摘要：結合相關工程施工經(jīng)驗和施工實踐，就高墩大跨連續(xù)剛構預應力混凝土的泵送工藝進行了研究和總結。
關鍵詞：高墩大跨連續(xù)剛構,混凝土,泵送工藝
1、工程概況
老莊河特大橋位于西部大通道包（頭）北（海）線陜西境黃陵至延安段高速公路六標段K196+750處，全橋長870m，為95m+4×170m+95m六跨預應力混凝土連續(xù)剛構。
老莊河特大橋的橋墩墩身為左右幅分離布置，橋墩高度最高為105m，其梁部為預應力混凝土變截面連續(xù)剛構，采用C50混凝土,共計24410m，墩頂箱梁高9m，箱梁采用掛籃懸臂澆注法施工。在連續(xù)梁施工中采用拖泵來完成混凝土的輸送任務，主要采取單機直接泵送到位方式施工，輸送管垂直高度在100m以上。
2、混凝土配合比設計
連續(xù)梁的混凝土性能必須滿足以下要求：高強度、高工作性、具有較高的耐久性、尺寸穩(wěn)定性，要滿足以上性能必須從原材料品質(zhì)、配合比優(yōu)化、施工工藝與質(zhì)量控制等方面綜合考慮。
2.1、混凝土原材料
2.1.1水泥：按照以下原則進行選擇：
a、選用優(yōu)質(zhì)硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥；
b、水泥的主要礦物成分硅酸三鈣（CS）、硅酸二鈣（CS）、和鋁酸三鈣（CA）對混凝土的性能影響較大，CS不僅對早期強度而且對后期強度發(fā)展均有貢獻；CS水化較慢，通常只對后期強度有利；CA的水化速度最快，但CA的含量往往是水泥與減水劑適應性好否的關鍵，CA含量過高時，混凝土的流動度的經(jīng)時損失很快。按有關文獻要求CS含量高（＞8%）、CA含量底（＜8%）的水泥較適宜配制高性能混凝土。
我們經(jīng)過對秦嶺水泥股份有限公司所產(chǎn)P.O52.5R水泥的物化調(diào)查，其CS含量平均為48%～52%，CA含量平均為6%～7%，CS含量平均為21%～27%，滿足有關技術要求。
2.1.2高效減水泵送劑：
高效減水泵送劑通過降低水的表面張力(水－氣相)和界面張力(水－固相)的作用，大大地減少為達到所要求的工作性能的拌和水用量。目前國內(nèi)常用的類型主要有萘系及三聚氰胺系兩種，相對而言。萘系具有較高的減水率、三聚氰胺系對混凝土的流動度保持能力相對較強；使用高效減水劑最需關注的是其與水泥適應性問題。具體表現(xiàn)為混凝土的坍落度損失的快慢，在本項目中采用泵送工藝施工，更需考慮混凝土坍落度的經(jīng)時損失。
我們經(jīng)過多方面的對比后擬選用山西黃河外加劑廠生產(chǎn)的UNF-3C緩凝高強減水劑，從生產(chǎn)源頭加強外加劑的質(zhì)量控制，保證外加劑的有效減水成分必須為萘系與氨基磺酸鹽復合物、緩凝成分必須為三聚磷酸鈉與聚乙烯醇、引氣成分必須為松香熱聚物,對秦嶺牌P.O52.5R水泥的實測減水率為27％～30％。
2.1.3集料：
a、粗集料：
配制高強高性能混凝土的碎石粒徑Dmax通常選擇在10～25mm的集料、粒形與級配必須采用連續(xù)級配且其針片狀顆粒含量越少越好，界面粘結性必須優(yōu)異。
我們在對銅川川口開采的碎石經(jīng)過多次試驗，其試驗數(shù)據(jù)綜合如下：該礦山石材抗壓強度為：107Mpa；最大粒徑為25mm、含泥量平均為0.5%、泥塊含量平均為0.2%、堆積密度平均為1500kg/m3、表觀密度平均為2550kg/m3，堿活性檢測試件膨脹率為0.08％，為非活性集料。
b、細集料：
選用細度模數(shù)中等偏粗的天然河砂。我們在對西安灞河開采的河砂經(jīng)過多次試驗，其試驗數(shù)據(jù)綜合如下：細度模數(shù)平均為2.7、含泥量平均為0.8%、泥塊含量平均為0.3%、堆積密度平均為1500kg/m3、表觀密度平均為2550kg/m3。
2.2、配合比設計結果：
C50混凝土的配合比設計情況如表1所示：
表1混凝土配合比設計表
3、機械選型
根據(jù)現(xiàn)場施工環(huán)境及施工要求我們選擇了三一重工生產(chǎn)的HBT60C-1816型拖泵，泵管直徑為125mm，其主要技術參數(shù)如表2所示：
表2HBT60C-1816型拖泵主要技術參數(shù)表
4、泵管的配管設計
梁部混凝土垂直運輸采用泵送方式進行，在0段中心采用三通管連接，T構兩端同時澆筑混凝土，泵管的基本布置方式如圖1所示：
