深V峽谷區(qū)大高差混凝土施工關(guān)鍵技術(shù)研究

【摘要】為研究大高差深V峽谷環(huán)境下溜管與二次攪拌機(jī)組合輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)及施工方法的可行性，文中以某地區(qū)大高差條件下的混凝土輸送為例，對(duì)組合輸送系統(tǒng)的施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行闡述；對(duì)經(jīng)由組合輸送系統(tǒng)運(yùn)輸前后的混凝土坍落度損失值進(jìn)行對(duì)比；對(duì)混凝土試塊在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)和同條件養(yǎng)護(hù)下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。研究結(jié)果表明，混凝土經(jīng)由組合輸送系統(tǒng)運(yùn)輸后坍落度損失值較小，入模處混凝土的抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

【關(guān)鍵詞】大高差；混凝土澆筑；坍落度；抗壓強(qiáng)度

【中圖分類號(hào)】TU755 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2024）11-0156-03

0 引言

近年來(lái)，中國(guó)的橋梁建設(shè)取得了巨大的成就，橋梁設(shè)計(jì)、施工、管養(yǎng)理論體系與技術(shù)也隨之不斷變化與改進(jìn)[1]。傳統(tǒng)混凝土運(yùn)輸方式在面對(duì)大高差時(shí)，混凝土各組分間會(huì)產(chǎn)生離析現(xiàn)象，從而降低結(jié)構(gòu)的抗壓、抗拉及抗?jié)B能力，給混凝土工程留下質(zhì)量隱患[2]。因此，解決大高差條件下輸送混凝土的技術(shù)問(wèn)題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

大高差條件下混凝土澆筑常用的施工方法有溜管法、向下泵送法、滿管溜槽輸送法等方法。近年來(lái)，張念來(lái)等[3]對(duì)大落差混凝土泵送技術(shù)進(jìn)行研究，提出了混凝土入模方案，對(duì)混凝土向下輸送過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)的解決方法。楊選波[4]介紹了一種山區(qū)混凝土長(zhǎng)距離、高揚(yáng)程運(yùn)輸時(shí)多級(jí)混凝土泵接力的輸送方式，分析了混凝土泵的堵管事故，提出加強(qiáng)施工組織管理等具體防范措施。歐陽(yáng)瑞等[5]對(duì)大落差的混凝土澆筑方案進(jìn)行研究，分析了向下泵送技術(shù)和滿管溜槽輸送技術(shù)，從受力分析以及施工安排兩個(gè)角度對(duì)兩套施工方案的安全性、經(jīng)濟(jì)性和可行性進(jìn)行比較。

綜上所述，學(xué)者對(duì)大高差混凝土澆筑技術(shù)進(jìn)行了深入研究，多集中于對(duì)單一輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案或施工控制要點(diǎn)進(jìn)行分析，對(duì)于澆筑入模的混凝土質(zhì)量把控仍有不足。本文以某工程為例，對(duì)大高差深V峽谷區(qū)環(huán)境下混凝土澆筑的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行細(xì)致研究，以期為大高差條件下混凝土的澆筑施工提供借鑒。

1 工程概況

洮河大橋位于洮河峽谷區(qū)，橋址處地形狹窄，黃河溝谷呈典型的“V”字形。擬建橋位區(qū)域河流兩岸的陡立坡面基巖裸露，陡立的岸坡頂部為黃土緩陵地貌，坡面順直，多呈狹長(zhǎng)的黃土梁地貌及坡頂渾圓的黃土峁地貌形態(tài)，局部發(fā)育有黃土沖溝，沖溝寬淺、坡面陡立。洮河大橋橋臺(tái)4#墩柱位于坡面位置，坡度為50°～70°，施工便道無(wú)法修至工作面。

2 大高差條件下混凝土澆筑關(guān)鍵技術(shù)

2.1 溜管試驗(yàn)

為驗(yàn)證溜管與二次攪拌機(jī)組合系統(tǒng)在大高差條件下輸送混凝土的可行性，確?；炷猎谳斔瓦^(guò)程中不會(huì)因?yàn)槁洳钸^(guò)大而出現(xiàn)離析，在正式施工之前，選擇臨時(shí)工程模擬實(shí)際施工中的混凝土澆筑流程，搭建臨時(shí)組合系統(tǒng)。

