1· 工程概况
湖北宜巴高速公路后湾特大桥位于巴东县溪丘湾乡曾家岭村,大桥上部构造右线采用27 × 30 + 5 × 40+ 32 × 30m 预应力混凝土连续或刚构T 梁桥,桥长1978. 0m; 左线采用27 × 30 + 5 × 40 + 31 × 30m 预应力混凝土连续或刚构T 梁桥,桥长1943. 75m。下部构造桥墩根据桥梁高度采用柱式墩、空心薄壁墩; 桥台采用U 型桥台,扩大基础。
由于后湾特大桥28# ~ 31#的高墩群位于南高北低的陡峭山坡体,山体坡度约80°,墩位为冲沟与山脊组成的V 字形地形,地势险恶、施工难度非常大,安全风险高,施工便道无法延伸,塔吊等大型机械设备无法运输安装。因滑模施工具有对场地及机械设备要求相对较低,安全风险小,施工进度快等优点。故决定高墩采取滑模施工。高墩地理位置险要、陡峭,施工场地狭小。小型机具、材料在高墩正下方至主通道之间的陡峭山坡上搭建长约200m 的提升滑道进行提升,以满足施工需求。而混凝土则采用大功率输送泵输送至垂直高度约150m 的承台处,再经卷扬机提升入模。
2· 泵送混凝土原材料与配合比控制
泵送混凝土在预拌混凝土中已得到了普遍的应用,其特点是: 施工速度快,劳动强度低,混凝土的流动性较好,劳动强度低,混凝土的流动性较好。高墩滑模施工特点是: 要求混凝土连续性好,混凝土的初凝时间要控制在2. 5h 左右。如何将泵送混凝土较好的运用于高墩滑模是本工程的重点,而且如何在保证混凝土质量的前提下快速滑升而不使混凝土流淌和拉裂是该工程的难点。对于高墩滑模来说混凝土出模强度是浇注混凝土和滑升速度的依据。出模强度过小,墩柱壁出现混凝土流坠、跑浆; 出模强度过高时,会使墩柱壁出现拉裂、划痕。为了提高混凝土质量,确保泵送混凝土的粘聚性、保水性、和易性等工作性能,对泵送混凝土所用原材料及配合比提出了较高的要求。
原材料质量控制
2. 1 水泥品种选择
水泥是决定混凝土性能最重要的技术指标。试验选用安徽铜陵海螺水泥厂P. O 42. 5 水泥。
经试验其主要物理性能如表1.
2. 2 粗集料的选择
粗集料级配以最小空隙为原则,较小的空隙才能以较少的水泥用量及砂用量获得较好的可泵性,采用二级配,20 ~ 40mm 碎石20%、5 ~ 31. 5mm 碎石80%二级配混合使用比单一粒径5 ~ 31. 5mm 的碎石可降低水泥用量10kg /m3,可减少泌水,收缩和水化热,针片状颗粒含量控制在6% 以内,这样不仅提高混凝土的强度,也能获得更好的泵送性能。溪丘湾后坪江北碎石厂的石灰岩碎石,经试验其主要物理性能如表2。
2. 3 细集料的选择
为了使泵送混凝土的工作性能满足要求,细集料最好选取II 区级配的中砂,细度模数M 为2. 7,实践证明,采用细度模数2. 7 的中砂比采用细度模数2. 3的中砂,可减少用水量20 ~ 25kg /m3,可降低水泥用量25 ~ 35kg /m3,从而降低水泥水化热、混凝土温升和收缩。考虑泵送混凝土要求的砂率,通过计算和工程实践确定砂率选用42%,砂率过大不仅会影响混凝土工作性和强度,而且会增大收缩和裂缝。选用洞庭湖黄砂,经试验其主要物理性能如表3。
2. 4 粉煤灰选取
大量试验和工程实践表明,混凝土中掺入一定数量合格的粉煤灰,不仅能改善泵送混凝土的工作性能、节约水泥、降低成本,而且能降低混凝土中水泥的水化热。选用湖北汉川电厂1 级粉煤灰,经试验其主要物理性能如表4。
2. 5 外加剂的选取
在泵送混凝土中掺入1. 1%的山西黄腾HT - HPC缓凝高效减水剂,确保泵送混凝土最大限度降低用水量。为满足高墩滑模的施工要求,建议改善外加剂,经与外加剂生产厂家协商,采用复合外加剂即缓凝高效减水剂和高效早强减水剂两种外加剂复合使用。其减水率不低于30%,混凝土塌落度经时损失,2h 不低于160mm,复合外加剂的使用效果要好于单纯的缓凝高效减水剂。这样可以根据气温的不同,灵活调节温升和拌合物的凝结时间,已达到高墩滑模的施工要求。经过多次试验确定复合比例为7∶ 3 ( 缓凝高效减水剂: 高效早强减水剂) 。对复合外加剂进行净浆流动度损失试验,结果如表5。
