降低大體積管片混凝土氣泡數(shù)量施工技術(shù)

1 工程概況

1.1 工程簡介

豫機城際鐵路一標全長7.39km，是新鄭機場至鄭州南站城際鐵路的一部分，設(shè)計時速250km/h，其中盾構(gòu)區(qū)間全長3.8公里，盾構(gòu)隧道外徑12.4m，內(nèi)徑11.3m，壁厚0.55m，管片環(huán)寬2m，管片混凝土強度設(shè)計等級為C50P12，是我國目前采用盾構(gòu)法施工的單洞雙線第二大直徑的鐵路隧道。

1.2 管片類型

盾構(gòu)管片類型：采用通用楔型管片，楔形量為40mm，為“6+2+1”的9分塊方式的鋼筋混凝土單層管片襯砌。接縫形式：管片環(huán)縫設(shè)置凹凸榫槽，施工時千斤頂作用于凸起面上；為了便于拼裝，管片縱縫設(shè)置定位榫槽。

本標段管片成環(huán)直徑、厚度較大，生產(chǎn)難點也尤為突出，因環(huán)、縱縫設(shè)有凹凸榫不利于氣泡析出。

圖1 管片斷面示意圖

2 施工方案

2.1 施工方案簡介

管片生產(chǎn)工藝流程見圖2。

2.2 澆筑方式

混凝土澆灌方式，首先在混凝土運輸至生產(chǎn)車間，經(jīng)試驗員采用專用設(shè)備測定混凝土溫度、坍落度、含氣量及泌水率等工作性能；測定混凝土滿足要求后方可入模澆筑?；炷恋臐仓?yīng)采用分層連續(xù)推移的方式進行，間隙時間不得超過90分鐘。當設(shè)計無要求時，混凝土的入模溫度宜控制在5～30℃，新澆混凝土與鄰接的已硬化混凝土介質(zhì)間澆筑的溫度不得大于15℃。

圖2 管片生產(chǎn)工藝流程圖

利用廠房內(nèi)的設(shè)施把混凝土澆灌在鋼模內(nèi)，混凝土先從鋼模頂部中央位置下入鋼模內(nèi)腔兩端，邊下料邊開動混凝土振動器振搗，先模具兩端后模具中部。

振動必須由專人負責(zé)，振搗時間視坍落度大小情況及氣泡排除情況而定，當混凝土不再沉落，氣泡不再排出，表面開始泛漿為止，絕不能過振或少振[3]。振搗中應(yīng)避空振，以免損壞鋼模。

模具頂部后加入的混凝土間隔時間不得過長，必須在混凝土初凝前人工壓緊密實。

標段管片在澆筑過程中因體積較大，管片厚度是常規(guī)地鐵管片的2倍，短時間一次性澆筑成型容易使底板內(nèi)弧面混凝土氣泡難以有效析出，針對此情況經(jīng)試驗分析改良澆筑方式為分層澆筑[1]，首次澆筑2.3m3混凝土，坍落度維持5cm-7cm并嚴格控制振搗時間5-7分鐘，并通過高頻振搗棒輔助進行振搗，且確保不得過振(過振會使混凝土表面產(chǎn)生過厚浮漿層，在等待下一盤料澆筑之前浮漿層表面塑化，底模內(nèi)剩余氣泡無法正常析出），待第二盤澆筑完畢后繼續(xù)振搗6-8分鐘，整個循環(huán)過程維持在25分鐘以內(nèi)，其中混凝土振搗時間控制在11-13分鐘。

2.3 調(diào)整減水劑參量及配比

本項目使用PCA高性能聚羧酸減水劑，按同廠家、同編號、同品種、同出廠日期的產(chǎn)品每50t檢驗一次，不足50t也需檢驗一次。檢驗項目包括水泥凈漿流動度、硫酸鈉含量、氯離子含量、總堿量、減水率、坍落度保留值、常壓泌水率比、壓力泌水率比、含氣量、抗壓強度比、對鋼筋的銹蝕作用、相對耐久性指標、收縮率比。外加劑到廠后應(yīng)立即取代表性樣品進行檢驗，進貨與工程試配時一致方可入庫使用[2]。檢驗嚴格按照國家相關(guān)標準進行，針對我標段原有C50.P12混凝土配合比中外加劑進行分析試驗及效果對比，最終確定外加劑摻量由原有4.77kg/m3調(diào)整至5.72kg/m3。將減水劑中原有乳化硅油（消泡劑）由750g/t增加至855g/t。

3 結(jié) 語

采用一次振搗的方式生產(chǎn)管片，經(jīng)過試驗對比，分層進行澆筑并利用高頻振搗棒輔助后，發(fā)現(xiàn)氣泡含量比之前澆筑方法氣泡有明顯減少；通過現(xiàn)場試驗，減水劑含氣量越高拌合出的混凝土外觀氣泡數(shù)量越高，目前使用減水劑含氣量約為4%，因此需控制好減水劑摻量及含氣量。該項降低大體積管片混凝土氣泡的技術(shù)為類似管片生產(chǎn)提供了一個很好的模板，值得推廣應(yīng)用。

[1]《大體積混凝土施工規(guī)范》GB 50496-2009

[2]孫春海 大體積混凝土施工技術(shù)研究[J]科技資訊2010

[3]曲明玉 大直徑盾構(gòu)襯砌管片生產(chǎn)中氣泡的防治[J]科技資訊2009（04）