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【摘要】 本文介绍新建宜万铁路白云山隧道远距离运输、泵送衬砌混凝土浇筑怎样做好配合比和施工质量控制，避免出现混凝土施工缝、大面积蜂窝麻面，对保证衬砌施工内实外美有一定的参考价值。
【关键词】 工程施工 衬砌 泵送混凝土
1．前言
新建宜万铁路是中国“八纵八横”铁路主骨架之一，也是贯通中国东、中、西部的纽带。东起宜昌花艳，西至重庆万州区，全长约380公里，其中桥隧占全部里程的70%左右，我公司担负N6标白云山隧道出口段施工任务，隧道全长6.827km,隧道区属构造剥蚀、侵蚀、溶蚀深切割中低山区，相对高差700m。被誉为世界铁路“隧道博物馆”。白云山隧道是全线重难点控制工程之一，集场地狭窄、远距离运输、泵送为一体、分别为加强型复合式衬砌及普通单线复合衬砌。衬砌混凝土等级C25，考虑本工程中标单价低、为降低成本、节约资源，远距离运输、如何保证混凝土施工质量。
本文结合工程施工实例，叙述衬砌泵送混凝土在施工中采取的技术措施及要注意的问题。
2．混凝土质量要求
2.1具有较好的施工和易性
混凝土通过输送车运至洞内经泵送浇注，一般要求混凝土的坍落度控制在16cm左右，流动性保持能力以不小于0.5h为宜。粘聚性和保水性：浇筑混凝土必须具有较好的粘聚性和保水性，以防止混凝土在输送过程和浇筑时产生离析和泌水现象，混凝土拌合物泌水率应控制在1.2～1.8%之间。为保持衬砌混凝土整体质量,施工时必须一次性浇筑完成。
2.2 试配强度
衬砌混凝土试配强度必须超过设计要求的强度标准值以满足强度保证率的需要，其超出的数值应根据混凝土强度标准差而定。
3.混凝土施工中应采取的技术措施
3.1选用材料，备足材料
由于衬砌混凝土浇筑是连续作业，一旦开始就必须一次完成混凝土的浇筑，否则会形成 “施工缝”。因需衬砌混凝土一次成形，从其工艺原理可知，对于如何保证浇注混凝土具有良好的和易性，原材料的质量起着重要作用。
3.2 水泥及外掺料
宜选用细度大，泌水性小和收缩率较小的水泥。本工程选用宜昌华新股份有限公司生产的堡垒牌P.O 32.5级普通硅酸盐水泥。为了提高混凝土早期强度、保证质量、降低成本、增加其粘聚度，再掺加UNF—B型早强高效减水剂和Ⅱ级磨细粉煤灰。
3.3 砂
新建宜万铁路工程施工缺少河砂，对浇筑衬砌混凝土，将选用自产机制砂，机制砂的质量均达到规范要求。细度模数3.1-3.3之间,粗砂。石粉含量≤10%，各项技术指标均符合JGJ52—1992标准。
3.4 碎石
采用碎石5～31.5mm连续级配，各项技术指标符合JGJ53—1992标准。碎石最大粒径满足衬砌混凝土浇筑及钢筋间距要求的粒径，并且颗粒级配良好。
3.5 理论配合比设计
衬砌泵送混凝土要求具有比普通混凝土更大的流动性、粘聚性和保水性，坍落度控制在14～18cm。为满足混凝土早期强度要求，特定UNF—B高效早强减水剂掺量为(C+F)×1.5%，Ⅱ级磨细粉煤灰掺量为(C+F)×18%
3.5试配强度
≥
取 ≥ ×5
=33.2
式中：----- 混凝土试配强度（MPa）
----- 混凝土立方体抗压强度标准值
δ-----混凝土强度标准差
3.6 水胶比：
=
=
= 0.47
式中： ----- 计算得的基准水灰比
、 -----分别为系数。A取0.46， B取0.07
----水泥强度等级值 (Mpa)
------水泥强度等级值的富余系数
3.7用水量
根据《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55—2000) 表4.0.1-2用水量表，中砂，碎石最大粒径31.5㎜，当坍落度90㎜时用水量为215㎏/m3，超出部分为每增大20㎜用水量增加5㎏，则为：
= 215+（180-90）/20*5
= 237.5
掺UNF—B早强高效减水剂，掺量为(C+F)×1.5%，减水率 为15%
即： = (1- )
= 237.5×(1-15%)
= 202
3.8 单位基准水泥用量：
C0 =
== 430
