金巧珍 李 嚴(yán)

江蘇省無錫交通高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校（214151）

1 工程概況

滬昆高鐵北盤江特大橋位于貴州西南部光照水電站下游1.2 km處，大橋跨越北盤江，兩岸地勢陡峭，地形變化急劇，起伏很大，橋面至河谷深達(dá)300 m。橋梁中點(diǎn)里程為DK881+943.0，橋梁全長:721.25 m。主橋采用445 m上承式鋼筋混凝土拱橋，引橋及拱上孔跨布置為:1-32m簡支箱梁+2-65 m、預(yù)應(yīng)力混凝土T構(gòu)+4-42m、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁+4-42 m、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁+2-65 m、預(yù)應(yīng)力混凝土T構(gòu)+2-40 m、預(yù)應(yīng)力混凝土T構(gòu)。

主橋鋼筋混凝土拱圈設(shè)計為C80自密實(shí)鋼管混凝土勁性骨架+外包C60鋼筋混凝土，截面型式為矩形三箱結(jié)構(gòu)。主橋拱圈拱軸線采用懸鏈線，成橋后拱圈拱頂撓度60 cm。設(shè)置預(yù)拱度后，對拱軸線形進(jìn)行二次擬合，擬合之后，跨度445 m，矢高100.6 m，拱軸系數(shù)m=1.612。拱圈勁性骨架由上、下游桁架拱肋及其之間的橫向聯(lián)接系構(gòu)成，主弦管采用φ750×24 mm、材質(zhì)為Q370QqC鋼管。全橋共有鋼管拱肋8根，管內(nèi)設(shè)計采用C80微膨脹自密實(shí)混凝土填充。上弦管軸線長511.84 m，每根弦管需混凝土197.98 m3，下弦管軸線長499.48 m，每根弦管需混凝土193.20 m3，全橋共需C80微膨脹自密實(shí)混凝土1 564.72 m3。待鋼管拱勁性骨架懸拼完成后，解除扣拉索約束，對這8根拱肋在裸拱狀態(tài)下灌注C80混凝土，采用泵送頂升施工。

2 C80自密實(shí)鋼管混凝土配合比的設(shè)計

2.1 混凝土的技術(shù)要求

根據(jù)《客運(yùn)專線高性能混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條件》《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定和設(shè)計圖要求，施工時采用泵送施工，泵管直徑125 mm，泵送高度260 m，配合比依據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》（JGJ 55—2011）、《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ 283—2012）設(shè)計，擬定如下主要技術(shù)要求:

新拌混凝土填充性能:坍落擴(kuò)展度為SF1等級，要求值550～655 mm；擴(kuò)展時間T500為VS1等級，要求值≥2 s；混凝土易泵性能:坍落度220～250 mm，倒坍落度筒流空時間3～17 s[1]，壓力泌水率BV≤40%，2 h坍落度損失值≤20 mm，混凝土初凝時間10～12 h。

力學(xué)性能28 d配制強(qiáng)度≥92 MPa，3 d抗壓強(qiáng)度≥56 MPa，28 d混凝土彈性模量≥38.0 GPa。

補(bǔ)償收縮性14 d水中養(yǎng)護(hù)限制膨脹率在2.0×10-4～4.0×10-4，28 d 空氣中干縮率≤3.0×10-4。

2.2 配合比設(shè)計思路

C80自密實(shí)鋼管混凝土的配制應(yīng)兼顧其高強(qiáng)、易泵、自密實(shí)三大特性，制定如下技術(shù)線路:①選擇的外加劑不僅應(yīng)具有高減水率、緩凝適宜、保坍效果良好，還應(yīng)具備在低水膠比、高膠凝材料用量下能降低混凝土黏度的性能，以滿足易泵性要求；②選用高標(biāo)號水泥，摻加增強(qiáng)效應(yīng)明顯的摻和料，如硅灰、礦粉等，以滿足高強(qiáng)混凝土配制要求；③理論配合比設(shè)計采用 《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ 283—2012）原則，能更好滿足混凝土的自密實(shí)性能；④粗骨料最大粒徑小于20 mm，母材強(qiáng)度≥120 MPa，細(xì)骨料采用級配良好、潔凈的Ⅱ區(qū)河砂；⑤鋼管混凝土有補(bǔ)償收縮性要求，應(yīng)摻適量膨脹劑。

2.3 配合比設(shè)計

2.3.1 原材料的選用

工程選用的原材料品種及規(guī)格如下。

水泥:貴陽海螺盤江水泥有限公司P·O52.5水泥，物理力學(xué)性能符合《普通硅酸鹽水泥》（GB 175—2007）要求，堿含量為0.53%。

硅灰:貴州某廠產(chǎn)品，性能符合《高強(qiáng)高性能混凝土用礦物外加劑》（GBT 18736—2002）要求，二氧化硅含量為90.1%，28 d膠砂活性指數(shù)達(dá)96%。

礦粉:水城縣某新型建材有限公司S95級磨細(xì)礦渣，產(chǎn)品性能符合《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》（GB 18046—2008）要求，比表面積439 m2/kg，28 d膠砂活性指數(shù)達(dá)101%。

