支井河特大桥引桥综合施工技术一.doc

支井河特大桥引桥综合施工技术中铁十三局集团第一工程有限公司 袁长春内容提纲：沪蓉国道主干线湖北沪蓉西（宜昌至恩施）高速公路支井河特大桥主桥为1-430m上承式钢管混凝土拱桥，其拱肋轴线采用悬链线，是目前世界上同类桥梁跨径最大者。介绍了引桥拱座高边坡卸载防护、拱座大体积混凝土、矩形空心薄壁交界墩及盖梁、箱梁预制及安装等相关施工技术。关 键 词：钢管混凝土 拱桥 大体积混凝土 高边坡 空心薄壁 箱梁 预制 安装1 工程概况1.1工程简介湖北沪蓉国道主干线是我国公路主骨架网“五纵七横”中的“一横”，湖北省宜昌至恩施高速公路是其重要的组成部分，是鄂西南地区必不可少的重要运送通道。沪蓉西21协议段工程是该项目中施工条件最恶劣、施工难度最大的工程之一，其中支井河特大桥位于巴东县野三关镇支井河村一组， 大桥宜昌侧（东侧）接漆树槽隧道出口，恩施侧（西侧）接庙垭隧道进口，由于桥隧紧密相连，两侧均为陡峻的悬崖峭壁，交通运送条件之恶劣、施工场地之狭小、工程之艰巨为全路段之最。1.1.1结构型式支井河特大桥中心桩号为K120+433.507，起点桩号为K120+170.037，终点桩号为K120+715.577，桥梁全长545.54m。主桥为1-430m上承式钢管混凝土拱桥，引桥为简支梁桥；桥跨布置为136m（引桥）+119.1m+1921.4m+119.1m（主桥）+227.3m（引桥）。桥台采用扩大基础，引桥墩采用桩基础，过渡墩直接坐于拱座上；桥台身为钢筋混凝土结构，引桥墩（D3墩）为矩形实体墩，过渡墩为钢筋混凝土薄壁空心墩，其中D1墩墩身高82.383m，D2墩墩身高73.872m；桥面板采用预应力混凝土箱梁，先简支后连续；桥面铺装为6cm防水混凝土和9cm沥青混凝土，全桥在两过渡墩和两桥台位置各设一道伸缩缝。主拱桥拱轴线采用悬链线，计算跨径430m，计算矢高78.18m，矢跨比1/5.5，拱轴系数1.756。拱肋采用钢管混凝土主弦管和箱形钢腹杆组成的空间桁架结构，截面高度从拱顶6.5m变化到拱脚13m，拱肋宽度为4m，两肋间距13m，以20道“米”字横撑相连。主拱圈钢管外径1200mm，管壁厚度：拱脚下弦1/8跨为35mm，1/4跨为30mm，其余下弦及上弦均为24mm，钢管内填充C50混凝土。主桥拱上立柱为14001000mm的钢箱（内壁加劲）与钢箱横联组成的格构体系，高度为3.153m71.866m，拱上盖梁亦为整体钢箱结构。桥型总体布置见图1。1.1.2 技术标准（1）公路等级：高速公路（2）设计行车速度：80km/h（3）路基宽度：24.5m（4）设计荷载：活载：汽车-超20级，挂车-120；温度荷载：全桥整体升温：+30；整体降温：-30（5）设计洪水频率：1/300（6）地震烈度：度，按度设防图1 桥型总体布置图1.2项目环境1.2.1地形地貌支井河特大桥地处构造侵蚀溶蚀峰丛峡谷低中山区，山顶高程为1415m，河床高程660m，相对高差755m，地形上属不对称“V”字型峡谷，两岸地形变化极为复杂，谷深陡坡、悬崖连绵，整体呈现纵坡陡峻、横坡起伏变化、切割强烈的幽谷地貌景观。东岸沿桥轴线为陡缓相间的折线陡坡，桥面下方斜坡由下至上坡度变化为453020456473，桥面上方坡度为42陡坡，仅在760810m高程为缓坡带，拱座及桥台位于6473急陡坡及陡崖地段，平面投影范围相应的地面高程850888m。