黃延高速公路老莊河特大橋位于陜北黃土高原南部洛川縣境內(nèi)，橋址處溝壑縱橫，地形崎嶇，被稱為黃延高速公路7座高墩、大跨連續(xù)剛構中施工難度最大的一座橋，在混凝土的運輸中尤其突出。在根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況進行調(diào)查后對泵管進行了配管設計，設計結果如表3所示，由此可以看出各墩泵管換算后水平距離加上梁部水平管后皆很大，有的甚至接近理論最大值。
表3 各墩125A輸送管配管設計（至0 塊）統(tǒng)計表
5、可泵性試驗
合理的配合比有利于降低施工成本，保證質(zhì)量，而是否可泵對于提高施工速度、保證施工質(zhì)量、預防堵管有著直接影響。故對試配的配合比在現(xiàn)場進行了的可泵性試驗，結果如表4所示：
表4混凝土現(xiàn)場可泵性試驗統(tǒng)計表（現(xiàn)場18℃）
6、施工工藝控制
6.1混凝土計量、攪拌工藝
6.1.1混凝土攪拌站配有計算機自動控制系統(tǒng)，自動精確計量原材料：
a、砂單倉配料，采用輸送帶自動送料計量；
b、碎石采用雙倉配料，按照5～10mm和10～25mm兩種粒徑進行摻配，采用輸送帶自動送料計量；
c、水泥采用散裝罐儲料，螺旋輸送機自動送料計量；
6.1.2混凝土流動性對用水量相當敏感，其用水量控制予以嚴格的控制；
6.1.3外加劑采取分袋稱量后加入，防止過量產(chǎn)生泌水和離析，以及不夠量引起混凝土的性能不符合設計要求；
6.1.4攪拌采取強制式攪拌機拌制；混凝土攪拌時間不夠?qū)⒃斐身虐韬喜粍�，外加劑未完全發(fā)揮減水效應導致混凝土在運輸過程中坍落度增大,必須通過加強監(jiān)控力度、提高工人思想意識，才能解決此類問題。
6.2泵送工藝：
混凝土垂直運輸采用泵送方式進行，在0段中心采用三通管連接，T構兩端同時澆筑混凝土，造成混凝土到達0塊位置經(jīng)三通后泵送壓力陡然降低，通過閥門調(diào)節(jié)T構兩端混凝土供給量，使T構兩端受力均勻，避免T構兩端過大的不平衡荷載而造成梁部失穩(wěn)，同時也加快了混凝土澆筑速度，減少后澆混凝土對已澆混凝土的擾動。
同時為防止堵管故障的發(fā)生采取了以下措施：
6.2.1、垂直向上布管高度越高，其混凝土自重對混凝土輸送泵的閘門閥產(chǎn)生倒流壓力（及反壓）越大，一方面會導致單位時間內(nèi)混凝土的輸送量下降；另一方面待料時間過長時會造成閘門閥內(nèi)及其附近的混凝土離析，極易造成堵管；針對此種情況采取在輸送泵與垂直管道之間布置的水平管長度大于垂直管道長度的1/3；并且在水平布管中間安置插管，以便在待料時間過長時關閉插管，有效地防止因反壓過大所造成的離析堵管；
6.2.2、泵送混凝土的坍落度合理與否，是防止或減少堵管的重要條件之一。在管路輸送中，坍落度過大會造成混凝土粒度大小不同的物料離析，使得砂、石分離；過小則造成混凝土粘性加大，流動性減少，輸送與管壁的阻力加大，直至發(fā)生堵管。若控制坍落度在18cm左右，既不會造成物料離析，又能順暢輸送，比較合適。并且在實際操作過程中，還要確�；炷凛斔偷某志眯浴⒕庑�，盡量減少其變化幅度。所以配料機、攪拌機，尤其是供水系統(tǒng)的設備定期檢修，始終保持其良好的運行狀態(tài)，以達到配合比和坍落度的穩(wěn)定性。
6.2.3、初次啟動輸送時最容易發(fā)生堵管事故，其主要原因是全管路均為空管，管壁未經(jīng)摩擦光滑度欠佳，同時管壁沒有經(jīng)過用水濕潤，因而物料與管壁的阻力較大。為此必須：
①要做到全管路在安裝前，進行認真清理；由于本項目施工過程中采取垂直布管不拆卸的方案，所以在每次混凝土施工完畢必須對垂直管采取針對性的措施進行徹底的清洗；
�、趩⒂脮r先開泵打水、砂漿潤濕管路，然后再輸送混凝土，在打水潤濕管路之前，管路中塞進清潔球，對全管路濕潤防止堵管事故發(fā)生，有顯著效果。
�、墼诔醮屋斔瓦^程中，隨著混凝土流束從始端在管中流動時，工人應跟隨不斷擊打沿途管路，可使流束因受振動而松動，克服了管壁的阻力，讓混凝土流束順利通過。
6.2.4、在輸送混凝土的過程中，若由于某種原因而必須停泵，則在再次啟動輸送時，也容易發(fā)生堵管事故。停送的時間不宜超過1～1.5小時，并需要及時正泵、反泵防止混凝土堵塞管路。
7、實施效果：
老莊河特大橋的梁部混凝土泵送施工情況比較正常，泵送效果見表5所示：
表5 梁部混凝土泵送效果統(tǒng)計表（以3 墩為例）
影響高墩大跨連續(xù)剛構預應力混凝土的泵送效果的因素較多，只有在總結相關施工經(jīng)驗的基礎上結合現(xiàn)場各種實際情況，排除各種隱患，才能保證混凝土泵送施工的順利實施。
