駱紅艷，廖 華，張建立

（四川鐵科建設(shè)監(jiān)理有限公司， 四川 成都 611731）

0 工程概況

新建云桂鐵路南丘河雙線大橋位于云南省文山州丘北縣天星鄉(xiāng)境內(nèi)(中心里程為 DK494+535)，全橋長(zhǎng) 400.28 m，橋梁結(jié)構(gòu)形式為 2×32 m+(68+128+68)m 連續(xù)剛構(gòu)＋1×32 m+1×24 m簡(jiǎn)支梁，全橋共 7 跨。其中，連續(xù)剛構(gòu)梁主墩 3 號(hào)墩、4 號(hào)墩高度分別是 90 m、110 m，而 3 號(hào)墩、4 號(hào)墩處的泵送垂直高度分別達(dá)到 100 m、140 m。梁體截面類型為單箱單室直腹板變截面箱梁，采用 C55 混凝土，共 5 800 m3，采用泵送混凝土施工。現(xiàn)場(chǎng)地形條件十分復(fù)雜，呈典型的 V 型峽谷地貌，兩岸地勢(shì)陡峭。

1 泵送施工保證措施

新建云桂鐵路是云南省境內(nèi)第一條時(shí)速 200 km/h(預(yù)留250 km/h 條件)的；以客運(yùn)為主，兼顧集裝箱、輕快貨物運(yùn)輸?shù)某龊ｈF路通道。沿線地形陡峻、山高谷深、地質(zhì)復(fù)雜，地震烈度高。橋梁工程的重點(diǎn)在于高墩位橋梁及高烈度地震區(qū)橋梁質(zhì)量控制。南丘河雙線大橋連續(xù)剛構(gòu)澆筑時(shí)最高泵送高度達(dá) 140 m，泵送的是 C55 混凝土，屬于典型的高墩高強(qiáng)混凝土泵送施工。高墩泵送混凝土質(zhì)量控制是一項(xiàng)綜合技術(shù)，包含混凝土制備技術(shù)、泵送參數(shù)計(jì)算、泵送機(jī)械選定與調(diào)試、泵管布設(shè)和過(guò)程控制等內(nèi)容。

為確保工程實(shí)體質(zhì)量，加快梁體施工進(jìn)度，我們組織施工單位認(rèn)真研究，從“人機(jī)料法環(huán)”等多個(gè)方面著手分析，通過(guò)對(duì)設(shè)備選型、材料選擇、混凝土配合比等方面進(jìn)行比較試驗(yàn)，確定了在南丘河雙線大橋施工中的原材料、混凝土配合比、設(shè)備型號(hào)和泵送工藝。

1.1 泵送混凝土原材料的選擇與控制

1.1.1 水 泥

根據(jù) TB 10424—2010《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》中 6.2 章原材料對(duì)水泥的性能要求，并結(jié)合有關(guān)文獻(xiàn)提到的 Ca3Si(硅酸三鈣)含量高(＞8%)、Ca3Al(鋁酸三鈣)含量低(＜8%)的水泥，有利于保證水泥與減水劑的適應(yīng)性及控制混凝土流動(dòng)度的經(jīng)時(shí)損失，對(duì)水泥進(jìn)行了仔細(xì)調(diào)研。最后選定云南壯山實(shí)業(yè)股份有限公司的 P·O52.5 水泥。將該廠的兩批 P·O52.5 水泥分別送云南省建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站和昆明中鐵建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司檢測(cè)，結(jié)果其 Ca3Al 含量分別為 6.15% 和 7.52%，均符合上述要求。通過(guò)規(guī)范水泥試驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目，加強(qiáng)對(duì)水泥的試驗(yàn)檢測(cè)，嚴(yán)格控制進(jìn)場(chǎng)水泥的質(zhì)量。

1.1.2 細(xì)骨料

細(xì)骨料根據(jù)粗細(xì)程度分為粗砂、中砂、細(xì)砂，其中中砂的可泵性最好。經(jīng)過(guò)對(duì)云南省內(nèi)的幾個(gè)砂場(chǎng)的料場(chǎng)考察，最后選定元陽(yáng)冷墩益民砂場(chǎng)的河砂作為混凝土的細(xì)骨料；并安排專人進(jìn)行駐廠監(jiān)造，將出場(chǎng)河砂的細(xì)度模數(shù)控制在2.6～3.0 之間，含泥量控制在 1.6% 以下。

