泵送混凝土施工工艺在总沭河王庄闸加固工程中的应用

王 刚

(江苏省新沂市河海建筑工程公司 221400)

1 工程概况

王庄闸加固工程为新建溢流堰，双层结构，底层为2孔3.5m×2.5m箱涵，长493.5m，共分31节，底板厚度70cm，侧墙厚度70cm，顶板厚度70～80cm，上层为橡胶坝。闸下游消力池长31.16m，池深1.5m，厚度70～100cm;钢筋混凝土护坦长20m，厚30cm;末端设防冲砌石墙和抛石防冲槽。总混凝土量2.65万m3，单块底板最大混凝土浇筑量260m3，混凝土施工面积27000m2。

2 施工方案确定

由于闸塘面积较大，大面积土方开挖后，施工场地深浅不一，基础均是砂层又不能扰动，混凝土机械运输入仓困难，合理工期需8个月。但由于总沭河行洪必须在5月底，工期压缩至110天，每天平均浇筑混凝土量250m3。为了保证混凝土的质量及浇筑速度，通过方案比选，决定采用泵送混凝土工艺，采用HBT60型液压混凝土泵输送入仓。输送管采用φ150，用2台泵车同时工作，最大水平输送距离250m，高度5m。

3 混凝土的可泵性与配合比设计

本工程混凝土配合比设计需考虑三种因素:ⓐ满足混凝土设计强度指标;ⓑ满足混凝土的可泵性;ⓒ满足混凝土拌和物初凝时间大于3h。由此对混凝土原材料、外加剂提出相应技术标准要求。

3.1 原材料

3.1.1 水泥

在泵送混凝土中，水泥砂浆起到润滑输送管道和传递压力的作用。水泥用量过少，混凝土和易性差，泵送阻力大，容易产生阻塞。水泥用量过多，不但不经济，而且水泥水化热高，对大体积混凝土会引起过大的温度应力而产生温度裂缝。此外，水泥用量过多，混凝土的黏性增高，也会增大泵送阻力，为此，应在保证混凝土设计强度和泵送性能良好的前提下，尽量减少水泥用量。我国有关标准规定最小水泥用量为300kg/m3。

工程采用425号普通硅酸盐水泥，其抗冻性良好，检测28天抗压强度为46.5～48.0MPa，满足混凝土强度配制要求。

3.1.2 粗骨料

粗骨料的粒径和级配，对泵送混凝土的性能有很大影响，必须严格控制，石子的粒径和形状与泵送是否顺利密切相关，应采用连续级配，最大粒径与输送管内径之比宜不大于1∶3。选用山东产1～3cm碎石，针片状含量不大于7.3%，相对密度2.69，含泥量小于1%，级配良好。

3.1.3 细骨料

细骨料对混凝土泵送性能的影响也较大，宜采用中砂，砂率宜控制在40% ～50%。

选用沭河天然砂，细度模数2.5～2.75，相对密度2.53，含泥量不大于2.4%。

3.2 外加剂

选用木质素磺酸钙减水剂，掺量为水泥用量的0.25%，以提高混凝土坍落度，增大混凝土流动性，降低水化热温升，延缓混凝土凝结时间。

3.3 配合比确定

为了保证混凝土有足够的可流动性，坍落度比普通混凝土大，我国规定坍落度宜为8～18cm。按上述原则，经实验室多组混凝土试验，选定2组C20混凝土，其配合比见下表。其中第二组由于含砂率较高，可泵性较第一组更好。施工配料时根据砂石料的含水量确定施工配合比。

混凝土配合比表

4 混凝土浇筑方法

4.1 混凝土拌和站与泵车管路布置

设2座混凝土拌和站，分别配备JS750强制搅拌机1台，PL1500三斗配料机1台，拌和站设在下游防冲槽外30m处的河滩上。

泵车设置场地平整坚固，便于进出料和供排水，出料口向北与管路平行放置。管路铺设在地面或钢管脚手架上，并易于检查、拆卸作业。

4.2 平底板混凝土浇筑

距底板上层钢筋网面以上50cm左右搭设简易钢管脚手架、铺脚手板、铺设泵管并作为施工人员操作平台。混凝土浇筑从一端开始由远而近进行，采取斜面一次浇筑法。管路铺设在底板靠中位置，利用90°弯管两侧来回翻转，减少接管次数，节省时间，加快浇筑速度。

