鹽漬土地區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)物施工技術(shù)

李興波

1 工程概況

本項目(G215)為國家高速公路網(wǎng)中連霍國道主干線柳圓至格爾木聯(lián)絡(luò)線的重要組成部分，也是青海省“三縱兩橫三條路”公路主干架中第三縱的重要組成部分，全長194.502 km。A合同段起點里程TK275+000，路線順原G215線展布，經(jīng)團結(jié)鄉(xiāng)、花海子至本合同段終點TK340+000，全長65 km，為二級公路改建路段。

該項目位于花海子盆地，海拔高程2 858.5 m。地形屬湖積平原地帶，場內(nèi)的鹽漬土十分發(fā)育，屬過強鹽漬土，含鹽類型比較單一，為氯鹽及亞氯鹽類型。

本地區(qū)是典型的大陸荒漠化氣候區(qū)，具有高寒干旱、少雨多風(fēng)、氣候溫差大、四季不分明、冬季漫長的特點。

區(qū)域及其附近的地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45 s，地震動峰值加速度為0.10g ～0.15g。

2 鹽漬土環(huán)境對結(jié)構(gòu)物的破壞機理和預(yù)防措施

2.1 鹽漬土環(huán)境對混凝土侵蝕的機理

鹽漬土中易溶鹽對構(gòu)筑物的腐蝕主要分為兩類:氯化物的侵蝕、硫酸鹽的侵蝕。氯化物的侵蝕是由于其中的氯離子與水泥中的化合物發(fā)生一系列反應(yīng)最后產(chǎn)生碳酸鈣的復(fù)合鹽產(chǎn)生結(jié)晶壓力，導(dǎo)致水泥砂漿破壞。氯化物對鋼筋的腐蝕是因為氯離子的存在產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，此形式占主導(dǎo)。硫酸鹽的腐蝕主要是由于化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生高膨脹物質(zhì)，從而造成混凝土的脹裂甚至結(jié)構(gòu)物的徹底崩毀。氯鹽和硫酸鹽同時存在的鹽漬土具有更強的腐蝕性。

2.2 鹽漬土造成構(gòu)筑物腐蝕現(xiàn)象

混凝土結(jié)構(gòu)物長期處于氯化物或硫酸鹽環(huán)境，會造成混凝土構(gòu)筑物石子外露，表面剝落，輕敲即潰，嚴重的會導(dǎo)致混凝土整體酥脆，使混凝土材料強度受到損失，構(gòu)筑物過早老化;保護層厚度不夠的鋼筋被腐蝕，體積膨脹使保護層脹裂，擴大易溶鹽侵入的程度，直到當外露的鋼筋保護層嚴重脫落，鋼筋銹蝕，結(jié)構(gòu)失去應(yīng)有強度，從而影響結(jié)構(gòu)的安全性(承載力降低)與適用性(裂縫、表面銹跡等)。

2.3 預(yù)防措施

通過鹽漬土地區(qū)公路構(gòu)筑物的腐蝕機理研究，根據(jù)工程中的經(jīng)驗，施工中采取以下措施，有效地隔斷或阻止鹽分向混凝土內(nèi)部的擴散速度，大大減緩混凝土的腐蝕。

1)結(jié)構(gòu)物基底進行換填，換填材料采用天然透水性強的非鹽漬土，且基礎(chǔ)底鋪設(shè)一層油毛氈，防止基礎(chǔ)底部被侵蝕。

2)采用抗硫酸鹽水泥混凝土，以確保混凝土強度。增加抗硫水泥用量，降低水灰比，提高混凝土標號。下部結(jié)構(gòu)的混凝土標號不小于C30，部分強腐蝕路段不小于C35。

3)臺背回填及涵背回填選用強度高，天然透水性強路基填筑料。

4)埋入地下的混凝土結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)均應(yīng)先刷3遍瀝青后鋪設(shè)油毛氈，保證混凝土的耐久性。

3 鹽漬土地區(qū)結(jié)構(gòu)物施工方法

3.1 施工準備

3.1.1 技術(shù)準備

首先組織工程技術(shù)人員進行圖紙審核，根據(jù)設(shè)計圖紙，由測量組放基坑開挖線，并引護樁。

3.1.2 材料準備

水泥采用中抗硫水泥，進場后經(jīng)試驗檢測合格后使用;根據(jù)就近原則，中砂采用附近的天然砂礫，經(jīng)過篩分檢測合格后使用;碎石采用當金山的碎石料，試驗室抽檢并報監(jiān)理檢測。

3.2 基坑開挖

基坑開挖采用挖掘機作業(yè)，人工輔助修整。基礎(chǔ)底面以上20 cm～30 cm采用人工開挖完成，基坑底面尺寸每邊較基礎(chǔ)尺寸大0.5 m～1.0 m左右。在地下水較發(fā)育的地區(qū)，基底有水時，基底四周挖排水溝，并留集水坑。

