摘 要：引灣入津水源保護工程是部分利用亞洲開發銀行貸款項目, 也是天津市水利工程中第一次大規模采用泵送混凝土施工的示范項目。泵送混凝土施工是目前國內工程建設中普遍采用的施工技術, 詳細闡述了泵送混凝土的設備配置、原料拌制到布管方式、泵送及澆筑全過程的施工程序, 介紹了其在引灤水源保護工程中應用的效果, 展望了泵送混凝土施工發展的美好前景。
關鍵詞:引灤入津 泵送混凝土 箱涵 施工技術
中圖分類號:TU528.062 文獻標識碼:A 文章編號:1007-6980 (2003) 02-0007-03
引灣入津水源保護工程, 是一項綜合性、全方位、主體交叉防污治污、提高人民生活水平、確保可持續發展的系統工程, 是天津市委市政府改善城鄉人民生活20 件實事之一, 工程總投資23.994 億元, 工程包括3 個子項目: ①新建州河暗渠工程; ②于橋水庫水源保護工程; ③引灤專用明渠治理工程。
新建州河暗渠工程首批開工4 個標段, 其中Z11 標段由水利部天津院監理處監理, 天津市水利工程有限公司施工, 合同造價3 403 萬元, 工期1年。主體建筑物包括2 421 m 暗渠以及7 # 進人孔1座, 其中暗渠為3 孔4.3 m ×4.3 m 現澆鋼筋混凝土箱涵結構, 每節箱涵長15 m , 全部采用泵送混凝土施工, 混凝土總工程量為69 995 m3 , 斷面結構形式如圖1 。
1 泵送混凝土施工技術
1.1 設備配置
主要設備配置見表1 :
其中, 混凝土拌和站裝備有電子計量系統, 混凝土輸送泵為拖式泵, 采用<125 無縫泵管。
1.2 泵送混凝土的拌制
泵送混凝土的拌制是保證混凝土優質高效施工的前提, 施工中主要從以下兩方面進行控制。
1.2.1 配合比設計
施工前承包商按施工圖紙和規范的要求進行混凝土配合比設計, 報監理工程師審核批準后使用,在施工中對原材料的品種、規格、產地(生產廠家)進行嚴格的控制。通過試配及試澆筑, 最后確定并在施工中采用的配合比的幾個參數為:
水膠比: 0.52
砂率: 43 %
最小膠凝材料用量: 320 kg/ m3
坍落度: 140～160 mm
含氣量: 5 %左右
1.2.2 混凝土拌制
混凝土拌制前將工程師批準的配合比輸入拌和站控制系統, 嚴格進行原材料計量, 同時設定好其投料順序: 粉煤灰與水泥同步, 泵送劑滯后于水和水泥。混凝土的拌制時間不少于45 s , 正常情況下攪拌站連機工作, 即每4 盤連續作業, 每盤1.5m3 , 4 盤共6 m3 , 可裝滿1 輛運輸車, 提高了工效。
1.3 泵送混凝土運送
混凝土澆筑采用HBT60 混凝土拖式泵輸送,最大理論輸送能力為Qmax = 60 m3/ h , 每臺泵輸送混凝土能力Q1 為:Q1 = Qmax ×α1 ×η= 60 ×0.8 ×0.55 = 26.4 (m3/ h)式中 α1配管條件系數;η作業效率。混凝土的水平運輸采用HNJ 5260GJBSL4 型混凝土攪拌運輸車運送, 運送過程中罐體應保持不停的低速旋轉, 其有效容積為6 m3 。每臺混凝土攪拌運輸車裝料和卸料時間為25 min , 需要攪拌運輸車輛數N1 為:N1 = Q1 ×(60 L 1/ S 0 + T1) / 60 V 1= 26.4 ×(60 ×5/ 20 + 25) / 60 ×6≈3 輛式中 L 1 ———混凝土攪拌運輸車往返距離, km ;S 0 ———混凝土攪拌運輸車平均行車速度,km/ h ;T1 ———每臺混凝土攪拌運輸車總計停車時間, min ;V 1 ———每臺混凝土攪拌運輸車容量, m3 。實際配備混凝土輸送車4 輛, 其中1 輛備用。
1.4 混凝土的泵送與澆筑
1.4.1 布管方式
本項工程混凝土箱涵分兩期澆筑完成, 施工縫設在底板上900 mm 處, 即底板為一期澆筑, 墻體和頂板為二期澆筑。施工時混凝土拖式泵布置在澆筑倉位的槽口上, 距離澆筑倉面盡量短, 泵管架設進入倉面前采用腳手架、枕木加以固定, 進入倉面后, 采用特別支架、墊板固定, 不直接與模板、鋼筋接觸。因混凝土向下泵送, 向下配管時, 在適當位置增加彎頭數量, 保證管內壓力, 以防止混凝土因自重下移, 在管道內形成空段而引起阻塞。
1.4.1.1 底板澆筑