4.3 箱式涵洞浇筑

洞身墙与顶板一次立模浇筑成型，为了控制混凝土下料落差，墙身内用铁皮串管下料，混凝土依靠流淌和振捣赶平，分层浇筑，每层约50cm厚。顶板混凝土分2层浇成，每层35～40cm。浇筑期间必须在已浇层混凝土初凝前进行下一层混凝土浇筑，不得间隔，直至混凝土浇筑完毕。

4.4 溢流坡浇筑

消力池斜坡段长期受溢流冲刷，为了保证其抗冲能力，斜坡段必须一次浇筑成形，面层处理是关键。斜坡段坡度1∶2.2，混凝土最小厚度1m，采用分段分层、自下而上浇筑，坍落度按最小值控制在9～10cm。管道铺设方法是自下而上接管。其优点一是混凝土浇筑向上(退走)拆卸管，可减少接管时间;二是可以防止混凝土埋住管口和堵管。在第二层混凝土浇筑振捣结束后，立即对混凝土面整平、拉线、用刮杆刮平，而后进行抹面压光。

5 泵送混凝土主要施工工艺

a.必须保证混凝土连续浇筑，混凝土搅拌站供应能力最好比混凝土泵的工作能力高出约20%。

b.混凝土泵的输送能力应满足连续浇筑要求。

c.输送管布置应尽量短，尽量直，转弯要少、缓(即选用曲率半径大一些的弯管);管段接头要严，少用锥形管，以减少阻力和压力损失;泵管底要实，特别是接头位置用砂袋垫实，防止损坏接头卡。

d.泵送混凝土前应先泵送清水，清洗湿润管道，再泵送1∶1的水泥砂浆润滑管壁。砂浆坍落度为15～20cm。泵送开始后，应保持连续工作，如必须停止泵送时，停顿不宜超过20min，且每隔4～5min要使用混凝土泵交替进行4～5个逆转和顺转动作，以保持混凝土运动状态，防止混凝土在管内产生离析。若停顿时间过长，必须排空管内混凝土。

e.在泵送过程中，泵车料斗内的混凝土应保持一定数量，以防吸入空气。一旦空气压入，在泵管出料口容易形成“放炮”，石子和水泥浆飞射伤人。

f.泵送结束时，先拌制一盘1∶1水泥砂浆用于清洗管道，然后塞入海绵球，泵水将残存的混凝土挤出并清洗管道。

g.用泵送混凝土浇筑的结构，要加强养护，防止因水泥用量较大而引起收缩裂缝。

6 发生堵管处理措施

当混凝土泵出现压力升高且不稳定、油温升高、输送管来回颤动等现象而泵送困难时，不得强行泵送，应立即查明原因，采取措施排除。一般可先用木槌敲击输送管弯管、锥形管等部位，并进行慢速泵送或反泵，防止堵塞。当输送管已堵塞时，采取以下措施:

a.重复进行反泵和正泵，逐步吸出混凝土至料斗中，重新搅拌后再泵送。

b.用木槌敲击查明堵塞部位，混凝土卸压后清除堵管位置前后两节内的混凝土，迅速接上，再开机泵送。

7 结语

a.每个单元工程留取的混凝土试块经监理工程师现场随机取样和徐州市水利工程质量监督站抽检表明，所有混凝土强度均达到或超过设计强度，整个工程质量优良。

b.采用泵送混凝土施工工艺，加快了施工速度，也为文明施工创造了条件。

c.泵送混凝土降低了工人劳动强度，节省大量劳动力、周转材料及铺设浇筑道路(或脚手架)等，从而降低了工程成本，综合效益十分明显，值得推广和使用。