多級配小粒徑粗骨料泵送混凝土在水工閘墩工程施工中的應用

賴金輝

(廈門安能建設有限公司水利水電，福建 南靖 363005)

1 工程概況

福建龍津津引水工程溪口攔河閘壩工程屬大(2)型規模工程，攔河壩閘壩水工建筑物，為II級水工建筑物，設計洪水選用50a一遇標準，校核洪水選用計選用100a一遇標準。過閘設計洪峰流量為3210m3/s，攔河閘壩壩頂總長145.53m，左、右岸重力壩段、溢流壩段(閘室段)和消力池段等組成，溢流壩段(閘室段)總長68m，消力池底板高程54.50m，溢流面堰頂高程60.00m，閘墩頂高程為EL75.50m，閘墩凈間距13.5m，閘室段共4孔，設有5個閘墩，閘墩長31.0m，高21.0m，中墩3個，厚3.0m，邊墩2個，厚2.5m。

工程水閘閘墩的結構極為復雜，多為異形結構如：尖頂式閘墩墩頭，尖頂式閘墩墩頭漸變成矩形式交通橋牛腿、檢修門槽、弧形門槽、前導向墩牛腿、后導向墩左牛腿、后導向墩右牛腿、支鉸座牛腿、檢修平臺、圓弧形閘墩墩尾等結構，閘墩混凝土澆筑施工中具有垂直泵送高差大、倉面外形變化多、外觀平整度要求高、結構鋼筋配筋率高、溫控要求高、施工場地受限、施工工期短等特點，采用臂架式混凝土泵車(臂長47m)多點機動靈活的入倉方式，解決閘墩鋼筋配筋率高、混凝土入倉困難、澆筑振搗困難的難題，于是保證泵送混凝土泵送施工順暢，成為施工技術保證措施的重中之重。在過去的工程實踐中，我們發現泵送混凝土施工時堵管，是因為泵管中的粗骨料在管路的尾部形成堆的直徑與泵管的的管徑相近，在泵送壓力小于骨料顆粒間的摩擦力時就會造成堵塞，泵送混凝土就堵住管道，如同時遇至有幾顆粗骨料在一個截面上，其中最大粒徑Dmax3倍的最大骨料粒徑，大粒徑泵送混凝土的泵管直徑宜>3倍的最大骨料粒徑，為保證混凝土強度、外觀質量、混凝土可泵性的實用性要求，減少混凝土病害等，我們因此開展多級配小粒徑粗骨料泵送混凝土在水利工程閘墩施工應用后的分析。

2 不同級配與粗骨料粒徑泵送混凝土配合比設計參數比選

在泵送混凝土施工之進行室內配合比設計，保證泵送混凝土具有良好的黏聚性、良好的流動性、良好的塌落度保持性等性能的同時，對粗骨料中各種粒徑合理選擇對泵送混凝土現場的經濟、可施工性、方便性、進度、質量等各方面都有很大的影響。

2.1 泵送混凝土配合比設計方案一

根據設計院提供的設計文件、《水工混凝土試驗規程》(SL352- 2006)、《水工混凝土施工規范》(SL 677-2014)、《混凝土泵送施工技術規程(JGJ/T 10-2011)》等有規定，配合選用P.O.42.5硅酸鹽水泥、聚羧酸高性能緩凝減水劑、中粗河砂等。選擇采用二級配最大粒徑40mm，D20小石(5-20)，D40(中石20-40)進行實驗配合比設計，依據室內設計的配合比比設計參數見表2。

表1 二級配泵送混凝土配合比設計參數表

2.2 泵送混凝土配合比設計方案二

根據設計院提供的設計文件、《水工混凝土試驗規程》(SL352- 2006)、《水工混凝土施工規范》(SL 677-2014)、《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》JGJ52-2006、《混凝土泵送施工技術規程(JGJ/T 10-2011)》等有規定，配合選用P.O.42.5硅酸鹽水泥、聚羧酸高性能緩凝減水劑、中粗河砂等。選擇采用三級配最大粒徑31.5mm，D10小石(5-10)，D20(中石10-20)、D31.5(中石16-31.5)進行實驗配合比設計，依據室內設計的配合比比設計參數見表2。

