摘要:隨著混凝土泵送設(shè)備技術(shù)性能不斷完善,泵送混凝土技術(shù)在水利工程隧洞建設(shè)中逐漸得到廣泛的應(yīng)用。文章以北海市鐵山港供水工程隧洞襯砌施工為例,介紹了泵送混凝土技術(shù)在隧洞襯砌施工過程中需要注意的問題,并提出了相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞:泵送混凝土;隧洞襯砌施工;配合比;堵管;模板;澆筑

中圖分類號(hào):TV554文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2009)20-0171-02

混凝土泵送施工技術(shù)在我國(guó)發(fā)展很快,并已在工業(yè)與民用建筑、交通、水利等工程中廣泛地應(yīng)用,經(jīng)試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐說(shuō)明,泵送混凝土不僅與砂、石、水泥、泵送劑等材料標(biāo)準(zhǔn)有密切關(guān)系,并需有連續(xù)的施工工藝,對(duì)混凝土泵輸送管的選擇布置,泵送混凝土供應(yīng),混凝土泵送與澆筑等要求較高。

北海市鐵山港供水工程一期第I標(biāo)段施工,該標(biāo)段施工內(nèi)容包括兩條并排長(zhǎng)約1100m、直徑2m的引水隧洞,由于該隧洞與上游水庫(kù)距離較近,隧洞內(nèi)滲水較為嚴(yán)重,隧洞襯砌施工難度大,下面介紹泵送混凝土技術(shù)在隧洞襯砌施工的應(yīng)用。

一、混凝土泵送設(shè)備的供電問題

1.由于大多數(shù)水利工程的施工現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)離城鎮(zhèn),工地附近一般沒有足夠容量的變壓器能同時(shí)滿足混凝土泵送設(shè)備及其它施工機(jī)械的用電需求,因此,需要向當(dāng)?shù)毓╇姴块T申請(qǐng)新增用電量,就近安裝施工專用變壓器。

2.由于隧洞較長(zhǎng),為了使泵送設(shè)備能從隧洞兩端分別向隧洞中段泵送,在隧洞進(jìn)、出口都設(shè)置施工專用變壓器。

二、泵送混凝土材料及配合比問題

1.骨料級(jí)配應(yīng)良好,粗骨料的最大粒徑與管內(nèi)徑之比,碎石不大于1∶3,卵石不大于1∶2.5,由于骨料級(jí)配要求較高,施工時(shí),一般宜聯(lián)系多個(gè)石料場(chǎng)同時(shí)供料,保證骨料供應(yīng);細(xì)骨料采用Ⅱ區(qū)中砂,細(xì)度模數(shù)在2.4～2.8,通過0.315篩孔量不少于15%,0.016篩孔量不少于5%,砂率值一般取38%～45%。

2.摻合料:摻入粉煤灰和外加劑有利于提高混凝土的可泵性,粉煤灰須符合現(xiàn)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),摻入量由試驗(yàn)得出的配合比確定。

3.外加劑:采用復(fù)合型減水劑或泵送劑,可改善混凝土的和易性。其中泵送劑摻量按生產(chǎn)單位推薦限值采用,當(dāng)泵送距離較遠(yuǎn)時(shí),建議適當(dāng)采用。

4.水泥:泵送混凝土最小水泥用量與輸送管直徑、泵送距離、骨料等有關(guān),最小用量為300 kg/m3, 當(dāng)泵送距離較遠(yuǎn)時(shí),在配合比的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加水泥用量。

5.泵送混凝土配合比:應(yīng)根據(jù)材料的質(zhì)量、壓送距離、輸送管管徑、當(dāng)?shù)貧夂驐l件、澆筑方法及澆筑部位等確定?；炷烈辛己玫目杀眯?且應(yīng)具有良好的粘滯性。

