駐馬店新蔡戚橋港防洪閘混凝土施工技術(shù)應(yīng)用

朱寅生,董愛(ài)民

（1.駐馬店市水利工程局，河南 駐馬店 463000; 2.駐馬店市河道管理局，河南 駐馬店 463000）

0 引言

以往在中小型水利工程施工中，受工程分散、工程量小、交通不便和供電不能滿足施工需要等條件限制，大多采用傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)攪拌混凝土和人力車運(yùn)送方式。 這種混凝土的運(yùn)送方式已不能滿足中小型水利工程現(xiàn)代化施工的需求，因此，不斷創(chuàng)新、積極采用新技術(shù)、努力提高管理水平，已成為地方中小型水利工程施工的當(dāng)務(wù)之急。

泵送混凝土是近些年來(lái)發(fā)展較快的一種混凝土運(yùn)輸方法，它具有工效高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、噪音小、施工現(xiàn)場(chǎng)整潔等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于大體積混凝土和高層建筑施工中。 我們?cè)隈v馬店市小洪河近期治理新蔡戚橋港防洪閘工程施工中，應(yīng)用泵送混凝土澆筑閘體結(jié)構(gòu)，取得了良好的效果。

1 工程概況

駐馬店市小洪河近期治理工程是河南省“十二五”期間的重點(diǎn)水利建設(shè)項(xiàng)目。 其中，新蔡戚橋港防洪閘工程是該項(xiàng)目的重點(diǎn)骨干工程之一。 該工程混凝土與鋼筋混凝土工程量為3 488 m3，主要分布于上游圓弧翼墻、閘室、下游陡坡消力池段等3 部分鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

1.1 上游圓弧翼墻

上游圓弧翼墻基礎(chǔ)底板分3 段，厚0.80 m，寬度由5.20 m 漸變?yōu)?.50 m。 翼墻為扶臂曲線式，墻高由6.10 m 漸升到10.22 m，墻寬由0.65 m 漸變到0.35 m。每側(cè)的圓弧翼墻與基礎(chǔ)底板對(duì)應(yīng)分成3 段，每段圓弧翼墻背水面設(shè)有0.30 m 厚三角形扶臂3 個(gè)。

1.2 閘室

閘室設(shè)計(jì)為兩孔框架式結(jié)構(gòu)，底板厚1.20 m，長(zhǎng)20 m，寬14.20 m。 中墩高10.22 m，寬1.20 m；邊墩高10.22 m，底寬1.50 m，上寬1.00 m。

1.3 陡坡消力池段擋土墻

陡坡消力池段擋土墻基礎(chǔ)底板厚0.70 m，長(zhǎng)26 m，寬5.80 m。 擋土墻為懸臂式，高7.60 m，底寬0.85 m，上寬0.35 m。

3 部分結(jié)構(gòu)形式各不相同，工程量相對(duì)集中，高程變化較大，具有一定的施工難度。 為確保泵送混凝土澆筑成功可靠，施工中采取多項(xiàng)配套技術(shù)措施，取得了預(yù)期效果。

2 模板設(shè)計(jì)安裝

2.1 模板設(shè)計(jì)

為保證模板、支架和腳手架具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，并節(jié)約材料，本工程對(duì)模板工程進(jìn)行了專項(xiàng)設(shè)計(jì)。 即，先根據(jù)結(jié)構(gòu)型式、跨度、支模高度、荷載及施工條件等確定支模方案，然后進(jìn)行配板設(shè)計(jì)。 在進(jìn)行配板設(shè)計(jì)時(shí)，模板的最大側(cè)壓力根據(jù)混凝土的澆筑速度、澆筑高度、密度、坍落度、溫度等主要影響因素，按下列二式計(jì)算，取小值。

