超高墩身爬模施工及泵送機制砂混凝土技術

張煬

摘要：隨著基礎工程設施建設規模日益增加，工程用砂消耗量巨大，且受環保政策的影響，部分地區限制天然河砂資源的開發，使用機制砂在混凝土中的應用已成為必然趨勢。文章以鄭萬高鐵兩河口雙線特大橋為例，對超高墩身液壓爬模施工工藝、機制砂混凝土配合比設計優化等超高墩身施工關鍵技術進行介紹。

關鍵詞：超高墩身;爬模工藝;機制砂;配合比;高墩泵送技術

1工程概況

兩河口雙線特大橋位于湖北省保康縣境內，橋梁全長668.36m，橋梁主跨為（56+3×96+56）m連續梁-剛構組合，主墩設計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

2.1爬模施工工藝

根據橋墩的結情況進行設計，模板到場后，首先按照圖紙進行外模的編號組拼，開始進行墩底實心段施工。第一節澆筑高度為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埋設爬模埋件。當混凝土強度到20MPa以上時，再進行第二節墩身混凝土澆筑施工。第二節墩身混凝土澆筑高度6m，可利用第一次預埋件安裝爬模支架、拼裝操作平臺、墩身模板及各安全防護裝置等，同時預埋相應的爬模爬錐等預埋件，以備后續墩身節段爬模施工需要。墩身第二節施工完成后，對爬軌及液壓泵等爬升設備進行安裝，爬模第一次自爬升，預埋爬錐等預埋件，然后完成第三節澆筑。拆除第一節的附墻座附件、掛座部件和爬錐后，模板爬升到第四節，安裝爬模吊平臺，然后重復第三次澆筑過程，直至澆筑完成至墩頂倒角處。

2.2泵管布置的相關要求

泵管從出料口到進模板倉，由錐管、彎管、直管、軟管等連接而成。（1）泵送管道的連接處、彎管處等關鍵部位必須加固處理，同時為了便于安裝拆卸應將泵送管道騰空架設;應將泵管固定牢固，防止泵送壓力過大造成泵管擺動帶來安全隱患。（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、及時更換。（3）為避免管道漏漿堵塞管道，需嚴格控制管道密封性，在投入使用前，應通過泵送凈水檢驗確保無噴射、漏水現象。（4）入倉處的軟管，宜垂直放置或水平放置，澆筑時采用繩索牽住，嚴禁采用人工直接抱扶布料，防止泵壓過大造成甩尾傷人。（5）季節性施工需嚴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，更換部分新管段時應優先考慮壓力較大處，對表面有凹陷的管道會加快磨損的速度。

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時，要開展一些預備工作。常規方法是先灌一車水，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，開始澆注拌合站預先攪拌好的與澆注混凝土同標號的砂漿，砂漿澆注完后緊接著正式進行泵送。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，砂漿拌合物當中的水泥漿基本附著于輸送管道管壁，砂漿流動性減弱，導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在水里加入一定數量的水泥，即采用水泥漿潤濕管壁，可保證管壁的潤滑。

3混凝土配合比設計

3.1機制砂混凝土原材料的主要性能

（1）機制砂

機制砂是利用機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廢渣顆粒，但是不包括軟質巖、風化的顆粒。

機制砂的總體性能： 1）機制砂表面較為粗糙、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生離析。2）機制砂由于生產特性所至，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力。3）機制砂中的石粉具有活性礦物的作用，對增強混凝土和易性、延緩大體積混凝土熱值提前出現，避免混凝土溫度應力裂變有著一定的效果。4）機制砂的級配不良，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，對混凝土強度產生不利影響。5）機制砂的石粉含量的多少，對混凝土物理性能、力學性能、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，石粉含量以10%～15%為佳。

（2）水泥。混凝土中的水泥宜選用C3A含量低（<8%），不低于42.5的普通硅酸鹽水泥，試驗選用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6次不同批次水泥和減水劑試拌及試泵，坍落度180～200mm，擴展度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。經檢測3d強度27MPa（滿足>20MPa爬模要求），7d抗壓強度37MPa，28d和56d抗壓強度分別為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抗壓強度呈降低的趨勢，但28d抗壓強度均比基準混凝土增加，粉煤灰摻量在適當的摻量范圍內，對混凝土后期強度的發展有一定的促進作用。粉煤灰在早期活性較低，使摻入粉煤灰混凝土早期抗壓強度有所降低;后期在水泥水化產物氫氧化鈣作用下，粉煤灰活性成分不斷與氫氧化鈣發生二次水化反應，產生C-S-H凝膠，使混凝土強度不斷增加，因此選擇粉煤灰摻量宜為30%。

3.2配合比的選定

采用L9（34）正交設計試驗方案綜合平衡法優選組合，通過初步計算和試驗，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，結合經驗分析將機制砂砂率、粉煤灰用量、外加劑摻量、水泥4種作為主要影響因素，考核指標為抗壓強度、出機坍落度、擴展度、含氣量。

C40配合比優化選定如表1所示。

4結語

兩河口特大橋超高墩身施工過程中，總結了一些超高墩身液壓爬模施工、機制砂混凝土配合比優化以及超高墩身泵送混凝土施工技術措施，限于篇幅及作者水平，個別技術尚不能加以全面介紹和闡述，還有待于進一步總結提高，同時，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：中鐵十二局集團第一工程有限公司）