超高墩身爬模施工及泵送機(jī)制砂混凝土技術(shù)

張煬

摘要：隨著基礎(chǔ)工程設(shè)施建設(shè)規(guī)模日益增加，工程用砂消耗量巨大，且受環(huán)保政策的影響，部分地區(qū)限制天然河砂資源的開發(fā)，使用機(jī)制砂在混凝土中的應(yīng)用已成為必然趨勢。文章以鄭萬高鐵兩河口雙線特大橋?yàn)槔?，對超高墩身液壓爬模施工工藝、機(jī)制砂混凝土配合比設(shè)計(jì)優(yōu)化等超高墩身施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行介紹。

關(guān)鍵詞：超高墩身;爬模工藝;機(jī)制砂;配合比;高墩泵送技術(shù)

1工程概況

兩河口雙線特大橋位于湖北省?？悼h境內(nèi)，橋梁全長668.36m，橋梁主跨為（56+3×96+56）m連續(xù)梁-剛構(gòu)組合，主墩設(shè)計(jì)變截面矩形空心方墩，坡比14：1，主墩6#墩高度為111m，為鄭萬高鐵第一高墩。

2超高墩身液壓爬模板施工工藝技術(shù)

2.1爬模施工工藝

根據(jù)橋墩的結(jié)情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，模板到場后，首先按照圖紙進(jìn)行外模的編號組拼，開始進(jìn)行墩底實(shí)心段施工。第一節(jié)澆筑高度為6m，模板支撐采用精軋螺紋鋼對拉螺桿固定，混凝土澆筑前在墩身周側(cè)埋設(shè)爬模埋件。當(dāng)混凝土強(qiáng)度到20MPa以上時(shí)，再進(jìn)行第二節(jié)墩身混凝土澆筑施工。第二節(jié)墩身混凝土澆筑高度6m，可利用第一次預(yù)埋件安裝爬模支架、拼裝操作平臺、墩身模板及各安全防護(hù)裝置等，同時(shí)預(yù)埋相應(yīng)的爬模爬錐等預(yù)埋件，以備后續(xù)墩身節(jié)段爬模施工需要。墩身第二節(jié)施工完成后，對爬軌及液壓泵等爬升設(shè)備進(jìn)行安裝，爬模第一次自爬升，預(yù)埋爬錐等預(yù)埋件，然后完成第三節(jié)澆筑。拆除第一節(jié)的附墻座附件、掛座部件和爬錐后，模板爬升到第四節(jié)，安裝爬模吊平臺，然后重復(fù)第三次澆筑過程，直至澆筑完成至墩頂?shù)菇翘帯?/p>

2.2泵管布置的相關(guān)要求

泵管從出料口到進(jìn)模板倉，由錐管、彎管、直管、軟管等連接而成。（1）泵送管道的連接處、彎管處等關(guān)鍵部位必須加固處理，同時(shí)為了便于安裝拆卸應(yīng)將泵送管道騰空架設(shè);應(yīng)將泵管固定牢固，防止泵送壓力過大造成泵管擺動(dòng)帶來安全隱患。（2）采用泵送的高壓管道，對于磨損較快的部位，如彎頭處、變截面處，要注意多檢查、及時(shí)更換。（3）為避免管道漏漿堵塞管道，需嚴(yán)格控制管道密封性，在投入使用前，應(yīng)通過泵送凈水檢驗(yàn)確保無噴射、漏水現(xiàn)象。（4）入倉處的軟管，宜垂直放置或水平放置，澆筑時(shí)采用繩索牽住，嚴(yán)禁采用人工直接抱扶布料，防止泵壓過大造成甩尾傷人。（5）季節(jié)性施工需嚴(yán)格控制泵送混凝土的溫度，通過包裹保溫材料確保冬季施工時(shí)泵送混凝土不受凍，利用灑水降溫減少夏季施工混凝土泵送過程中坍落度的損失。（6）禁止在同一條管線中采用不同管徑的泵管，更換部分新管段時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮壓力較大處，對表面有凹陷的管道會(huì)加快磨損的速度。

2.3防止輸送管道堵管的措施

在混凝土輸送泵開始輸送混凝土?xí)r，要開展一些預(yù)備工作。常規(guī)方法是先灌一車水，水量大概是能充滿從混凝土地泵到墩身施工面的輸送管，然后向混凝土地泵料斗里放水，地泵開始工作，等水輸送至墩身施工面處時(shí)，開始澆注拌合站預(yù)先攪拌好的與澆注混凝土同標(biāo)號的砂漿，砂漿澆注完后緊接著正式進(jìn)行泵送。地泵開始輸送水是為了潤濕混凝土輸送管道的管壁，為后面的砂漿輸送減小摩擦阻力。砂漿快到墩身施工面處時(shí)，砂漿拌合物當(dāng)中的水泥漿基本附著于輸送管道管壁，砂漿流動(dòng)性減弱，導(dǎo)致輸送管壁的摩擦阻力加大，在垂直距離比較高的情況下容易造成堵管，所以在采用水潤濕管壁時(shí)在水里加入一定數(shù)量的水泥，即采用水泥漿潤濕管壁，可保證管壁的潤滑。