式中：F 為新澆混凝土對(duì)模板的最大側(cè)壓力，kN/m2；t0為新澆混凝土的初凝時(shí)間，h，可按實(shí)際監(jiān)測(cè)確定，當(dāng)缺乏試驗(yàn)資料時(shí)，可采用t0=200/（T+15）計(jì)算（T 為混凝土的溫度，℃）；β1為外加劑影響修整系數(shù)，不摻外加劑時(shí)取1.0，摻具有緩凝作用的外加劑時(shí)，取1.2；β2為混凝土坍落度修正系數(shù)，當(dāng)坍落度小于100 mm 時(shí)，取1.10，不小于100 mm 時(shí)，取1.15；V 為混凝土的澆筑速度，m/h；H 為混凝土側(cè)壓力計(jì)算位置處至新澆混凝土頂面的總高度，m。

在計(jì)算模板及支架強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)選擇可能發(fā)生最不利情況的荷載組合。 對(duì)于墩、墻、柱、底板、消力池等部位的側(cè)面模板，主要考慮新澆混凝土對(duì)模板的側(cè)壓力、傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的水平動(dòng)力荷載和振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載。 對(duì)于橋面、胸墻、單梁等部位的底模及支架，應(yīng)主要考慮模板及支架自重、鋼筋的重力、新澆混凝土的重力、振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載和傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的豎向動(dòng)力荷載。

在選用模板材料時(shí)，考慮到大型模板需要強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性好，使用周期長(zhǎng)，決定使用鋼模板。 對(duì)于中墩上下游端的異型結(jié)構(gòu)，提前制作定型鋼模板。

2.2 模板安裝

根據(jù)計(jì)算出的各部位最不利荷載組合數(shù)值，選配鋼模板和對(duì)拉螺栓，然后進(jìn)行組合安裝。 模板安裝采用的是傳統(tǒng)的“鐵板螺栓，對(duì)拉撐木”的立模支撐方法。模板全部是豎排，齊縫拼接。在閘體施工全過(guò)程中，未出現(xiàn)模板變形、膨脹等情況。

3 泵送混凝土配合比的確定

選擇泵送混凝土配合比，首先要滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度、耐久性、和易性和可泵性要求，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)材料規(guī)格，泵送距離、地形及閘體結(jié)構(gòu)等條件確定。 防洪閘底板和墻體混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C25，1m3混凝土的水泥用量430 kg，粗骨料屬于單粒級(jí)配10～20 mm 碎石，細(xì)骨料為中沙。 原材料質(zhì)量嚴(yán)格按照泵送混凝土施工技術(shù)規(guī)范要求控制，含泥量、遜徑、超徑等均符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

3.1 水灰比

選擇適當(dāng)?shù)乃冶龋梢员ＷC混凝土的可泵性。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)介紹，水灰比與流動(dòng)阻力的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：泵送混凝土水灰比的取值一般為0.45～0.6。 當(dāng)水灰比小于0.45 時(shí)，混凝土阻力急劇上升，泵送極為困難；當(dāng)水灰比大于0.6 時(shí)，混凝土容易離析，可流動(dòng)性差。 考慮到本工程的具體情況，施工中采用了0.5 的水灰比，獲得了較為滿意的混凝土泵送效果。

3.2 沙率

選擇最佳沙率，可減輕混凝土的摩擦力。 考慮到本閘體工程澆筑揚(yáng)程較低，采用泵送混凝土沙率為40%。 實(shí)踐中，保證了混凝土澆筑的可泵性，未發(fā)生堵管和離析等現(xiàn)象。

其五，利用變式訓(xùn)練提升與鞏固數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。在變式訓(xùn)練期間使學(xué)生在已經(jīng)完成的函數(shù)動(dòng)點(diǎn)問(wèn)題中不斷積累豐富的解題經(jīng)驗(yàn)。