2. 6 确定混凝土配合比
混凝土的配合比是影响泵送性能的关键因素,选用上述材料,根据设计强度等级C40 和施工技术要求,进行混凝土试配,满足要求的配合比如表6。
3· 施工过程中的控制
混凝土在满足泵送塌落度的前提下,根据高墩滑模施工要求最大限度控制水胶比0. 34,这是关键所在。泵送混凝土出拌和站塌落度控制190mm ± 10mm,混凝土运送到工地后泵车入口的塌落度控制在170mm ± 10mm,。入模坍落度控制在90 ~ 110mm。由于现场24h 温度、湿度变化较大,要设专人在现场与拌和站协调配合调整用水量,控制现场配合比,夜间施工配合比做适当的调整,避免离析堵管现象发生。
施工要分层均匀对称浇注混凝土,分层浇注厚度为20 ~ 30cm,浇注后混凝土表面距模板上缘的距离宜控制在10 ~ 15cm。混凝土浇注应在前一层混凝土凝结前进行,按照两边到中间或四周到中间的布料顺序,同时采用插入式振捣器进行捣固。振捣器插入前一层混凝土的深度不应超过5cm,避免振捣器触及钢筋、爬杆和模板,禁止在模板滑升时振捣混凝土。
在分层浇注达到80cm 时,模板经行初次滑升,滑升高度控制在5cm 左右,检查脱模混凝土凝固是否合适,无异常现象再滑升15cm。施工正常滑升时,尽量保持连续施工作业,现场派专人观察和分析混凝土表面情况,以确定合适的滑升时间。混凝土出模强度应控制在0. 2 ~ 0. 4 MPa 范围内( 出模混凝土用拇指按压,能够按出0. 5 ~ 1mm 指纹即可) ,脱模混凝土没有流淌和拉裂现象,出模8h 后开始养生( 建议采用养护剂养生,有利于防止混凝土表面龟裂) 。
4 ·结语
通过以上有效的质量控制,顺利完成了高墩滑模施工的任务,经检验,抗压强度等指标均满足设计要求。通过混凝土使用复合外加剂和粉煤灰,实现了泵送混凝土在滑模施工中的应用。进而使得滑模施工在该标段得到了较为成功的应用,解决了地理位置险要、陡峭,施工场地狭小等施工困难。大大提高了高墩的施工速度、确保了混凝土的内在及外观质量、节省了成本。
湖北宜巴高速公路后湾特大桥位于巴东县溪丘湾乡曾家岭村,大桥上部构造右线采用27 × 30 + 5 × 40+ 32 × 30m 预应力混凝土连续或刚构T 梁桥,桥长1978. 0m; 左线采用27 × 30 + 5 × 40 + 31 × 30m 预应力混凝土连续或刚构T 梁桥,桥长1943. 75m。下部构造桥墩根据桥梁高度采用柱式墩、空心薄壁墩; 桥台采用U 型桥台,扩大基础。
由于后湾特大桥28# ~ 31#的高墩群位于南高北低的陡峭山坡体,山体坡度约80°,墩位为冲沟与山脊组成的V 字形地形,地势险恶、施工难度非常大,安全风险高,施工便道无法延伸,塔吊等大型机械设备无法运输安装。因滑模施工具有对场地及机械设备要求相对较低,安全风险小,施工进度快等优点。故决定高墩采取滑模施工。高墩地理位置险要、陡峭,施工场地狭小。小型机具、材料在高墩正下方至主通道之间的陡峭山坡上搭建长约200m 的提升滑道进行提升,以满足施工需求。而混凝土则采用大功率输送泵输送至垂直高度约150m 的承台处,再经卷扬机提升入模。
2· 泵送混凝土原材料与配合比控制
泵送混凝土在预拌混凝土中已得到了普遍的应用,其特点是: 施工速度快,劳动强度低,混凝土的流动性较好,劳动强度低,混凝土的流动性较好。高墩滑模施工特点是: 要求混凝土连续性好,混凝土的初凝时间要控制在2. 5h 左右。如何将泵送混凝土较好的运用于高墩滑模是本工程的重点,而且如何在保证混凝土质量的前提下快速滑升而不使混凝土流淌和拉裂是该工程的难点。对于高墩滑模来说混凝土出模强度是浇注混凝土和滑升速度的依据。出模强度过小,墩柱壁出现混凝土流坠、跑浆; 出模强度过高时,会使墩柱壁出现拉裂、划痕。为了提高混凝土质量,确保泵送混凝土的粘聚性、保水性、和易性等工作性能,对泵送混凝土所用原材料及配合比提出了较高的要求。
原材料质量控制
2. 1 水泥品种选择
水泥是决定混凝土性能最重要的技术指标。试验选用安徽铜陵海螺水泥厂P. O 42. 5 水泥。
经试验其主要物理性能如表1.