1.1.3 減水劑

為確?；炷恋暮瑲饬靠煽睾捅Ｌ阅芰己茫c山西康特爾精細(xì)化工有限公司的技術(shù)人員多次交流，對(duì)減水劑的母液和復(fù)配成分進(jìn)行多次調(diào)整，母液改為低引氣型并提高保坍劑用量。為保證新配方減水劑與水泥的適應(yīng)性良好，該調(diào)整過(guò)程既進(jìn)行了減水劑的復(fù)配試驗(yàn)，也進(jìn)行了與水泥的適應(yīng)性試驗(yàn)，最后確定了適用于南丘河大橋 C55 混凝土的減水劑配方。新配方的主要指標(biāo)為：減水率 WR 保持在 27%～31% 之間，坍落度 1 h 經(jīng)時(shí)變化量控制在 10 mm 及以下，混凝土入模含氣量控制在 2.5%～3.2% 之間，較好地滿足了可泵性和保坍性。

1.1.4 粉煤灰

根據(jù) TB 10424—2010《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》中 6.2 章原材料對(duì)粉煤灰的性能要求，并結(jié)合箱梁等結(jié)構(gòu)受力體的耐久性指標(biāo)，加大了對(duì)粉煤灰的抽檢頻率，確保使用于工程實(shí)體的粉煤灰質(zhì)量合格，尤其是氧化鈣和游離氧化鈣等指標(biāo)符合要求。

1.1.5 水

混凝土拌和用水取自當(dāng)?shù)啬锨鸷?，受降雨等自然因素影響，河水中容易出現(xiàn)泥砂含量波動(dòng)、甚至裹挾部分雜物等不利情況。根據(jù) TB 10424—2010《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》中 6.2.7 條要求，在拌和站現(xiàn)場(chǎng)增設(shè)混凝土拌和用水沉淀池，并加強(qiáng)對(duì)拌和用水的檢測(cè)，以確保水質(zhì)符合要求。

1.2 混凝土配合比的確定

對(duì)于超高泵送條件下的高強(qiáng)混凝土，在設(shè)計(jì)其配合比時(shí)需考慮強(qiáng)度、耐久性、良好的可泵性、經(jīng)濟(jì)合理等因素；同時(shí)還需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)原材料及施工環(huán)境等特點(diǎn)，對(duì)其坍落度及經(jīng)時(shí)損失進(jìn)行控制。在經(jīng)過(guò)多次試配及現(xiàn)場(chǎng)試泵后，確定了適用于南丘河雙線大橋的 C55 混凝土配合比(見(jiàn)表 1)。

表1 C55混凝土配合比

該配合比滿足配合比設(shè)計(jì)規(guī)程要求，在實(shí)際使用中完全達(dá)到了預(yù)期效果。在施工過(guò)程中堵管率降低至 5% 以下，并且混凝土 5 d 抗壓強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 95% 以上，彈性模量達(dá)到 3.55×104MPa 以上，滿足張拉作業(yè)的要求。成品混凝土合格率達(dá) 100%。

1.3 設(shè)備選型

根據(jù)《高速鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南》(鐵建設(shè)[2010]241 號(hào))、《鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南》(鐵建設(shè)[2010]241 號(hào))、JGJ/T 10—2011《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程》等技術(shù)規(guī)范，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境，進(jìn)行泵送能力驗(yàn)算?；炷凛斔驮O(shè)備采用 SG5100THB 德國(guó)大象車(chē)載柴油地泵 2 臺(tái)及SY5123THB 三一車(chē)載柴油地泵 1 臺(tái)；輸送管采用 φ125 管徑高壓泵送管道。車(chē)載柴油地泵主要性能參數(shù)見(jiàn)表 2。