膨脹劑:重慶某廠高效膨脹劑，質(zhì)量符合《混凝土膨脹劑》（GB 23439—2009）要求。

粗骨料:南硯山縣平遠(yuǎn)鎮(zhèn)水城村石場，由5～10 mm與10～20 mm兩級配合而成，母材巖石抗壓強(qiáng)度為134 MPa。

細(xì)骨料:湖南岳陽區(qū)Ⅱ河砂，含泥量小于2.0%。

減水劑:有三家建材科技股份有限公司產(chǎn)品供選，其質(zhì)量均符合 《混凝土外加劑》（GB 8076—2008）要求。

拌和用水:北盤江水，符合《混凝土用水》（JGJ 63—2006）、《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（TB 10424—2010）要求。

2.3.2 配合比的試配

配合比依據(jù) 《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ 283—2012）進(jìn)行設(shè)計，C80自密實(shí)鋼管混凝土配合比經(jīng)多種試配，最后確定見表1。

表1 復(fù)現(xiàn)性試拌結(jié)果

表1的數(shù)據(jù)驗(yàn)證了目標(biāo)配合比PBC80-2各項性能穩(wěn)定性，可以作為本工程C80自密實(shí)鋼管混凝土配合比。

3 C80勁性骨架鋼管拱肋混凝土泵送頂升施工

3.1 混凝土泵送頂升施工方案

頂升施工依據(jù)對稱與均衡加載的原則進(jìn)行，即以拱頂為對稱線兩半跨對稱加載，以橋軸線為對稱線左右幅拱肋交替加載。主拱肋鋼管混凝土要求單管對稱泵送灌注，嚴(yán)格控制泵送量，使兩側(cè)管內(nèi)混凝土填充長度差不大于10 m，并在混凝土初凝時間內(nèi)完成整根管的頂升灌注。待管內(nèi)混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的80%后，再進(jìn)行下次灌注。兩岸拱腳處各設(shè)一灌注孔，在1/4跨度處設(shè)備用接力灌注孔，盡可能一次性灌注至拱頂）。拱頂設(shè)置隔倉板，隔倉板兩邊鋼管頂部各設(shè)一個出漿管。

3.2 混凝土泵送頂升施工效果

從2014年4月2日開始至2014年4月20日結(jié)束，歷時18 d便順利完成了全橋8支鋼管肋C80自密實(shí)混混凝土的泵送頂升施工。施工時嚴(yán)格控制混凝土入泵的工作性能，坍落擴(kuò)展度＜600 mm，倒坍落度筒流空時間＞12 s時不入泵機(jī)，很好地保證了混凝土泵送性能。每支管內(nèi)混凝土都是一次性由拱腳順利頂升到達(dá)拱頂，出漿口僅有少量稀漿排出，混凝土抗離析性能良好。沒有啟用備用灌注孔，這比以往的類似工程要順暢，提高了施工效率，單支拱肋灌注時間最少的為5 h，最長的為10 h，平均為6.5 h。

3.3 鋼管混凝土實(shí)體質(zhì)量

混凝土28 d標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度檢測評定結(jié)果見表2。混凝土3 d同條件養(yǎng)護(hù)早期抗壓強(qiáng)度在56.5～62.8 MPa，14 d水中養(yǎng)護(hù)限制膨脹率平均為2.92×10-4，28 d靜力彈性模量平均為41.7 GMPa。

表2 混凝土28 d標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度統(tǒng)計

混凝土施工14 d后，對混凝土與鋼管的密實(shí)情況進(jìn)行檢查。檢查方法以超聲波無損檢測為主，錘擊敲打?yàn)檩o。檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn):8支拱肋僅在跨中3～5 m范圍內(nèi)弧頂處鋼管與混凝土均存在1～3 mm的脫黏空隙，拱肋的側(cè)面、底面均與混凝土保持密貼。通過鉆孔壓環(huán)氧樹脂凈漿的辦法來填補(bǔ)1～3 mm的脫黏空隙。

4 結(jié)語

隨著混凝土技術(shù)的不斷進(jìn)步，高強(qiáng)高性能混凝土將會更多地使用于橋梁建設(shè)中。本工程采用C80自密實(shí)混凝土泵送頂升工藝灌注鋼管勁性骨架就是一個例證。混凝土經(jīng)一級泵輸送至150 m高度，入二級泵，再經(jīng)二級泵一次性頂升入長達(dá)256 m垂直高度100.6 m鋼管內(nèi)，充分體現(xiàn)了混凝土優(yōu)良的工作性能，是本橋施工的一大亮點(diǎn)。

高強(qiáng)高性能混凝土膠凝材料用量多，細(xì)粉含量高，拌和物大多較普通混凝土黏稠，因而評價其可泵性不能僅從工作性（坍落度或擴(kuò)展度、壓力泌水率）測試判斷，還應(yīng)考查混凝土黏稠程度。本工程引入倒坍落度筒流空時間來反映混凝土的黏度，收到了良好的效果。本方法操作性強(qiáng)，簡單實(shí)用。