3.3 坍落度

坍落度與泵送性能的關(guān)系密切。 目前，泵送高度在100 m 以上時(shí)，一般坍落度宜在180～200 mm 之間。 但本工程屬于一般中小型水利工程，不宜采用提高水灰比的方法來(lái)提高混凝土的坍落度，在施工中也未使用高效減水劑來(lái)保證混凝土的可泵性，僅根據(jù)以往實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行局部實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選用混凝土坍落度為11.5cm，取得了良好的澆筑效果。

4 混凝土泵送系統(tǒng)的選型和布置

4.1 系統(tǒng)選型

本工程最大混凝土澆筑量是閘墩，共736 m3；最大水平輸送距離是右岸3#圓弧翼墻，計(jì)80 m；最大垂直輸送高度是閘墩，高差是10.22 m。 混凝土拌和機(jī)系統(tǒng)由兩部JS500L 混凝土拌和機(jī)和一部PL1200型自動(dòng)上料機(jī)組成。 兩部拌和機(jī)生產(chǎn)能力是25～60 m3/h。 混凝土泵輸送能力是15～58 m3/h。 另配Φ100輸送管200 m，以滿足生產(chǎn)需要。

4.2 系統(tǒng)布置

兩部拌和機(jī)并列布置在左岸靠近堤腳的灘地（高程43.0 m）上，對(duì)應(yīng)消力池部位，與消力池?fù)跬翂λ骄嚯x約30 m，高出地面1.5 m（高程44.5 m）。 混凝土泵位于兩拌和機(jī)中間，在拌和機(jī)前側(cè)，低于地面1m（高程42.0 m）左右，拌和機(jī)出料口和混凝土泵接料口之間用鐵皮溜槽連接，出料順暢，無(wú)堵塞。

混凝土泵出口到消力池左側(cè)基坑邊緣之間的輸送管道埋于土中，埋深0.5m，以防止施工車輛碾壓。 其他的水平輸送管，每個(gè)接頭兩側(cè)固定在鋼管支架上，垂直輸送管固定在腳手架上，下部的彎道處加設(shè)支撐物，以承受垂直管重量和泵送時(shí)的沖擊力。 輸送管接口處的橡膠密封圈，每次拆卸后要清洗，并妥善保管，不得有損傷、缺口，以備循環(huán)使用。

5 混凝土泵送澆筑技術(shù)

5.1 混凝土泵送和澆筑順序

由于首次使用泵送混凝土澆筑十米多高的鋼筋混凝土墻，而且是一次澆筑成形，所以沒(méi)有成熟的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。 為保證混凝土的澆筑質(zhì)量和施工安全，擬定的混凝土泵送和澆筑順序是：消力池?fù)跬翂Αl墩→2#圓弧翼墻→1#、3#圓弧翼墻→陡坡?lián)跬翂Α?/p>

5.2 采取的技術(shù)措施

在澆筑混凝土的過(guò)程中，采取相應(yīng)技術(shù)措施予以配合。

（1） 在混凝土泵送之前，先搭設(shè)固定輸送管的專用腳手架，水平和垂直輸送管均不得直接固定在鋼筋、模板及預(yù)埋件上。 鋪設(shè)輸送管應(yīng)由遠(yuǎn)及近，倉(cāng)內(nèi)用每節(jié)長(zhǎng)1m 左右的鐵皮溜管串接，以便于拆卸、清洗。

（2）混凝土泵和拌和機(jī)由專人操作、統(tǒng)一指揮，確?；炷聊苓B續(xù)施工。 新鋪設(shè)安裝的管道以及活塞、料斗，在使用前一般都較干燥，且吸水性較強(qiáng)。因此，開(kāi)始澆筑前，應(yīng)先拌制兩盤(pán)水泥沙漿并進(jìn)行輸送使混凝土泵的料斗、活塞及輸送管內(nèi)壁充分濕潤(rùn)，且形成一層潤(rùn)滑膜，從而有效地減小混凝土的流動(dòng)阻力。