3.3 基底換填

針對基底地基承載力不能滿足設(shè)計要求，基底采用常規(guī)的換填法處理，換填材料采用潔凈的粗砂。

換填施工首先在軟基段兩側(cè)開挖排水溝疏干場地表面積水;采用D85大型推土機和挖掘機進行表層淤泥清理，基底清理至鏈軌式機械在其上行走無明顯的沉陷為止。換填粗砂墊層分多次進行，第一層厚度80 cm，砂墊層材料采用潔凈的粗砂，細度模數(shù)大于2.7，含泥量小于5%，滲透系數(shù)不小于5×10－3cm/s，施工中用D85大型推土機進行攤平和碾壓，其中初壓一次，排壓兩次，在排壓過程中如有鏈軌下陷情況，立即用挖掘機挖除軟弱層，重新?lián)Q填粗砂并用挖機進行碾壓。

中間各層換填厚度每層控制在30 cm～50 cm，以中噸位鏈軌機械碾壓密實;最后一層厚度控制在20 cm，采用含泥量8%左右的粗砂填筑，推土機進行整平和初壓后用15 t滿載自卸車碾壓3遍，使得表面粗砂與砂中黏泥結(jié)合板結(jié)，用18 t振動壓路機靜壓一遍振碾壓兩遍，碾壓遵循先邊緣后中間，由弱振到強振的原則。

粗砂換填壓實效果檢測。粗砂換填層終壓后，順線路方向布置沉降量觀測點，觀測點按10 m一斷面，每斷面測3點，觀測點采用6 mm鋼板，鋼板加焊四個10 cm長的鋼筋頭，使觀測鋼板固定于砂層表面;觀測方法采用測量沉降差法，測量前用18 t振動壓路機靜壓觀測量點，測量鋼板頂高程，然后對觀測點強振碾壓兩遍后，再次測量鋼板頂高程，二次高程差即為沉降差。以沉降差不大于5 mm為合格。

3.4 鋪設(shè)油毛氈

由于地下水含有腐蝕性，為防止基底混凝土侵蝕，在基底鋪設(shè)一層油毛氈，人工施工;要求基底滿鋪，平整。

3.5 抗硫混凝土施工

3.5.1 抗硫混凝土配合比

采用抗硫混凝土，根據(jù)試驗配合比，增加抗硫水泥用量，降低水灰比，以提高混凝土強度;提高混凝土的密實度，每立方米混凝土的水泥用量應(yīng)大于350 kg，骨料采用二級配，砂率大于38%，水灰比小于0.5，摻減水劑和加氣劑以提高密實度。防止早期受凍并不得用蒸汽養(yǎng)護等。

抗硫混凝土配合比經(jīng)試驗確定為:抗硫C30配合比為水泥∶中砂∶碎石∶水 =424∶606∶1 176∶195，砂率 34%，水灰比 0.46;抗硫C35配合比為水泥∶中砂∶碎石∶水 =433∶602∶1 170∶195，砂率34%，水灰比 0.45。

3.5.2 混凝土施工

模板使用大塊鋼模板或廠制鋼模板組拼，綁扎完鋼筋并經(jīng)監(jiān)理工程師檢查合格后，進行混凝土灌注。混凝土通過攪拌車送至澆筑點泵送入模;當混凝土下落高度大于2 m時，懸掛減速串筒，防止混凝土離析;混凝土分層澆筑，分層厚度控制在30 cm以下。混凝土振搗時，振搗棒要快插慢拔，并插入下層混凝土5 cm～10 cm，與側(cè)板保持5 cm～10 cm的距離，避免振動棒碰撞模板、鋼筋及其他預(yù)埋件。混凝土要振搗密實，不能漏振、欠振或過振，振搗時間控制在10 s～20 s左右，以表面開始泛漿，不再出現(xiàn)氣泡為宜。混凝土養(yǎng)生采用墩頂塑管補水，塑料薄膜包裹養(yǎng)護。

3.6 涂護

埋入地下的混凝土下部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)均先刷3遍瀝青后鋪設(shè)油毛氈，保證混凝土的耐久性。在混凝土結(jié)構(gòu)表面涂刷耐腐蝕涂料。常用的涂料有:氯磺化聚乙烯防酸鹽堿涂料、瀝青漆、環(huán)氧涂層、煤焦油等防腐材料。防腐涂料用噴涂設(shè)備進行噴涂直至達到規(guī)定的厚度要求，使得涂抹的表面形成致密、封閉、平整的曲面。

3.7 回填

臺背回填及涵內(nèi)回填選用強度高，天然透水性強路基填筑料。按每層30 cm分層灑水碾壓，每層壓實度均應(yīng)達到96區(qū)。當回填范圍過小不能使用機械進行壓實時，可采用夯機進行夯實。臺背回填應(yīng)在預(yù)制板安裝完成后進行，且應(yīng)兩側(cè)同時進行填筑。

4 結(jié)語

本項目(G215)為國家高速公路網(wǎng)中連霍國道主干線柳圓至格爾木聯(lián)絡(luò)線的重要組成部分，抗硫混凝土施工技術(shù)研究有力的加快了抗硫結(jié)構(gòu)物施工的進度，有效地預(yù)防了鹽漬土地區(qū)對混凝土結(jié)構(gòu)物侵蝕破壞，各項質(zhì)量指標均滿足規(guī)范要求。

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