶的要求下，四個(gè)無配重MX布料桿都由普茨邁斯特公司提供。財(cái)團(tuán)已經(jīng)對(duì)此做出要求，固定式布料桿不能帶配重，否則影響起重機(jī)的工作。建筑核心的頂部156層是鋼結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在爬升墻模工程和最后的固定式布料桿已經(jīng)拆除。剩下樓板的混凝土澆注由水平鋪設(shè)的管道和軟管完成。
簡單而徹底的清洗
每個(gè)層的核心墻體每都會(huì)澆注100立方米的混凝土（每層樓分三次）。塔樓翼樓樓板的混凝土從低層的每層150立方米遞減到高層的每層50立方米。
在單獨(dú)的混凝土工程結(jié)束時(shí)，會(huì)對(duì)管道和混凝土泵進(jìn)行徹底的清洗。為了進(jìn)行清洗，Unimix在普茨邁斯特公司工程師的建議下，在每臺(tái)BSA泵機(jī)旁安裝了所謂的清洗吊架，其包括一個(gè)短的水平輸送管和大約4米長的豎管，在開放端彎折兩次。在即將進(jìn)行清洗前，BSA泵后的混凝土管由一個(gè)液壓截止閥關(guān)閉，到清洗吊架的連接是通過彎折一個(gè)90度角實(shí)現(xiàn)的。在吊架下方，一輛空的車載攪拌機(jī)等待關(guān)閉閥打開，讓混凝土由于重力流到車載攪拌罐體中。這樣機(jī)器操作員就能夠清洗BSA 14000泵機(jī)了。料斗下的槽會(huì)收集殘余的混凝土。
由于泵管不是完全空的——在70米長的水平管中還有殘余——最后使用海綿球和壓縮空氣將最后的剩余混凝土從輸送管的頂端推出。要進(jìn)行此操作，混凝土澆注隊(duì)的兩個(gè)人拆下固定布料桿頂部的軟管，將一個(gè)濕的海綿球放入管道，連接一個(gè)清洗接合器然后通壓縮空氣。通過此方法，濕的海綿球在豎管中被往下推，于是混凝土殘余被清除。然后以更簡單的方法進(jìn)行徹底的最終清洗，不同的是這次用的是由海綿球、水和第二個(gè)海綿球組成的塞子，強(qiáng)行使塞子通過混凝土管。整個(gè)過程不超過20分鐘。在高層建筑混凝土泵送結(jié)束時(shí)，管道中大約含有15立方米的混凝土。
有超過30年經(jīng)驗(yàn)的強(qiáng)大的現(xiàn)場合作方
普茨邁斯特公司在阿聯(lián)酋由German Gulf Enterprises（GGE）代表，后者是一家著名的施工機(jī)械經(jīng)銷商。公司成立于1974年由Rudi Eller創(chuàng)立，作為在普茨邁斯特和Atlas Weyhausen在Sharjah酋長國的經(jīng)銷商和服務(wù)站。在他經(jīng)營公司期間，還沒有現(xiàn)代建筑施工業(yè)興隆繁榮和快速發(fā)展的金融和服務(wù)業(yè)的跡象。那時(shí)沒有兩邊種滿棕櫚樹的林蔭大道，只有與第六海灣酋長國住宅區(qū)相接的布滿沙塵的跑道。在過去的30多年中，GGE作為租用機(jī)械業(yè)務(wù)領(lǐng)域的一家遵守承諾、有能力的合作伙伴，在該地區(qū)贏得了良好的聲譽(yù)，并且專門從事維護(hù)液壓組件的維護(hù)。
German Gulf Enterprises由Rudi Eller的兒子Richard Eller經(jīng)營管理。公司在阿聯(lián)酋代理24家著名的公司（包括利勃海爾、Meiller、Hydromatik和博世力士樂）并擁有約400名高素質(zhì)的銷售和服務(wù)員工。在幾個(gè)月后，GGE將把總部從Sharjah遷到10公里外的迪拜。這并不是因?yàn)榈习荽髲B的工程（當(dāng)時(shí)已經(jīng)快完成），是因?yàn)楹芏嗫蛻舳荚诘习�，在支持很多迪拜的工程�?/div>
輸送管道中的壓強(qiáng)超過了200巴
到2007年11月初，迪拜大廈的混凝土澆注工程已經(jīng)達(dá)到了585米的高度，155層（中央核心、墻壁和樓板）已經(jīng)完成。使用的BSA 14000 SHP D混凝土泵克服了這個(gè)高度上的管道中189到204巴的混凝土壓強(qiáng)，具體取決于使用的行程時(shí)間（每個(gè)活塞行程時(shí)間為7到5秒）。實(shí)際的輸送速率在每小時(shí)23到32立方米之間。
在開始超高層泵送前，混凝土泵經(jīng)銷商Unimix和高性能混凝土泵制造商普茨邁斯特公司確認(rèn)了從全面的測試中得出的結(jié)果。通過在混凝土澆注過程中對(duì)全面數(shù)據(jù)和系統(tǒng)信息的記錄，普茨邁斯特的工程師為將來的超高層建筑工程積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。順便提及的是，財(cái)團(tuán)曾簡單討論了在400米左右的高度安裝一個(gè)中繼泵作為預(yù)防措施支持超高層混凝土泵送，但該建議沒有實(shí)施。所有的專家都認(rèn)為BSA 1400 SHP D混凝土泵可以輕松達(dá)到最終611米的泵送高度。由于從586米（第156層）開始鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為鋼結(jié)構(gòu)，剩余的樓板混凝土澆注工作在2008年2月完成。
