南干渠工程隧洞二次衬砌混凝土浇筑质量的控制研究.pdf

一水利建设与管理 2 0 1 2 年 第 7 期 南干渠工程隧洞二次衬砌 混凝土浇筑质量 的控制研 究 张大成 李 震 ( 北京市南水北调工程质量监督站 1 0 0 1 4 3 ) 【 摘要】 南干渠工程二次衬砌C 3 0 W1 0自 密实混凝土采用针梁式全 圆液压衬砌模板台车一次浇筑成型。从浇 筑结果看， 二次衬砌混凝土表面腰部以下局部出现不同程度的气泡、 麻面及砂线等外观质量缺陷。针对 出现的问 题， 本文对自密实混凝土坍落扩展度变化现象和典型的施工工艺进行了研究。通过浇筑结果分析认为， 自密实混 凝土 良好的和易性和浇筑的连续性是保证浇筑质量的前提， 严格地控制浇筑时间、 选择正确的入仓方式和浇筑孔、 在性能指标损失到规范要求最低值前尽快入模是避免出现混凝土外观质量缺陷的关键。 【 关键词】 南干渠工程 自密实混凝土针粱式全圆液压衬砌模板台车 坍落扩展度 流动性 和易性 1 南干渠工程二次衬砌混凝土施工特点 南干渠为地下暗涵输水工 程 ， 全长 约 2 7 2 k m。根 据不同的施工方法将工程分为上、 下两段， 上段为两孔 内径为 3 4 0 0 m m的钢 筋混凝 土 隧洞 ， 初 期支 护采 用浅 埋 暗挖施工( 钢格栅 + 喷 射 C 2 5 昆 凝土 ) ； 下段为一 孔 内径4 7 0 0 m m的钢筋混凝土隧洞， 初期支护采用盾构 法施工( 盾构管 片 ) ， 初 期 支护 完成 后 ， 隧 洞浅埋 暗 挖 段 内径为 4 1 0 0 m m( 盾构段 为 5 4 0 0 m m) ， 二次衬砌 均采 用针梁式全 圆液压衬砌 模板 台车现浇 C 3 0 W1 0自密实 预拌商 品混凝土 ， 厚度为 3 5 0 m m ( 见 图 1 )。隧洞 内安 装 + 2 2 H R B 3 3 5的 内、 外 环 向钢筋 ， 间距为 1 0 0 m m， 纵 向钢筋采用 b 1 4 H P B 2 3 5钢筋 ， 间距 为 2 0 0 m m。环 向钢 筋 连接采用 闪光对焊 和双面搭接 焊 ， 环 向钢 筋与纵 向 钢筋采用 绑扎 ， 留置迎水 面和 背水面各 4 0 ra m的主 筋 保护层厚度( 局 部偏 差不大 于 1 4保 护层 厚度 ) ， 并 有可靠的固定措施 ， 二衬钢筋布置 ( 见图 2 ) 。针梁式 全圆液压衬砌模板 台车是为全 圆隧洞全断面一次性 混 凝土浇筑而设计的专用 台车 ( 长 约 1 2 m) ， 其 针梁运 至 初期支护的隧洞内， 使针梁竖横向中心与隧洞中心重 合。当模板就位后支设好模板内所有支撑丝杠和台车 两端抗浮装置。台车就位后安装模板和端头模板， 钢 模板的强度 、 刚度和稳定性符合设计及规范要求； 端头 模板垂直 ， 加 固牢 固、 稳定 ( 见图 3 ) 。 4 0 图 1 隧洞断面 图 图 2 二次衬砌钢 筋示意图 张 大成等 g n干渠工程隧 洞二次衬砌混凝 土浇筑质量 的控制研究 由表 4 、 表 5可以看出， 粉煤灰等量代替水泥后的 混凝土在 9 0 m i n内坍落扩展度损失 1 5 0 ra m， 未掺入粉 煤灰的混凝土在 9 0 ra i n内坍落扩展度损失 3 1 5 ra m； 掺 入聚羧酸高性能减水剂的 昆 凝土在 9 0 m i n内坍落扩展 度增加 5 5 m m， 未掺入 聚羧酸高性能减水剂 的混凝土在 9 0 m i n内坍 落扩 展度 损失 2 2 5 m m。因为 ， 粉 煤 灰 的活 性远低 于水 泥 ， 拌和物 的早期水化速度 明显 降低 ， 粉煤 灰 的比表面积大 ， 表面 吸附 了大量 的水 ， 改善 了混凝土 拌和物的保 水性 。随着 胶凝 材料 的增 加 ， 混凝 土 拌和 物的黏性 和流动性有 所增加 ， 在一定程 度上缓解 了坍 落扩展度的过快损失。引气剂的掺入 ， 引入了微小封 闭型小气泡， 迫使混凝土中不规则的气孔分解为有规 则的圆形气泡。掺入减水剂， 在单位用水量不变的条 件下 ， 可以提高混凝土 的流动性 。因此 ， 自密实混凝土 中掺入一定量的粉煤灰 、 矿渣粉、 聚羧酸高性能减水剂 和引气剂 可 以改善 混凝土 的黏性和 流动性 ， 降低混 凝 土拌和物流动性经时损失率 ， 减少混凝土坍落扩展度 的损失。 4 自密实混凝土浇筑工艺研究 4 1 入仓方式 的选择 受隧洞地上环境 和洞 内结 构条 件限制 ， 浇筑一 仓 混凝土 ( 浅埋暗挖段 为 l O m， 盾构段 为 1 2 m) 可 以选 择 井下小罐车运输和泵管泵送两 种方式 ( 见 图 5 ) 。下面 以最远浇筑仓( 距 混凝 土下料孔底端约 4 9 0 m) 为例 ， 对 隧洞 内的两种入仓方式进行分析。各项性 能指标合格 的自密实混凝土到场后先高速旋转约 I m i n后卸料， 混 凝土入仓温度控制在 2 8 以下。 图 5混凝 土运输示意图 a 小罐车运输入仓。通过窜筒 ( 已用 同等 级水泥 浆润滑) 将混凝土运至井下有搅拌能力的小罐车中， 小 罐车运至台车入仓浇筑， 浇筑一仓总用时约 9 h 。据测 算每辆小罐车运输和浇筑时间约 1 5 m i n ， 一仓约使用 小罐 车 2 0运次 。 b 泵 管人仓 。在距 浇筑仓约 3 0 0 m地面处进行打 孔后采用泵管泵送入仓浇筑 ， 浇筑一仓约 6 h 。 c 结果分析 。达到设计 强度拆 模后 发现 ， 采 用小 罐车运输人仓方式浇筑的混凝土表面腰部及底拱均局 部出现了大面积的砂线 、 麻面和气泡现象 ， 而采用泵管 泵运 入仓 的混凝土表 面仅腰部局部 出现 了气 泡及麻面 现象 ( 见 图 6 ) 。 通过分析认为 ， 采 用小罐 车进行 运输增 加 了 自密 实 昆凝土的搅拌时间， 因为混凝土搅拌时间长会造成 骨料吸水量加大 ， 使混凝 土熟料 中的 自由水分减少 ， 容 易造成混凝土坍落度的损失； 而随着运输时间的增加， 混凝土 由于发生化学反应 、 水分 蒸发 、 骨料吸水等多方 面原 因， 自由水分减少 ， 也易造成混凝 土坍落 度经时损 失 。再加上隧洞路况不平稳 ， 转 弯处增 加了驾驶难度 ， 并牵扯到车辆维护等因素， 不能较好地保证混凝土连 续性浇筑 。 采用泵管泵送入仓可以避免上述出现的各种问题 ， 4 3