表2 三級配泵送混凝土配合比設計參數表

2.3 泵送混凝土配合比設計方案比選

1)從泵送混凝土配合比設計直接成本上分析：

根據上述擬定的二種泵送混凝土配合比設計方案，成本比選情況見表3和表4。

表3 方案一泵送混凝土配合比設計方案成本表 元/m3

表4 方案二泵送混凝土配合比設計方案造價表 元/m3

泵送混凝土配合比設計方案成本比較：方案一為泵送混凝土配合比直接成本為375.89元/m3。方案二為泵送混凝土配合比直接成本為359.04元/m3。方案一的成本高出方案二16.85元/m3，方案二優于方案一。

2)從施工工藝適應性上比較

各方案施工工藝適應性對表詳見表5。

表5 施工工藝適應性對表

泵送混凝土配合比設計方案施工工藝適應性比較：兩個方案均能滿足強度設計等級、泵送施工性能，方案一為泵送混凝土配合比在混凝土泵車泵管管徑、粗骨料粒徑、粗骨料儲備等方面需通過預定制，在對粗骨料中各種粒徑選擇中泵送混凝土配合比設計方案二在經濟、可施工性、通用性、進度保障等各方面都優于方案一，閘墩為攔河閘壩的重要組成部分，其重要性不言而喻，本次泵送混凝土配合比設計選擇方案二。

3 應用效果

在施工中通過認真分析閘墩的異形部位鋼筋配筋率基本上都很高、鋼筋配筋率高，鋼筋間距小，同時也影響混凝土的流動性、混凝土振搗密實難、表面容易產生裂縫等難點。采取了嚴格控制粗骨料針片狀含量，保證混凝土的流動性、澆筑振搗密實性，嚴格劃分混凝土入倉分層攤鋪厚度，并在模板上做好標志，最大攤鋪層厚度<0.45m，均采用2臺細芯(φ30)插入式振搗器振搗，采用臂架式混凝土泵車(臂長47m)進行多點機動靈活的入倉，保證每個方位都可以入倉，有效的解決閘墩鋼筋配筋率高、混凝土入倉困難、澆筑振搗困難的難題。

工程閘墩從2014年12月17日開始泵送混凝土施工，2015年5月19日全部完成，共泵送混凝土澆筑混凝土76倉，累計完成混凝土泵送混凝土澆筑工程量15800m3，估算直接成本節約30萬。施工過程中僅出過1次泵送混凝土施工時堵管。水閘閘墩混凝土工程施工結束后，混凝土整體外觀質量光潔、色澤均衡、表面平整、澆筑線型平順，未有混凝土表面裂縫的發生，外觀質量優良。C25期混凝土76組組試件強度的平均值Rn=31.9MPa，試件強度的標準差Sn=3.60MPa；n≥30n離差系數：Cv=Sn/Rn*100%,Cv=0.113；混凝土試塊抗壓強度檢驗評定達到優良。實體工程采用取芯檢測，實體工程采用隨機鉆取混凝土芯樣13個，經檢測抗壓強度最低值25.3MPa(設計抗壓強度值25.0MPa)，100%達到設計抗壓強度要求，完全實現水閘閘墩混凝土工程“內在質量優，外觀質量美”的目標。

4 結 語

在工程實踐中，在室內試驗要求控制的前提下，多級配小粒徑粗骨料泵送混凝土與常規二級配泵送混凝土比較，所拌制的混凝土確保了連續泵送具有滿足水工建筑物水閘閘墩施工工作性及力學性能、耐久性等各項指標均能設計指標要求，還具有混凝土泵車泵管管徑、粗骨料粒徑、粗骨料儲備等適用性更廣，成本更低等優點，對保證工程質量，降低工程成本和各行業標準、規范互通相關問題具有一定的參考價值和意義。