三、泵送混凝土的拌制問題

為了加快泵送速度,縮短停泵時(shí)間,防止堵管現(xiàn)象發(fā)生,采用兩臺(tái)自落式攪拌機(jī)同時(shí)向泵送設(shè)備供料,拌制混凝土主要流程為:上料、計(jì)量、投料、攪拌、卸料入泵機(jī)料斗內(nèi),泵機(jī)料斗內(nèi)繼續(xù)攪拌。在泵機(jī)料斗上方應(yīng)再設(shè)一個(gè)過濾網(wǎng),防止過大的塊石進(jìn)入料斗內(nèi)。材料配置精度允許偏差1%～2%以下。投料順序應(yīng)按設(shè)計(jì)要求確定,粉煤灰宜與水泥同步,外加劑宜后于水和水泥。攪拌的最短時(shí)間見表1:

四、混凝土泵送設(shè)備及管道的選擇與布置

1.根據(jù)澆筑區(qū)的劃分,確定好混凝土泵的位置和數(shù)量。北海鐵山港供水工程引水隧洞由于隧線較長(zhǎng),而泵機(jī)泵送距離有限,所以,需分別設(shè)置隧洞進(jìn)口、出口兩個(gè)澆筑區(qū);為節(jié)省開支,兩個(gè)澆筑區(qū)不同時(shí)施工,而是采用先施工出口段,再施工進(jìn)口段的方案。

2.配管設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)混凝土的澆筑方案,盡量縮短輸送管的長(zhǎng)度,減少轉(zhuǎn)彎的使用及便于澆筑過程中配管的更換等原則進(jìn)行。其中,盡量減少轉(zhuǎn)彎是泵送施工成敗的關(guān)鍵還節(jié),另外,澆筑過程中出料段的配管要以方便更換為原則,減少變換出料位置時(shí)的換管時(shí)間,從而縮短停泵時(shí)間,減少堵管現(xiàn)象的發(fā)生。

3.垂直配管時(shí),在一般情況下每10m高的垂直管下端設(shè)置相當(dāng)于落差H的5倍長(zhǎng)度的水平配管,當(dāng)下傾斜大于7時(shí),還應(yīng)在下斜管的上端設(shè)置排氣活塞。

4.向下傾斜配管的傾斜度大于4時(shí),應(yīng)在下斜管的下端設(shè)置相當(dāng)于落差H的5倍的水平配管,當(dāng)下傾斜大于7時(shí),還應(yīng)在下傾斜管的上端設(shè)置排氣活塞。

五、混凝土的泵送與澆筑

1.混凝土泵送前應(yīng)檢查泵車運(yùn)轉(zhuǎn)狀況,然后應(yīng)用0.5m3砂漿進(jìn)行潤(rùn)滑壓送,砂漿的配合配管比見表2,配管內(nèi)管壁水泥漿附著量見表3:

2.泵送混凝土在模板設(shè)計(jì)時(shí),需增強(qiáng)模板的支撐措施,以防模板變形,同時(shí),還要考慮便于拆模。圓形隧洞的泵送襯砌一般宜采用鋼模板,每節(jié)1.5m左右,前、后兩節(jié)之間采用螺栓連接,每節(jié)圓形的鋼?？煞殖晌鍓K拼裝起來(lái),對(duì)應(yīng)的圓心角分別為:45°、45°、40°、40°、10°,兩塊45°圓心角的鋼模放在最下面,兩塊40°圓心角的鋼模放在左上側(cè)和右上側(cè),最后一塊10°圓心角的鋼模板放在頂上,這塊模板上開有泵送砼入料口,五塊鋼模之間采用螺栓連接成一個(gè)圓形整體。為了加強(qiáng)模板的抗側(cè)壓力,在組裝完成的圓形模板內(nèi)部還要用木支撐或鋼支撐沿圓周方向進(jìn)行加固,支撐間距根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定,在無(wú)實(shí)測(cè)資料的情況下可參考表4確定:

3.澆筑過程中應(yīng)注意以下問題:壓送過程中斷時(shí)間不宜超過60min,當(dāng)停歇時(shí)間超過30min時(shí),應(yīng)作間歇振作防止混凝土在管內(nèi)離析或堵塞;由于泵送管道長(zhǎng),還應(yīng)安排有經(jīng)驗(yàn)的工人用錘子沿程敲擊管道,從敲擊回聲中可以判斷管道內(nèi)送料是否正常,若判斷某節(jié)管道可能發(fā)生了堵塞,可以采取換管等措施馬上予以解決,從而可以防止整個(gè)管道堵塞的情況發(fā)生。

4.由于采用了模板分塊組裝的方法,拆模也很方便,首先拆除加固模板的支撐,然后拆除隧洞頂上10°圓心角的鋼模板,再拆除圓心角45°、40°的模板;為了方便下一段模板安裝固定,已完成澆筑的最后一節(jié)圓形模板不用拆,用螺栓與下一倉(cāng)模板連接起來(lái)就可以了。

5.鋼筋綁扎工序安排在拆模、裝模這個(gè)時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行。由于鋼筋綁扎工序進(jìn)度遠(yuǎn)超混凝土襯砌工序進(jìn)度,從而錯(cuò)開了模板安裝、鋼筋綁扎兩個(gè)工作面,所以,鋼筋綁扎工序就可以穿插在模板安裝這個(gè)時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行。

六、兩種襯砌方法效果比較

北海市鐵山港供水工程引水隧洞剛開始采用人工襯砌方法,綁扎鋼筋、模板安裝、襯砌三班換流作業(yè),一天只能襯砌1.5m,每周單洞可以襯砌10.5m,雙洞進(jìn)行流水施工作業(yè),每周總襯砌長(zhǎng)度只有21m,進(jìn)度嚴(yán)重拖后。為加快施工進(jìn)度,提高襯砌質(zhì)量,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理推薦,采用泵送混凝土施工方法,每倉(cāng)襯砌安裝模板長(zhǎng)度約15～20m,從拆模、裝模再到支撐加固大約需要兩天時(shí)間,其間穿插鋼筋綁扎工序,鋪泵送管道需要一天時(shí)間,泵機(jī)連續(xù)澆筑襯砌大約8～12h即可完成,這樣算下來(lái),每周單洞可以襯砌30～40m,雙洞進(jìn)行流水施工作業(yè),每周總襯砌長(zhǎng)度達(dá)到了60～80m,施工速度提高了3～4倍,同時(shí),隧洞襯砌質(zhì)量較好。工程完工后,質(zhì)量檢測(cè)站對(duì)泵送混凝土進(jìn)行了抽心檢測(cè),檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示,各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

七、結(jié)語(yǔ)

目前,隨著混凝土泵送設(shè)備技術(shù)性能不斷完善,泵送混凝土技術(shù)在工業(yè)與民用建筑等行業(yè)已得到廣泛的應(yīng)用。由于該施工技術(shù)特有的眾多優(yōu)點(diǎn),在水利行業(yè)隧洞建設(shè)中也開始推廣采用,但由于該施工技術(shù)比較復(fù)雜,不容易掌握和控制,很多施工隊(duì)伍由于經(jīng)驗(yàn)不足,又缺少這方面的技術(shù)資料,最終導(dǎo)致泵送施工失敗的案例也不在少數(shù)。

作為一名工程技術(shù)人員,了解熟悉泵送混凝土技術(shù)是十分必要的,在此,把北海市鐵山港供水工程引水隧洞襯砌施工過程中遇到的問題、經(jīng)驗(yàn)與大家共同探討。

隨著泵送混凝土技術(shù)的不斷發(fā)展完善,泵送混凝土施工技術(shù)將在更加廣闊的領(lǐng)域中得到應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程[S].

作者簡(jiǎn)介:高則謙(1971-),男,廣西梧州人,廣西梧州水利電力設(shè)計(jì)院工程師,梧州陽(yáng)光建設(shè)監(jiān)理有限公司監(jiān)理工程師,研究方向:水利水電工程設(shè)計(jì)和監(jiān)理。