溜管的材質(zhì)、直徑、長(zhǎng)度和安裝角度等參數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)要求來(lái)確定。單獨(dú)采用C20～C60不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土進(jìn)行試驗(yàn)。通過(guò)調(diào)整水泥、水、骨料和添加劑的比例，配制出符合實(shí)際澆筑要求的混凝土樣本。將配制好的混凝土通過(guò)組合系統(tǒng)進(jìn)行輸送，觀察混凝土在輸送過(guò)程中的流動(dòng)性、黏性和是否出現(xiàn)離析等現(xiàn)象。記錄混凝土通過(guò)溜管的時(shí)間、速度和最終的澆筑質(zhì)量。

對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，包括混凝土的坍落度、抗壓強(qiáng)度、耐久性等指標(biāo)。這些數(shù)據(jù)將用于評(píng)估組合系統(tǒng)的性能，以及確定是否需要對(duì)組合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)或混凝土的配比進(jìn)行調(diào)整。確保試驗(yàn)過(guò)程中的混凝土滿足質(zhì)量要求。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析得出各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求，確定采用溜管與二次攪拌機(jī)組合作為主要的混凝土運(yùn)輸方法。通過(guò)這一系統(tǒng)的試驗(yàn)，可以為大高差條件下的混凝土澆筑提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持，確保施工的安全性和混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，見(jiàn)圖1。

2.2 潤(rùn)管處理

在混凝土澆筑前，首先要確保溜管系統(tǒng)的清潔和暢通。使用清水對(duì)溜管進(jìn)行沖洗，確保管道內(nèi)無(wú)銹漬、灰塵或其他可能影響混凝土質(zhì)量的雜質(zhì)。對(duì)于清洗溜管，特別重要的是要確保管道內(nèi)壁光滑、無(wú)附著物，以減少混凝土在輸送過(guò)程中的摩擦和阻力。

清水處理后，使用2 m3砂漿對(duì)溜管進(jìn)行潤(rùn)管操作，目的是清除管道內(nèi)的銹漬和其他雜質(zhì)。這一步驟對(duì)于防止混凝土在管道內(nèi)壁上的黏附和離析至關(guān)重要[6]。潤(rùn)管所用的砂漿不澆筑到作業(yè)面，而是單獨(dú)處理，以避免影響混凝土的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量。

2.3 混凝土澆筑

在潤(rùn)管之后，開(kāi)始正式的混凝土澆筑。在溜管的上方等待約40～60 s，下方開(kāi)始流出混凝土。這是為了確?；炷聊軌蝽樌鲃?dòng)并充滿整個(gè)溜管。當(dāng)下方開(kāi)始流出混凝土后，上方繼續(xù)澆筑混凝土，保持混凝土連續(xù)供應(yīng)，以避免空氣進(jìn)入管道造成堵塞。在澆筑過(guò)程中，需要有專人監(jiān)控溜管的出料情況。如果發(fā)現(xiàn)混凝土沒(méi)有順利流出，需要立即檢查溜管是否有堵管情況，并及時(shí)采取相應(yīng)措施。

澆筑完成后，使用清水對(duì)溜管進(jìn)行徹底清洗，以去除殘留的混凝土和砂漿，為下一次澆筑做好準(zhǔn)備[7]。清洗后的污水應(yīng)妥善處理，避免對(duì)環(huán)境造成污染。隨后，對(duì)澆筑的混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以確保其達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度和耐久性要求。

2.4 溜管堵塞問(wèn)題解決方案

2.4.1 布置雙管道系統(tǒng)

為應(yīng)對(duì)可能的溜管堵塞問(wèn)題，施工團(tuán)隊(duì)布置了兩條獨(dú)立的管道系統(tǒng)。當(dāng)一條管道發(fā)生堵塞時(shí)，另一條管道可以立即投入使用，保證混凝土連續(xù)澆筑不受影響，見(jiàn)圖2。

雙管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提高了施工的可靠性和靈活性，確保了施工進(jìn)度不會(huì)因?yàn)楣艿绬?wèn)題而延誤。

2.4.2 備用二次攪拌機(jī)和地泵

除雙管道系統(tǒng)，準(zhǔn)備了備用的二次攪拌機(jī)和地泵，以及9 m3的混凝土吊罐。這些設(shè)備可以通過(guò)纜索吊裝至工作面，以備不時(shí)之需。這種備用方案可以在主要澆筑系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)迅速啟動(dòng)，確?；炷凉?yīng)的連續(xù)性。