西岸下方为悬崖峭壁，崖肩高程855m，以上为40陡坡，拱座位于崖肩以上地带，平面投影范围相应的地面高程887904m。在高程660665m段为深切河谷，河流总体由北流向南，河谷谷底宽30m。318国道于拟建桥位北4km以外通过，桥位处交通闭塞，通行条件极差。1.2.2地质、水文1.2.2.1地质岩体裂隙发育一般，岩性坚硬，整体稳定性及持力层条件较好。从两岸钻孔揭露来看，东岸裂隙不甚发育，西岸地表陡岩边沿岩体沿节理松弛开裂、溶蚀，形成稳定性较差的危岩体。1.2.2.2地表水支井河特大桥跨越的支井河，全长数十公里，流域面积大，总落差1000余米，平均坡降18，年迳流量达亿立方米，为常年性河流。河床宽30m，水随季节变化大，调查最高洪水位高出河床约3m，远低于拟建桥面，对拱桥无影响。据支井河水水质分析成果：PH值8.24，硬度111.9mg，矿化度169.98mg，水化学类型为HC03Ca型，属中性微硬淡水。参照公路工程地质勘察规范(JTJ06498)结合区域水文地质条件综合判断，桥址区地表水、地下水水质均较好，对混凝土无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。1.2.2.3地下水钻孔未揭露到稳定的地下水位，一般为干孔。因此，桥址区地下水类型重要为季节性岩溶裂隙水及埋藏较深的岩溶管道水。桥位区地形切割强烈，桥台及拱座位分布标高较高，地下水径流及天然排泄条件好，岩溶水位埋藏较深，浅层风化、岩溶裂隙季节性滞水水量极贫乏，对工程施工影响小。1.2.3气象桥址区气候属亚热带大陆性夏热潮湿气候区，光照充足，降水充沛，严寒期短，雾多湿重，最大相对湿度超过85%，区域降雨量大，数年平均降水1084.1mm，多集中于四至八月份。年平均气温17.4，极端最高气温41.6，极端最低气温-15.2。2 悬崖条件下拱座高边坡卸载防护施工技术2.1工程背景宜昌侧拱座按照设计开挖防护接近拱座顶面后，在防护侧面接连发生几次边坡坍塌事件，山体于2023年3月19日再次发生了大面积的塌方，致使拱座开挖无法进行。业主组织设计、地勘、岩土、监理等部门及专家及时进行了现场勘察、观测，展开了多次关于支井河特大桥宜昌岸拱座基坑左侧山体塌方解决方案会议，分析因素及讨论解决方案，认为从坍塌断面观测，岩体层理产状破碎、分层较薄、节理发育，同时风化较严重，初步判断塌方系由基坑左侧坡体处山体破碎带因不堪自重剪切破坏所致；塌方处悬臂上方山体仍处在极不稳定状态，拱座施工应立即停止，并提出多种解决方案，一致认为必须先对悬臂山体进行卸载，消除继续塌方的隐患。卸载位置见图2。图2 卸载位置图2.2 卸荷防护方案2.2.1坡面危石清理正式卸载前先将开挖线以上不在卸载范围内并且可直接危及卸载防护施工的山体坡面进行清理，重要有左侧桥台外侧下部的凸出山体要进行卸载防护，以及右侧线路外侧凸出山体进行表面危石、浮渣清理，以保证下部卸载工作安全进行。2.2.2山体卸载左侧山体塌方后使拱座基坑左侧坡体形成了一个深约5m，高78m的悬空端，从出露的岩层看，其层理接近水平，节理发育、岩石破碎。对坍塌凹陷处进行嵌补和支撑悬空部位均很困难且施工过程中的安全难于保证，比较稳妥的办法是将悬臂山体进行卸载，卸载坡度不宜过陡，因岩层节理发育，容易出现新的岩体坍塌，为防止再度塌方需放缓拱座基坑坡面，实现山体岩层自身基本稳定。