表2 車(chē)載柴油地泵主要技術(shù)參數(shù)表

1.4 泵管布置及優(yōu)化

南丘河雙線大橋 3 號(hào)墩、4 號(hào)墩均采用墩底垂直布置泵送管道至墩頂后再分別向兩端水平接長(zhǎng)，直至中跨、邊跨合龍段施工完畢。

南丘河雙線大橋 4 號(hào)墩泵送現(xiàn)場(chǎng)的輸送泵停放點(diǎn)原位于 A 點(diǎn)。根據(jù)多次試泵及 4 號(hào)墩 0 號(hào)、1 號(hào)、2 號(hào)塊的澆筑經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)反復(fù)驗(yàn)算決定：在澆筑 4 號(hào)墩 3 號(hào)塊時(shí)將輸送泵停放點(diǎn)移至 B 點(diǎn)。方案 B 與方案 A 點(diǎn)相比，泵管水平長(zhǎng)度減少了 58 m，泵送垂直高度減少了 8 m，有效減少了地泵的負(fù)荷。同時(shí)，墩底泵管(含水平管及坡面斜管)的縮短還大大減少了堵管時(shí)拆除及清洗泵管的時(shí)間：優(yōu)化之前方案 A 拆管及清洗均需要 1 個(gè) h 以上；優(yōu)化之后方案 B 若發(fā)生堵管，能在30 min 以內(nèi)恢復(fù)泵送。

1.5 混凝土泵送工藝

混凝土泵送工藝采用垂直泵送；在 0 號(hào)塊中心采用 90°彎管，可前后旋轉(zhuǎn)與大小里程端水平泵管接口連接，交替澆筑連續(xù)剛構(gòu) T 構(gòu)兩端混凝土。T 構(gòu)一端每泵送 8 m3混凝土(約19.4 t)立即換泵至另一端，掛籃兩端最大不平衡重不得大于20 t。在控制掛籃兩端平衡的同時(shí)，也防止水平泵管因等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而堵管。

2 混凝土堵管的預(yù)防措施

為防止混凝土泵送過(guò)程中出現(xiàn)堵管及其他原因中斷泵送，采取了如下措施。

(1)在垂直向上布管時(shí)，當(dāng)混凝土泵分配閥換向吸入混凝土(或停止泵送)，垂直管中的混凝土重力將對(duì)混凝土泵產(chǎn)生逆流壓力(簡(jiǎn)稱背壓)；垂直管的高度越高則逆流壓力愈大。該逆流力會(huì)使混凝土容積效率降低，影響混凝土泵的排量，造成混凝土離析而堵管。南丘河大橋連續(xù)剛構(gòu)梁主墩的泵送垂直高度均超過(guò)百米，產(chǎn)生的逆流壓力巨大。因此，在輸送管的錐形管和直通管之間設(shè)插板閥管(亦稱插管)，在停止泵送時(shí)插上插板以防止混凝土反流。另外，當(dāng)堵管或其他原因需要換管、清理管道時(shí)，插板閥管能縮短時(shí)間、提高效率。

(2)每次在泵送混凝土前，泵機(jī)應(yīng)先試運(yùn)行。確認(rèn)正常后在泵管中塞入清潔球，泵送清水濕潤(rùn)管壁，檢查泵管是否有滲漏并及時(shí)處理。無(wú)滲漏后再泵送與混凝土同標(biāo)號(hào)的水泥砂漿潤(rùn)滑管壁，以防止泵送剛開(kāi)始時(shí)堵管。

(3)開(kāi)始混凝土泵送時(shí)，應(yīng)慢速泵送；待泵送順利后，再用正常速度泵送，同時(shí)用木槌敲擊輸送管彎管等部位。在混凝土泵送過(guò)程中發(fā)現(xiàn)輸送泵發(fā)動(dòng)機(jī)聲音異常、壓力升高且不穩(wěn)定、輸送管振動(dòng)幅度過(guò)大等反常現(xiàn)象，應(yīng)立即停止泵送，查明原因，及時(shí)排除?；炷帘盟退俣纫鶆蜻B續(xù)。若在泵送過(guò)程中發(fā)生堵管或其他原因停泵，應(yīng)每隔 3 min～5 min 開(kāi)泵 1 次，防止料斗內(nèi)的混凝土沉淀離析及混凝土堵塞泵管。停泵時(shí)間不宜超過(guò) 2 h；如超過(guò)應(yīng)立即拆除泵管，清除管內(nèi)混凝土后再重新泵送。