3混凝土配合比設(shè)計(jì)

3.1機(jī)制砂混凝土原材料的主要性能

（1）機(jī)制砂

機(jī)制砂是利用機(jī)械破碎以及篩分制作而成的，其粒徑在小于4.75mm的巖石、礦山尾礦或者是工業(yè)廢渣顆粒，但是不包括軟質(zhì)巖、風(fēng)化的顆粒。

機(jī)制砂的總體性能： 1）機(jī)制砂表面較為粗糙、菱角豐富、顆粒形狀差、摩阻力大，混凝土的流動(dòng)阻力較大，需要大量的膠凝材料作潤滑劑，所以說在拌制的混凝土極易產(chǎn)生離析。2）機(jī)制砂由于生產(chǎn)特性所至，其表面積比自然砂大很多，在同等的條件下，對混凝土的工作性能影響較大，也加大了集料與水泥漿之間地粘結(jié)力。3）機(jī)制砂中的石粉具有活性礦物的作用，對增強(qiáng)混凝土和易性、延緩大體積混凝土熱值提前出現(xiàn)，避免混凝土溫度應(yīng)力裂變有著一定的效果。4）機(jī)制砂的級配不良，通常都是兩頭多中間少，具體就是粗顆粒（2.36mm以上）和細(xì)顆粒（0.15mm）較多，但中間顆粒（1.18～0.3mm）較少，配制的混凝土易離析泌水，對混凝土強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。5）機(jī)制砂的石粉含量的多少，對混凝土物理性能、力學(xué)性能、耐久性能均有明顯影響。石粉含量少，混凝土粗糙，和易性差，泌水嚴(yán)重;石粉含量過多，造成了混凝土干縮快、收縮大、裂紋多，通過長期試驗(yàn)，石粉含量以10%～15%為佳。

（2）水泥?；炷林械乃嘁诉x用C3A含量低（<8%），不低于42.5的普通硅酸鹽水泥，試驗(yàn)選用P.O42.5水泥，比表面積小于340m2/kg，游離氧化鈣0.9%，氯離子含量0.018%，堿含量0.58%。C3A含量7.45%，28d抗壓強(qiáng)度46.2MPa。水膠比0.38，單位用水量160kg，總膠材用量420kg，粉煤灰摻量30%，水泥294kg，砂率42%。經(jīng)6次不同批次水泥和減水劑試拌及試泵，坍落度180～200mm，擴(kuò)展度470～500mm，坍損15%，含氣量2.6%～3.0%，泌水率為0，可泵性良好，初凝10h，終凝12h30min。經(jīng)檢測3d強(qiáng)度27MPa（滿足>20MPa爬模要求），7d抗壓強(qiáng)度37MPa，28d和56d抗壓強(qiáng)度分別為48MPa、53MPa，56d電通量850C（<1200C）。

（3）粉煤灰

隨著粉煤灰摻量增加，混凝土的7d抗壓強(qiáng)度呈降低的趨勢，但28d抗壓強(qiáng)度均比基準(zhǔn)混凝土增加，粉煤灰摻量在適當(dāng)?shù)膿搅糠秶鷥?nèi)，對混凝土后期強(qiáng)度的發(fā)展有一定的促進(jìn)作用。粉煤灰在早期活性較低，使摻入粉煤灰混凝土早期抗壓強(qiáng)度有所降低;后期在水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣作用下，粉煤灰活性成分不斷與氫氧化鈣發(fā)生二次水化反應(yīng)，產(chǎn)生C-S-H凝膠，使混凝土強(qiáng)度不斷增加，因此選擇粉煤灰摻量宜為30%。

3.2配合比的選定

采用L9（34）正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案綜合平衡法優(yōu)選組合，通過初步計(jì)算和試驗(yàn)，確定C40泵送混凝土配合比膠材總量420㎏/m3、用水量160㎏/m3，水膠比0.38，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)分析將機(jī)制砂砂率、粉煤灰用量、外加劑摻量、水泥4種作為主要影響因素，考核指標(biāo)為抗壓強(qiáng)度、出機(jī)坍落度、擴(kuò)展度、含氣量。

C40配合比優(yōu)化選定如表1所示。

4結(jié)語

兩河口特大橋超高墩身施工過程中，總結(jié)了一些超高墩身液壓爬模施工、機(jī)制砂混凝土配合比優(yōu)化以及超高墩身泵送混凝土施工技術(shù)措施，限于篇幅及作者水平，個(gè)別技術(shù)尚不能加以全面介紹和闡述，還有待于進(jìn)一步總結(jié)提高，同時(shí)，也希望本文能對類似公路、鐵路超高墩身的施工起到借鑒作用。

（作者單位：中鐵十二局集團(tuán)第一工程有限公司）