水泥用量：根据《粉煤灰在混凝土和建筑砂浆中应用技术规程》的规定，掺粉煤灰混凝土配合比设计采用超量取代法，采用P.O 32.5级水泥，Ⅱ级粉煤灰，C25级混凝土，取代水泥量 为15%～20%，超量系数 为1.2～1.7，本计算 取18%， 取1.2。
= 430×(1-18%)
= 353
粉煤灰用量 ：=
= 430×18%×1.2
= 93
式中：-------计算的基准胶材用量(kg)
-------粉煤灰掺量（%）
-------粉煤灰超量系数
-------立方米混凝土中水泥用量(kg)
-------立方米混凝土中粉煤灰用量(kg)
3.9求出掺粉煤灰后，水泥和粉煤灰总量超出计算基准水泥量C0的体积VF：
VF =
=
= 17.4 (l)
式中： 、 ------分别为水泥和粉煤灰的密度。
3.10 初步砂率取值：
3.11 初步骨料用量（S+G）：
（S+G）= 1774
S = (S+G).
= 1774×46% = 816
掺粉煤灰后的实际用砂量(從砂中扣除超量粉煤灰的体积)：
= S－VF .
= 816－17.4×2.68
= 769
= (S+G).(1- )
= 1774×(1-46%) = 958
式中： 、------分别为砂、石表观密度。
3.12配合比：（水泥+粉煤灰）：砂：石：水= (353+93)：769：958：202
= (0.79+0.21)：1.724：2.148：0.45
掺粉煤灰混凝土实际砂率为45%；水胶比为0.45。经试拌混凝土各项性能指标满足衬砌泵送混凝土浇筑要求。
4 混凝土施工质量控制
4.1混凝土搅拌质量控制
混凝土的搅拌质量直接影响衬砌的质量和施工进度。当混凝土出现不均匀、离析、泌水等质量问题易发生堵管，影响正常施工。因此，施工时必须保证混凝土的搅拌质量。本工程混凝土搅拌配备2台GDY500升强制式搅拌机搅拌，同时对混凝土搅拌质量从以下几方面进行控制：
4.2混凝土开盘前先测定砂、碎石天然含水率，正确换算施工配合比。各种原材料由专人负责添加，尤其是外加剂在开盘前提前称量打成小包，每盘混凝土按量加入，确保其准确性，避免多加或少加造成混凝土工作性失控。
4.3准确计量配料：安装自动计量装置，原材料称量采用重量法，严格按配合比进行上料。
4.4保证搅拌时间：搅拌时间也是影响混凝土质量的重要因素之一。时间过短则易搅拌不均匀，外加剂未产生作用降低混凝土的强度及和易性。每盘料的搅拌时间控制在120～150秒为宜。
4.5定期检查混凝土坍落度，严格控制混凝土出机坍落度在16-18cm，送到浇筑地点仍保持不低于14cm。
4.6做好混凝土试块，每板衬砌抽取三组试块，取样由监理人员旁证监督，试块制作由专门试验员负责按试验规定进行操作。
5 混凝土运输、浇注质量控制
5.1混凝土运输，考虑运距远，采取选用4台自转式混凝土输送罐车。
5.2用混凝土泵浇筑混凝土前，先泵送与混凝土同等级砂浆以润滑管壁,1m³砂浆可润滑约300m长的管道。
5.3人工振捣要严格控制混凝土厚度不应超过40cm。混凝土入模时，要均匀下料，严禁在一处到料用振捣棒赶料。在振捣上一层时，应插入下层中5-10cm，避免出现两层之间的接缝，同时在振捣上层混凝土时，要在下层混凝土初凝之前进行。要掌握好振捣时间，一般每点振捣时间为10-20s。
5.4为确保衬砌混凝土浇筑不间断作业，应提前与当地供电部门联系。为避免突然停电影响施工，应配备足够功率的发电机。加强工作人员责任心、持证上岗，各项工序的衔接，听从现场调度指挥。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看
【关键词】 工程施工 衬砌 泵送混凝土
1．前言
新建宜万铁路是中国“八纵八横”铁路主骨架之一，也是贯通中国东、中、西部的纽带。东起宜昌花艳，西至重庆万州区，全长约380公里，其中桥隧占全部里程的70%左右，我公司担负N6标白云山隧道出口段施工任务，隧道全长6.827km,隧道区属构造剥蚀、侵蚀、溶蚀深切割中低山区，相对高差700m。被誉为世界铁路“隧道博物馆”。白云山隧道是全线重难点控制工程之一，集场地狭窄、远距离运输、泵送为一体、分别为加强型复合式衬砌及普通单线复合衬砌。衬砌混凝土等级C25，考虑本工程中标单价低、为降低成本、节约资源，远距离运输、如何保证混凝土施工质量。