3 混凝土坍落度試驗(yàn)分析

坍落度試驗(yàn)是測(cè)定混凝土和易性的常用方法，通過(guò)坍落度試驗(yàn)測(cè)定拌合物的流動(dòng)性，并輔以直觀經(jīng)驗(yàn)評(píng)定黏結(jié)性和保水性，從而判斷施工能否正常進(jìn)行[8]。本研究通過(guò)記錄混凝土罐車卸料時(shí)的混凝土坍落度以及混凝土在澆筑前的坍落度計(jì)算坍落度的損失值。為評(píng)估組合輸送方法的適用性提供科學(xué)依據(jù)，從而對(duì)輸送技術(shù)的效率和可靠性做出判斷。

由表1可知，承臺(tái)、實(shí)體段、第二節(jié)段、第三節(jié)段以及第四節(jié)段的混凝土經(jīng)組合系統(tǒng)運(yùn)輸后，其坍落度損失值分別為8、10、12、7、9 mm，平均損失為9.2 mm。研究結(jié)果表明，該組合輸送系統(tǒng)能夠有效維持混凝土的和易性，確保混凝土在運(yùn)輸過(guò)程中的穩(wěn)定性。

4 混凝土標(biāo)養(yǎng)和同條件養(yǎng)護(hù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

4.1 混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

為全面評(píng)估經(jīng)溜管與二次攪拌機(jī)組合系統(tǒng)輸送后的混凝土的力學(xué)性能，在混凝土澆筑入模處制備了混凝土試塊[9]。其中，承臺(tái)位置制備了15塊標(biāo)準(zhǔn)試塊，以確保對(duì)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)點(diǎn)的混凝土性能進(jìn)行充分評(píng)估。此外，為了對(duì)墩柱不同位置的混凝土性能進(jìn)行細(xì)致分析，在墩柱的實(shí)體段制備了6塊試塊，第二節(jié)段制備了6塊，第三節(jié)段制備了6塊，第四節(jié)段制備了3塊。所有這些試塊均在受控的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。由試驗(yàn)結(jié)果可得，各作業(yè)面的混凝土平均抗壓強(qiáng)度達(dá)到了設(shè)計(jì)要求的119.7%，驗(yàn)證了施工技術(shù)的可靠性，確保了工程質(zhì)量的穩(wěn)定性。

4.2 混凝土同條件養(yǎng)護(hù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

為進(jìn)一步驗(yàn)證溜管與二次攪拌機(jī)組合系統(tǒng)輸送的混凝土力學(xué)性能是否滿足設(shè)計(jì)要求，在墩柱實(shí)體段混凝土入模處制備了6組符合規(guī)范條件的混凝土同條件養(yǎng)護(hù)試塊，見(jiàn)表2，旨在準(zhǔn)確評(píng)估經(jīng)運(yùn)輸后混凝土在實(shí)際施工條件下的性能，從而為工程質(zhì)量提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支持。

墩柱實(shí)體段的混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C40。由表2可知，所取的2組混凝土樣本在45 d同條件養(yǎng)護(hù)后，抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的113.5%和111.8%。綜上所述，墩柱實(shí)體段的混凝土在經(jīng)過(guò)組合系統(tǒng)運(yùn)輸后，其強(qiáng)度符合既定的工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[10]。研究結(jié)果表明，采用溜管與二次攪拌機(jī)的組合運(yùn)輸系統(tǒng)能夠確?；炷猎谳斔瓦^(guò)程中的質(zhì)量穩(wěn)定，從而有效地保障混凝土的入模質(zhì)量，滿足工程對(duì)混凝土性能的要求。

5 結(jié)語(yǔ)

1）本文對(duì)溜管與二次攪拌機(jī)組合輸送系統(tǒng)在施工過(guò)程中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，闡述了施工環(huán)節(jié)中各個(gè)關(guān)鍵步驟的技術(shù)要點(diǎn)，該施工方法可有效預(yù)防混凝土在運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)的離析不良現(xiàn)象，從而確保了混凝土在入模處的質(zhì)量符合工程設(shè)計(jì)要求。

2）對(duì)組合輸送系統(tǒng)運(yùn)輸前后的混凝土坍落度進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)計(jì)算得出坍落度平均損失值為9.2 mm。試驗(yàn)結(jié)果表明，該組合輸送系統(tǒng)在運(yùn)輸過(guò)程中能夠有效維持混凝土的和易性，確保混凝土的物理性能穩(wěn)定，為混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量提供了堅(jiān)實(shí)保障。

3）對(duì)混凝土試塊在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)和同條件養(yǎng)護(hù)下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，試驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)溜管與二次攪拌機(jī)組合輸送系統(tǒng)運(yùn)輸后的混凝土力學(xué)性能符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求，確保了混凝土在澆筑階段的品質(zhì)。

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