泵送混凝土施工技术在水利工程中的应用

刘艳明

（山西省水利建筑工程局 太原 030006）

1 工程概况

某工程导流泄洪洞布置于大坝右岸，是内径8 m的圆形有压隧洞，具有导流和泄洪作用。全长686.72 m，最大泄量888 m3/s.隧洞进口采用岸边式进水口，竖井式进水塔，塔身为井筒式钢筋混凝土结构。塔内设两扇4 m×8 m平板事故检修钢闸门，出口为7 m×6.5 m（宽×高）的矩形断面，设一扇弧形工作钢闸门控制，隧洞纵坡1/200.工程采用泵送混凝土施工方案。

2 泵送混凝土的特点

泵送混凝土就是将拌好的混凝土，利用混凝土输送泵在泵压的作用下，沿管道水平或垂直将混凝土输送至预定仓位。随着泵送混凝土的技术不断发展，以其显著的特点在水利工程中得到了广泛的应用。

1）施工效率高。泵送混凝土与常态混凝土相比，施工效率高。目前，世界上最大功率的混凝土输送泵的泵送量可达159 m3/h，较大功率的混凝土的泵送量可达100 m3/h，一般的混凝土泵送量可达60 m3/h，其施工效率是其他施工机械难以相比的。

2）外界环境影响小。泵送混凝土受外界气候影响较小，能保持从搅拌机出机时的性能，并且可以使混凝土一次完成垂直和水平浇筑，从而减少了混凝土的倒运次数，较好地保证了混凝土的性能。各种障碍地段输送管道也易于直达浇筑地点，有利于结构的整体性。

3）配合比、原材料要求高。泵送混凝土对原材料要求严格，对混凝土的配合比要求较高。水灰比宜为0.4～0.6，水灰比小于0.4时，混凝土的泵送阻力增大，极易造成输送管道的堵塞；水灰比大于0.6时，混凝土则易出现离析、泌水、黏聚性和和易性下降、分层等。

3 混凝土配合比试验

本工程混凝土全部采用泵送混凝土浇筑，因此一方面要满足正常的强度和耐久性要求，另一方面要满足可泵性的要求。为此，混凝土配合比设计采用“双掺技术”，即外掺高效减水剂及高掺粉煤灰。通过试验室配合比优选，最终确定配合比为；胶：水：砂：石子=1：0.4：1.62：2.43，砂率 40%、水灰比为0.4、中石：小石=70：30、坍落度 160 mm、强度等级 P.O42.5、UNF-4高效泵送减水剂、Ⅱ级粉煤灰、河北邢台砂。

混凝土的可泵性，通过压力泌水仪试验结合施工经验进行控制。根据《混凝土泵送施工技术规程JGJ/T10—1995》，10 s时的相对泌水率S10=V10/V40宜控制在40%以下。相对泌水率反映了混凝土拌和物的保水性能，该值小，表明混凝土可泵性好，本工程为35%.

4 施工工艺

在泵送混凝土施工前，首先检查每个管卡是否接触牢固，长距离泵送混凝土尽量避免使用旧卡，防止爆管，保证混凝土浇筑的连续性；其次正、反两个冲程输送泵和配料机检查是否正常运作。具体施工流程为：

准备工作→泵送设备的就位安装→混凝土的搅拌→混凝土的泵送、浇筑→拆模养护。

5 混凝土的拌制

为满足施工高峰期混凝土的浇筑强度要求，导流泄洪洞进出口分别安设一套组合式混凝土拌和站。拌和站主要采用两台JS500型双卧轴式搅拌机，配备PLD900型电子自动配料机。混凝土拌和站系统采用自动计量装置，具有搅拌强度大，拌和速度快，计量准确等特点；混凝土浇筑前，根据底板混凝土设计配合比情况，检验拌和设备的性能。在整个混凝土生产过程中，对拌和物与拌和设备必须做到经常检验，包括混凝土拌和物的均匀性、和易性、坍落度，冬季拌和时间（一般为150 s～180 s），计量器具的准确性，机器及叶片的磨损程度等，尽可能减小因设备故障中途停止影响混凝土生产的现象。

采用ZL-50型装载机装砂、大小碎石骨料往配料机储料斗里上料，称量后由皮带输送机向搅拌机输送骨料，水泥通过螺旋输送机向搅拌机送料。混凝土生产工艺流程包括：贮料、供料、配料机配料和拌和等几个工序，其中配料是混凝土生产工艺中的重要环节，采用PLD900型电子自动配料机进行配料，配料控制的好坏直接影响混凝土的质量，因此应经常检验其精确度，要求做到配料准确。混凝土拌和生产工艺流程详见图1.