本文结合工程施工实例，叙述衬砌泵送混凝土在施工中采取的技术措施及要注意的问题。
2．混凝土质量要求
2.1具有较好的施工和易性
混凝土通过输送车运至洞内经泵送浇注，一般要求混凝土的坍落度控制在16cm左右，流动性保持能力以不小于0.5h为宜。粘聚性和保水性：浇筑混凝土必须具有较好的粘聚性和保水性，以防止混凝土在输送过程和浇筑时产生离析和泌水现象，混凝土拌合物泌水率应控制在1.2～1.8%之间。为保持衬砌混凝土整体质量,施工时必须一次性浇筑完成。
2.2 试配强度
衬砌混凝土试配强度必须超过设计要求的强度标准值以满足强度保证率的需要，其超出的数值应根据混凝土强度标准差而定。
3.混凝土施工中应采取的技术措施
3.1选用材料，备足材料
由于衬砌混凝土浇筑是连续作业，一旦开始就必须一次完成混凝土的浇筑，否则会形成 “施工缝”。因需衬砌混凝土一次成形，从其工艺原理可知，对于如何保证浇注混凝土具有良好的和易性，原材料的质量起着重要作用。
3.2 水泥及外掺料
宜选用细度大，泌水性小和收缩率较小的水泥。本工程选用宜昌华新股份有限公司生产的堡垒牌P.O 32.5级普通硅酸盐水泥。为了提高混凝土早期强度、保证质量、降低成本、增加其粘聚度，再掺加UNF—B型早强高效减水剂和Ⅱ级磨细粉煤灰。
3.3 砂
新建宜万铁路工程施工缺少河砂，对浇筑衬砌混凝土，将选用自产机制砂，机制砂的质量均达到规范要求。细度模数3.1-3.3之间,粗砂。石粉含量≤10%，各项技术指标均符合JGJ52—1992标准。
3.4 碎石
采用碎石5～31.5mm连续级配，各项技术指标符合JGJ53—1992标准。碎石最大粒径满足衬砌混凝土浇筑及钢筋间距要求的粒径，并且颗粒级配良好。
3.5 理论配合比设计
衬砌泵送混凝土要求具有比普通混凝土更大的流动性、粘聚性和保水性，坍落度控制在14～18cm。为满足混凝土早期强度要求，特定UNF—B高效早强减水剂掺量为(C+F)×1.5%，Ⅱ级磨细粉煤灰掺量为(C+F)×18%
3.5试配强度
≥
取 ≥ ×5
=33.2
式中：----- 混凝土试配强度（MPa）
----- 混凝土立方体抗压强度标准值
δ-----混凝土强度标准差
3.6 水胶比：
=
=
= 0.47
式中： ----- 计算得的基准水灰比
、 -----分别为系数。A取0.46， B取0.07
----水泥强度等级值 (Mpa)
------水泥强度等级值的富余系数
3.7用水量
根据《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55—2000) 表4.0.1-2用水量表，中砂，碎石最大粒径31.5㎜，当坍落度90㎜时用水量为215㎏/m3，超出部分为每增大20㎜用水量增加5㎏，则为：
= 215+（180-90）/20*5
= 237.5
掺UNF—B早强高效减水剂，掺量为(C+F)×1.5%，减水率 为15%
即： = (1- )
= 237.5×(1-15%)
= 202
3.8 单位基准水泥用量：
C0 =
== 430
水泥用量：根据《粉煤灰在混凝土和建筑砂浆中应用技术规程》的规定，掺粉煤灰混凝土配合比设计采用超量取代法，采用P.O 32.5级水泥，Ⅱ级粉煤灰，C25级混凝土，取代水泥量 为15%～20%，超量系数 为1.2～1.7，本计算 取18%， 取1.2。
= 430×(1-18%)
= 353
粉煤灰用量 ：=
= 430×18%×1.2
= 93
式中：-------计算的基准胶材用量(kg)
-------粉煤灰掺量（%）
-------粉煤灰超量系数
-------立方米混凝土中水泥用量(kg)
-------立方米混凝土中粉煤灰用量(kg)
3.9求出掺粉煤灰后，水泥和粉煤灰总量超出计算基准水泥量C0的体积VF：
VF =
=
= 17.4 (l)
式中： 、 ------分别为水泥和粉煤灰的密度。
3.10 初步砂率取值：
3.11 初步骨料用量（S+G）：
（S+G）= 1774
S = (S+G).