混凝土箱涵底板澆筑作業分兩步完成, 首先底板澆筑采用斜面分層法, 以減少泵管搭拆工作量,待底板澆平后, 間隔適當時間, 再分別澆筑下腋角及其上墻體部分。布管方式如圖2 , 圖中箭線方向為泵管后退式拆管方向, 虛線表示泵管在另一側時的狀態, 圖2 (a) 表示澆筑最遠端洞口的布管方式,圖2 (b) 表示澆筑中洞底板的布管方式, 圖2 (c) 表示澆筑最近端洞口的布管方式; 拖式泵主泵管的拆管方向為從最遠端洞口向最近端洞口。澆筑下腋角及其上墻體部分時布管方式與澆筑底板時相同。
1.4.1.2 墻體及頂板澆筑
混凝土箱涵墻體及頂板澆注作業也分為兩步完成, 首先澆筑4 道側墻, 每道側墻以50 cm 厚度分層布料, 在4 道側墻中先澆筑兩邊墻, 然后澆筑兩內墻, 當4 道側墻混凝土均達到頂板八字角下高程后, 采用斜面分層法澆筑頂板混凝土。
圖3 中箭線方向與虛線所表示的內容與底板相同, 中間轉軸部位采用“S”形彎頭, 圖3 (a) 為箱涵墻體及頂板澆筑時的俯視圖, 圖3 ( b) 為箱涵墻體及頂板澆筑時的正視圖。
1.4.2 泵送混凝土
混凝土泵的操作是一項專門技術工作, 施工現場操作工經培訓合格后才允許上崗操作。開泵前認真檢查配管接頭是否完全封閉, 泵的各部位是否正常, 檢查水、電源接通情況, 測量電壓并注意保護電纜。確定無誤后方可開泵, 將其真空值抽至規定值, 空載運轉, 檢查活塞桿與泵體、機件一切正常后, 才能正式投入使用。
泵送前先用海綿球清洗管路, 然后泵送2 L 清水, 以濕潤管路、料斗、混凝土缸, 再泵送適量與混凝土同配合比的砂漿, 在料斗中砂漿未完全泵完, 料位在攪拌軸以上時, 加入混凝土料開始泵送。混凝土泵送盡量保持連續進行, 泵的料斗內應經常保持足夠的混凝土, 以防止吸入空氣形成阻塞。泵送過程中, 如間歇時間超過45 min 或當混凝土發生離析時, 必須卸掉料斗內的混凝土, 立即用壓力水清除管內殘留的混凝土。泵送開始時的速度要先慢后快, 逐步加速, 同時觀察混凝土泵的壓力和系統的工作情況, 待系統情況正常后, 方可按正常速度進行泵送。中斷泵送后, 再次泵送時, 先反泵2～3 個行程, 將分配閥內的混凝土吸回料斗內經充分攪拌后再泵送。泵送結束后, 拆開水平管與垂直管結合處的管卡, 將垂直管內的混凝土料卸掉, 然后再灌滿水, 用卡球將混凝土缸及料斗沖洗干凈。
1.4.3 混凝土澆筑
混凝土采用ZN —50 型插入式振搗棒。振搗采用垂直振搗的方法。振動器的操作做到“快插慢拔”, 在振搗過程中, 將振動棒上下略微抽動, 以使上下振搗均勻。在振搗上層混凝土時, 振搗棒插入下層混凝土中5 cm 左右, 消除兩層之間的接縫。振搗棒插入的間距一般為400 mm , 振搗時間為15～30 s , 直至混凝土表面呈水平不再顯著下沉, 不再出現氣泡, 表面開始泛出灰漿為準, 并且在20～30 min 后對其進行第二次復振。采用斜面分層法澆筑混凝土時, 振搗工作從澆筑層的下端開始,逐漸上移, 以保證混凝土的質量。混凝土澆筑過程中如果發生泌水現象, 應在混凝土低洼處臨時形成一個水窩子, 將泌水匯于其中, 然后由人工將水舀入容器中排出倉外, 不得在模板上開孔排水, 以免帶走灰漿。
混凝土澆筑過程中, 除了承包商的質檢人員要對混凝土的技術參數進行檢測外, 工程師還要進行抽檢, 有些抽檢工作要會同天津市水利工程質量檢測中心站來完成, 這些技術參數主要有:
(1) 含氣量, 每班至少檢測2 次, 要求含氣量值應在4 %～6 %之間。
(2) 坍落度, 每班均要進行現場混凝土坍落度的檢測, 出機口檢測4 次, 倉面2 次。用洗分析法測定粗骨料在混凝土中所占百分比, 要求差值不大于10 %。熱天施工每4 h 測量一次出機口溫度, 嚴格控制混凝土在出機口的溫度不超過30 ℃。混凝土泵管的出口離模板內側面不應小于50mm , 并且不向模板內側面直沖布料, 也不得直沖鋼筋骨架。澆筑底板和頂板等水平結構時不得在同一處連續布料。
2 結 語
新建州河暗渠工程Z11 標段, 在監理工程師的嚴格控制管理下, 經參建各方的共同努力, 2002年12 月10 日主體混凝土工程提前完工, 而且已通過驗收的單元工程優良率達到了90 %以上, 這標志著泵送混凝土施工技術在該項工程中取得了巨大的成功。同時, 通過在施工過程中解決遇到的技術難題, 為天津市水利工程建設中泵送混凝土施工技術的應用和發展提供了許多寶貴經驗。
參 考 文 獻
1 中國建筑科學研究院1J GJ / T10 —95 混凝土泵送施工技術規程.北京: 中國建筑工業出版社, 1995