图1 混凝土拌和生产工艺流程

混凝土拌制时，必须严格按试验室提供的、经监理工程师批准的混凝土配料单进行配料，严禁擅自更改配料单。混凝土的拌和时间均应通过试验确定；冬季混凝土施工时，拌和水温不能超过60℃，当水温超过60℃时必须改变生料投料顺序，防止混凝土拌和产生假凝现象发生。

6 混凝土输送泵的选型和管线布置

本工程混凝土浇筑水平泵送最大距离450 m、竖直距离80 m，浇筑仓面大，持续时间长，给泵送混凝土施工带来很大的难度。要确保工程质量，泵型的选择至关重要。为满足要求，本工程选择了北京华强京工机械制造有限公司生产的HBT80-13-110SB混凝土输送泵。该泵最大理论混凝土输送距离垂直70 m，水平1 200 m，最大理论混凝土输送量低压快速大输送量110 m3/h，高压高扬程小输送量56 m3/h，满足施工强度的要求。

工程质量和施工进度的保证是建立在合理的管线布置上，管线布置的不合理会影响工期，质量也没有保证，所以在混凝土开始浇注前应合理的布置管线。本工程根据现场的施工环境，管线沿洞轴线平行布置，按0.5%坡度到浇筑仓面。采用相同管径的混凝土输送管，同时采用新、旧管段时，将新管布置在泵送压力较大处，可以减少由于输送管堵塞，对施工造成的影响。

垂直向上配管时，地面水平管长度不宜小于垂直管长度的1/4，不宜小于15 m，本工程为30 m.本工程混凝土泵机Y型管出料口5 m处的输送管根部设置截止阀，以防混凝土拌和物反流。倾斜向下配管，应在斜管上端设排气阀，当高差大于20 m时，应在斜管下端设5倍高差长度的水平管，如条件限制，可增加弯管或环形管，满足5倍的高差长度要求。

7 泵送混凝土的浇筑

泵送混凝土施工前，先泵送一定量的水和水泥砂浆，已确认泵和管中无异物并对其加以润滑。混凝土泵送时保证连续进行，如不能连续泵送，混凝土供应中断时，泵机不能停止工作，每4～5 min使泵正、反转两个冲程，把料从管道内抽回重新拌和，再泵入管道，以免管道内拌和料结块或沉淀，泵送的中断时间不宜过长。

混凝土浇筑采用平面分层连续浇注法，其施工要点可概括为“平面分层，连续浇注循序渐进，一次到顶”300～500 mm，注意放慢上升速度，以减少混凝土对模板的冲击力和侧压力。混凝土振捣采用ZX-70 mm插入式软轴振捣器充分振捣密实，按施工规范要求，必须逐行逐排、快进慢出充分振捣，靠止水片附近采用ZX-φ30 mm插入式软轴振捣器振捣。混凝土振捣要密实，以混凝土表面无外露骨料、无气泡，无像橡皮泥一样明显下沉现象，表面均匀泛浆为准，不得漏振，不得欠振，不得过振；振捣至少深入下层50 mm，水平条带接茬处振捣时，需注意人工先平整，保证混凝土收仓平整度，人工及时准确掌握收面、压面时间，不得洒素水泥，不得加水压面。振捣时杜绝以振捣代替平仓，平仓代替振捣。

混凝土浇筑过程中，严禁仓面加水；混凝土和易性较差时，必须采取加强振捣措施；仓内的泌水必须及时排除；应避免外来水进入仓面，严禁在模板上开孔赶水，带走灰浆；应随时清除粘附在模板、钢筋和预埋件表面的砂浆。对于有预留洞、预埋件和钢筋太密的部位，应先制定技术措施，确保顺利布料和振捣密实。在浇筑混凝土时，应经常观察，当发现混凝土有不密实现象时，应立即采取措施予以纠正。水平结构的混凝土表面，应适时用木抹子磨平搓毛两遍以上，必要时，还应先用铁滚筒压两遍以上，以防止产生收缩裂缝。混凝土浇筑施工完应及时养护，结合本工程的施工环境，采用覆盖洒水法养护，确保混凝土表面温度和湿度，防止混凝土表面产生干缩裂缝。

8 结束语

通过本工程实践证明，加强施工管理严格控制配合比，组织好各工序间的相互协调作业，及时对浇筑完的混凝土进行养护，泵送混凝土的施工质量可以满足要求。