= 1774×46% = 816
掺粉煤灰后的实际用砂量(從砂中扣除超量粉煤灰的体积)：
= S－VF .
= 816－17.4×2.68
= 769
= (S+G).(1- )
= 1774×(1-46%) = 958
式中： 、------分别为砂、石表观密度。
3.12配合比：（水泥+粉煤灰）：砂：石：水= (353+93)：769：958：202
= (0.79+0.21)：1.724：2.148：0.45
掺粉煤灰混凝土实际砂率为45%；水胶比为0.45。经试拌混凝土各项性能指标满足衬砌泵送混凝土浇筑要求。
4 混凝土施工质量控制
4.1混凝土搅拌质量控制
混凝土的搅拌质量直接影响衬砌的质量和施工进度。当混凝土出现不均匀、离析、泌水等质量问题易发生堵管，影响正常施工。因此，施工时必须保证混凝土的搅拌质量。本工程混凝土搅拌配备2台GDY500升强制式搅拌机搅拌，同时对混凝土搅拌质量从以下几方面进行控制：
4.2混凝土开盘前先测定砂、碎石天然含水率，正确换算施工配合比。各种原材料由专人负责添加，尤其是外加剂在开盘前提前称量打成小包，每盘混凝土按量加入，确保其准确性，避免多加或少加造成混凝土工作性失控。
4.3准确计量配料：安装自动计量装置，原材料称量采用重量法，严格按配合比进行上料。
4.4保证搅拌时间：搅拌时间也是影响混凝土质量的重要因素之一。时间过短则易搅拌不均匀，外加剂未产生作用降低混凝土的强度及和易性。每盘料的搅拌时间控制在120～150秒为宜。
4.5定期检查混凝土坍落度，严格控制混凝土出机坍落度在16-18cm，送到浇筑地点仍保持不低于14cm。
4.6做好混凝土试块，每板衬砌抽取三组试块，取样由监理人员旁证监督，试块制作由专门试验员负责按试验规定进行操作。
5 混凝土运输、浇注质量控制
5.1混凝土运输，考虑运距远，采取选用4台自转式混凝土输送罐车。
5.2用混凝土泵浇筑混凝土前，先泵送与混凝土同等级砂浆以润滑管壁,1m³砂浆可润滑约300m长的管道。
5.3人工振捣要严格控制混凝土厚度不应超过40cm。混凝土入模时，要均匀下料，严禁在一处到料用振捣棒赶料。在振捣上一层时，应插入下层中5-10cm，避免出现两层之间的接缝，同时在振捣上层混凝土时，要在下层混凝土初凝之前进行。要掌握好振捣时间，一般每点振捣时间为10-20s。
5.4为确保衬砌混凝土浇筑不间断作业，应提前与当地供电部门联系。为避免突然停电影响施工，应配备足够功率的发电机。加强工作人员责任心、持证上岗，各项工序的衔接，听从现场调度指挥。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看