(4)將混凝土坍落度控制在合理的范圍，是連續(xù)梁澆筑過(guò)程中防止堵管的重要條件之一。在混凝土泵送過(guò)程中，如果坍落度過(guò)大，會(huì)造成混凝土產(chǎn)生離析、砂漿泵送出管而粗骨料留在泵管中造成堵管的現(xiàn)象。更嚴(yán)重的是，在澆筑的工程實(shí)體內(nèi)容易出現(xiàn)砂漿骨料分布不均的部位，導(dǎo)致質(zhì)量事故的發(fā)生。如果坍落度過(guò)小則會(huì)造成混凝土的黏性增加和流動(dòng)性減小，混凝土與管壁間的阻力加大，直接導(dǎo)致堵管或泵機(jī)超負(fù)荷出現(xiàn)故障。經(jīng)過(guò)多次試泵及 4 號(hào)墩 0 號(hào)塊～2 號(hào)塊澆筑的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出：混凝土坍落度應(yīng)控制在 200 mm～220 mm 之間；這樣既有良好的可泵性，在泵送過(guò)程中也不容易出現(xiàn)離析現(xiàn)象。

(5)為防止氣溫變化導(dǎo)致的堵管，當(dāng)夏季氣溫大于 30℃時(shí)，用土工布包裹暴露在陽(yáng)光下的輸送管，并不斷淋水降溫；當(dāng)冬季氣溫小于 5℃ 時(shí)，用土工布、麻布袋包裹輸送管以保溫。

(6)混凝土質(zhì)量控制。

①拌和站后場(chǎng)控制。試驗(yàn)人員于拌和站對(duì)出機(jī)混凝土進(jìn)行抽查，主要檢測(cè)出機(jī)混凝土的坍落度、擴(kuò)展度、含氣量及容重等指標(biāo)，檢測(cè)不合格的不予出場(chǎng)。

②墩底現(xiàn)場(chǎng)及試驗(yàn)人員對(duì)罐車(chē)放出的混凝土決心監(jiān)控。坍落度及擴(kuò)展度不符合要求的不能入泵，立即退回。

③試驗(yàn)人員對(duì)連續(xù)梁墩頂出管的混凝土按比例試驗(yàn)，并現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控做到“三不”：混凝土坍落度不符合要求的不入模；混凝土產(chǎn)生離析的不入模；混凝土粘稠度高、流動(dòng)性不好的不入模。

(7)應(yīng)急措施。

①備用地泵?，F(xiàn)場(chǎng) 2 臺(tái)地泵：1 臺(tái)三一SY5123THB 車(chē)載泵和 1 臺(tái)德國(guó)大象 Elefant SG5100THB 車(chē)載泵；其中德國(guó)大象牌為備用泵。

②備用拌和站。緊鄰南丘河大橋的同烘 1 號(hào)橋拌和站為備用拌和站，站內(nèi)常備 200 m3C55 混凝土原材。

③施工現(xiàn)場(chǎng)備有 1 個(gè)約 0.8 m3的料斗。當(dāng)混凝土停泵時(shí)間大于 4 h 而又不能及時(shí)開(kāi)始混凝土泵送時(shí)用于布料。

④發(fā)電機(jī)?，F(xiàn)場(chǎng)和拌和站各備有 1 臺(tái) 500 kW 發(fā)電機(jī)，以供混凝土澆筑過(guò)程中停電時(shí)緊急使用。

⑤現(xiàn)場(chǎng)布設(shè) 2 套高壓泵管：1 套主泵管和 1 套備用泵管。

3 實(shí)施效果

南丘河雙線大橋的梁部混凝土泵送施工情況比較正常；并且在泵管布置進(jìn)行優(yōu)化后，泵送效率有進(jìn)一步提高。泵送效果見(jiàn)表 3 所示。

表3 梁部混凝土泵送效果統(tǒng)計(jì)表(以4號(hào)墩為例)

4 結(jié) 語(yǔ)

由于高山峽谷條件的限制,南丘河雙線大橋的連續(xù)剛構(gòu)梁施工采用泵送混凝土。經(jīng)過(guò)對(duì)設(shè)備、原材料、配合比的科學(xué)選用，成功解決了混凝土堵管、易離析等問(wèn)題，取得了較好的業(yè)績(jī)。在類似工程中具有一定的借鑒意義。