左侧边坡以底边不动沿着背墙面向外侧扩展，变原10：1边坡为5：1坡度，从悬空面沿着背墙坡面向上延伸至与山体原地面线交线处高度达70m，基坑侧壁采用5：1放坡，悬空处向外偏移量达5m（因塌方所致），基坑顶部左侧外移量较大，较原10：1坡度开挖线偏移达（1/5-1/10）70+5=12m，左侧壁沿着5：1坡度向下卸载至悬空面根部。右侧山体卸载，因右侧山体岩层为横向顺层，岩层较不稳定，侧壁拟放坡4：1进行卸载。在实际施工过程中，可根据山体岩石稳定情况适当调整侧壁边坡坡度，对于较好的地质可调陡边坡，对于松散破碎的地质可继续放缓边坡。2.2.3防护根据对宜昌岸整体坡面进行了多次勘测，分析岩层走向、岩石节理，研究山体坡面坡度、地形地貌后认为宜昌岸边坡山体构造破碎、节理发育、溶蚀现象普遍，卸荷山体岩层间产生连锁现象明显，不断诱发新的险情，为保证卸载施工的安全、彻底、顺利进行，决定采用超前注浆导管预加固后再卸载，打锚杆、挂网进行防护，锚杆施作可根据地质情况适时调整。2.3施工工艺2.3.1工艺流程施工准备 测量放样 钻导管孔 安放导管 导管注浆 钻孔爆破 人工排碴 钻锚杆孔 锚杆施作 挂钢筋网 喷射混凝土2.3.2 施工要点2.3.2.1施工准备人员及开挖所需的机械器具进场，修建蓄水池和变电站，安装、调试空压机及铺设管道。在此期间备足前期所需要的材料。2.3.2.2测量放样先运用全站仪无棱镜测出实际的地形坐标，运用AUTOCAD画出所要切削的轮廓线，根据实际情况进行调整，结合电脑三维技术模拟施工现场，指导进行测量放线和定位，以避免凹进岩面位置无法越过。2.3.2.3注浆小导管施工（1）施工环节a.测量放线，按设计在岩面上布设出小导管位置。b.钻机就位、钻孔，钻孔直径为50mm。c.施作超前注浆小导管时，打孔角度根据设计图纸为与竖向成37角，间距为60cm，导管采用长3.5m的423.5mm钢管，钢管上按间距20cm梅花形钻8mm的小孔（前端2.0m范围内），顶端做成尖锥型，以便顶进。打设完毕后，压注水泥浆单液，水灰比为1：1，注浆压力控制在0.51MPa之间；注浆结束及时用水泥砂浆充填、封口。d.注浆结束后，可根据实际情况调整注浆参数进行补孔注浆。e.注浆后至开挖前时间的间隔，根据注浆浆液种类控制在1d左右。f.整个过程中要做好记录，内容涉及打孔的角度、间距、深度、钢管的长度、注浆压力、注浆数量、起止时间等，作为后续施工调整注浆参数的依据。（2）小导管加工制作小导管采用423.5m无缝焊管加工而成，小导管前端加工成尖锥形，以便插打，并防止浆液前冲。小导管中间部位按梅花型间距20cm钻8mm溢浆孔，尾部100cm范围内不钻孔防止漏浆，末端加焊6环形箍筋，以防打设小导管时端部开裂，影响与注浆管的连接。（3）注浆加固范围及小导管布设边坡卸荷开挖采用423.5mm超前注浆小导管加固山体。每根超前小导管长3.5m，竖向每2.5m设一排，横向间距0.6m，外插角为与竖向成37度角，前后两排小导管搭接长度不小于1.0m。 （4）小导管安装用锤将导管直接打入。导管装入后及时用CS胶泥将管口密封。（5）注浆注浆以注水泥浆单液为主。注浆前应对小导管内的积物用高压风进行清理，注浆顺序由下而上，注浆可以单管也可以多管并联注浆。