2. 2 粗集料的选择
粗集料级配以最小空隙为原则,较小的空隙才能以较少的水泥用量及砂用量获得较好的可泵性,采用二级配,20 ~ 40mm 碎石20%、5 ~ 31. 5mm 碎石80%二级配混合使用比单一粒径5 ~ 31. 5mm 的碎石可降低水泥用量10kg /m3,可减少泌水,收缩和水化热,针片状颗粒含量控制在6% 以内,这样不仅提高混凝土的强度,也能获得更好的泵送性能。溪丘湾后坪江北碎石厂的石灰岩碎石,经试验其主要物理性能如表2。
2. 3 细集料的选择
为了使泵送混凝土的工作性能满足要求,细集料最好选取II 区级配的中砂,细度模数M 为2. 7,实践证明,采用细度模数2. 7 的中砂比采用细度模数2. 3的中砂,可减少用水量20 ~ 25kg /m3,可降低水泥用量25 ~ 35kg /m3,从而降低水泥水化热、混凝土温升和收缩。考虑泵送混凝土要求的砂率,通过计算和工程实践确定砂率选用42%,砂率过大不仅会影响混凝土工作性和强度,而且会增大收缩和裂缝。选用洞庭湖黄砂,经试验其主要物理性能如表3。
2. 4 粉煤灰选取
大量试验和工程实践表明,混凝土中掺入一定数量合格的粉煤灰,不仅能改善泵送混凝土的工作性能、节约水泥、降低成本,而且能降低混凝土中水泥的水化热。选用湖北汉川电厂1 级粉煤灰,经试验其主要物理性能如表4。
2. 5 外加剂的选取
在泵送混凝土中掺入1. 1%的山西黄腾HT - HPC缓凝高效减水剂,确保泵送混凝土最大限度降低用水量。为满足高墩滑模的施工要求,建议改善外加剂,经与外加剂生产厂家协商,采用复合外加剂即缓凝高效减水剂和高效早强减水剂两种外加剂复合使用。其减水率不低于30%,混凝土塌落度经时损失,2h 不低于160mm,复合外加剂的使用效果要好于单纯的缓凝高效减水剂。这样可以根据气温的不同,灵活调节温升和拌合物的凝结时间,已达到高墩滑模的施工要求。经过多次试验确定复合比例为7∶ 3 ( 缓凝高效减水剂: 高效早强减水剂) 。对复合外加剂进行净浆流动度损失试验,结果如表5。
2. 6 确定混凝土配合比
混凝土的配合比是影响泵送性能的关键因素,选用上述材料,根据设计强度等级C40 和施工技术要求,进行混凝土试配,满足要求的配合比如表6。
3· 施工过程中的控制
混凝土在满足泵送塌落度的前提下,根据高墩滑模施工要求最大限度控制水胶比0. 34,这是关键所在。泵送混凝土出拌和站塌落度控制190mm ± 10mm,混凝土运送到工地后泵车入口的塌落度控制在170mm ± 10mm,。入模坍落度控制在90 ~ 110mm。由于现场24h 温度、湿度变化较大,要设专人在现场与拌和站协调配合调整用水量,控制现场配合比,夜间施工配合比做适当的调整,避免离析堵管现象发生。
施工要分层均匀对称浇注混凝土,分层浇注厚度为20 ~ 30cm,浇注后混凝土表面距模板上缘的距离宜控制在10 ~ 15cm。混凝土浇注应在前一层混凝土凝结前进行,按照两边到中间或四周到中间的布料顺序,同时采用插入式振捣器进行捣固。振捣器插入前一层混凝土的深度不应超过5cm,避免振捣器触及钢筋、爬杆和模板,禁止在模板滑升时振捣混凝土。
在分层浇注达到80cm 时,模板经行初次滑升,滑升高度控制在5cm 左右,检查脱模混凝土凝固是否合适,无异常现象再滑升15cm。施工正常滑升时,尽量保持连续施工作业,现场派专人观察和分析混凝土表面情况,以确定合适的滑升时间。混凝土出模强度应控制在0. 2 ~ 0. 4 MPa 范围内( 出模混凝土用拇指按压,能够按出0. 5 ~ 1mm 指纹即可) ,脱模混凝土没有流淌和拉裂现象,出模8h 后开始养生( 建议采用养护剂养生,有利于防止混凝土表面龟裂) 。
4 ·结语
通过以上有效的质量控制,顺利完成了高墩滑模施工的任务,经检验,抗压强度等指标均满足设计要求。通过混凝土使用复合外加剂和粉煤灰,实现了泵送混凝土在滑模施工中的应用。进而使得滑模施工在该标段得到了较为成功的应用,解决了地理位置险要、陡峭,施工场地狭小等施工困难。大大提高了高墩的施工速度、确保了混凝土的内在及外观质量、节省了成本。