（3）出現(xiàn)非計(jì)劃性中斷時(shí)，要按照事前制訂的應(yīng)急預(yù)案，集中人力、物力抓緊搶修。 對(duì)澆筑倉(cāng)內(nèi)的混凝土及時(shí)進(jìn)行分層平倉(cāng)振搗，超過(guò)允許的間歇時(shí)間，按施工縫處理，能重塑的，繼續(xù)澆筑上一層混凝土。

（4）混凝土分層澆筑、振搗，每層厚度為30 cm，每2 m（一節(jié)輸送管）水平移動(dòng)布料1 次，出料口位于結(jié)構(gòu)物中間，以防止入倉(cāng)混凝土直接沖擊模板和鋼筋。在第一次振搗后，隔15～20 min 進(jìn)行第二次復(fù)振，以提高混凝土密度。 此外，盡量消除結(jié)構(gòu)四周面的水泡和縮水裂縫。

（5）在澆筑過(guò)程中，隨時(shí)檢查模板、支架等穩(wěn)固情況。 若發(fā)現(xiàn)有漏漿、變形或沉陷，應(yīng)立即處理。 若發(fā)現(xiàn)鋼筋、止水帶及預(yù)埋件位置有移動(dòng)，應(yīng)及時(shí)校正。 應(yīng)及時(shí)清除模板、鋼筋、止水帶和預(yù)埋件表面的灰漿。

（6）在澆筑閘墩時(shí)，每個(gè)閘墩均衡上升。 圓弧翼墻壁薄墻高，在澆筑時(shí)，應(yīng)先振搗倉(cāng)內(nèi)混凝土，然后從外采用附著式振動(dòng)器振搗模板。 混凝土澆筑到頂時(shí)，立即抹平，排除泌水，待定漿后，再抹壓2～3 遍，以防止頂面不密實(shí)和表面干縮裂縫。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)泵送混凝土在新蔡戚橋港防洪閘工程中的應(yīng)用，我們?cè)诟惺苁芤嬗趧?chuàng)新的同時(shí)，通過(guò)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，有以下幾點(diǎn)建議，供同行參考。

（1）泵型選擇應(yīng)因地制宜。 選擇混凝土泵應(yīng)與輸送距離、輸送高度及澆筑倉(cāng)面對(duì)混凝土的需求量相匹配，不應(yīng)片面追求壓送性或壓送速度，以防止造成輸送管內(nèi)混凝土離析。

（2）在泵送過(guò)程中，料斗內(nèi)應(yīng)經(jīng)常留有足夠的混凝土，以防止吸入空氣，發(fā)生堵管。 若停止泵送時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，應(yīng)隔5 min 開(kāi)泵一次，反泵1～2 個(gè)行程，以防止管中混凝土初凝。 當(dāng)停機(jī)時(shí)間超過(guò)30 min 時(shí)，應(yīng)將混凝土從泵和輸送管中清除。

（3） 因混凝土質(zhì)量是造成堵管的主要原因，現(xiàn)場(chǎng)管理人員應(yīng)采取有效措施，對(duì)混凝土質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，確?；炷辆哂辛己玫暮鸵仔?。 粗骨料級(jí)配應(yīng)符合規(guī)范要求，沙率不能太低，并保證水泥用量和質(zhì)量。

（4）當(dāng)發(fā)生堵管時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行反泵疏通。 若反泵疏通無(wú)效，則應(yīng)立即判定堵塞部位，停機(jī)清理管路。

（5） 泵送混凝土模板的側(cè)壓力比塑性混凝土大，所以，在支模時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)模板支撐措施，防止模板變形。 當(dāng)發(fā)生模板外脹時(shí)，要及時(shí)加固，同時(shí)通知操作人員降低泵送速度或轉(zhuǎn)移澆筑點(diǎn)。

[1] JGJ/T10-95，混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程［S］.

[2] 王建平.長(zhǎng)距離高揚(yáng)程泵送混凝土施工要點(diǎn)[J].建筑工人，2007(2)：18-19.