多管并联注浆需加工一个分浆器即可。浆液水灰比可为1.5:1.0，1.0:1.0，0.8:1.0三个等级，浆液由稀到浓逐级变换，即先稀后浓。注浆完后，立即堵塞孔口，防止浆液外流。2.3.2.4钻孔爆破施工（1）钻爆设计 为保证岩石的整体性，防止阶梯边沿棱角破损，拟采用预裂爆破、浅眼松动爆破、静态破碎及人工修正相结合的开挖方法。（2）预裂爆破 在卸载示意图图中规定的开挖控制线外1m采用预裂爆破。预裂技术使该处岩石形成预裂缝（预裂缝宽度为0.55cm）以达成隔震作用，使主开挖区的爆破震动波在该缝隙处终止传播，从而保护未卸载区域的稳定。（3）浅眼松动爆破 对于预裂缝以外的主开挖区，以先边坡外侧后内侧的顺序，进行减弱松动控制爆破，其工艺为密布孔、小药量、多点多排松动爆破。从而达成多点及各排炮孔爆破所产生的地震波不会产生互相叠加的效果，部分地震波在互相作用中互相抵消。该工艺可以大大提高开挖效率，缩短工期。（4）人工修正 通过上述工序后，采用人工运用风镐等器具进行最后收边俭底作业。用高压风管清扫边坡，去除掉危石，保证绑扎钢筋、喷射混凝土时人员、机械的安全。2.3.2.5锚杆施工为保证施工安全，在按设计坡度开挖完毕后及时按规定进行锚杆网喷防护。锚杆为间距1.5m梅花形布置，长度为3.5m和5m的25锚杆交错布置，锚杆形式根据现场情况采用注浆锚杆或药卷锚杆。锚杆尾部焊接6钢筋网，网眼尺寸为30cm30cm，然后喷射10cm厚C20混凝土。各种防护措施的施工工艺如下：（1）在锚杆施工前，先要按设计规定定出孔位，砂浆锚杆的孔径应大于杆体直径15mm，即钻孔的直径不小于40mm，钻孔方向尽量与岩石垂直，钻好孔后应用高压风或高压水将孔眼冲洗干净，并用塞子塞紧孔口，以防止石渣或泥土掉入钻孔内。（2）锚杆加工后，要严格检查其数量，规格和质量，去污除锈后备用。锚杆应按设计的尺寸截取，锚杆杆体露出岩面的长度，不应大于喷层的厚度，外端不用垫板应先弯制弯头。（3）粘结砂浆应拌和均匀，并调整其和易性，随拌随用，一次拌和的砂浆应在初凝前用完。2.3.2.6钢筋网施工钢筋网根据设计的间距（30cm30cm）采用在场地分片制作，现场焊接成型，焊接时必须有纯熟工人操作，保证焊点牢固，在喷射作业时钢筋网不变形。2.3.2.7喷射混凝土施工（1）喷射混凝土作业前，施工人员进入施工现场进行排险作业，撬落不稳定的石块，防止其振动后脱落发生危险。喷射前要先用高压水清洗受喷石，以保证混凝土与岩石间的粘结强度，充足发挥其加固围岩，封堵裂隙的作用。（2）喷射混凝土采用干喷作业，作业使用HPH6型喷射机，用搅拌机将集料和水泥拌和好，投入喷射机料斗，同时加入速凝剂，用压缩空气使干混合料在软管内呈悬浮状态，压送至喷枪，在喷头处加入高压水混合，以较高速度喷射到岩面上。出料口垂直受喷石，距离控制在80cm左右，尽力减少回弹，回弹料不得再用于喷射作业。3 悬崖大高差条件下拱座C20混凝土施工技术3.1概述两岸拱座均位于陡峭的悬崖上，拱座采用整体式钢筋混凝土结构，基底呈台阶状。拱座结构尺寸设计为：高22m，顺桥向长度21.92m，横桥向宽度19.5m，单个拱座混凝土工程量达5481.5m3。整个拱座混凝土浇筑分三个阶段进行，第一阶段浇筑拱座座身C20混凝土3405.5m3，第二阶段浇筑主拱座C40混凝土1420.5m3，第三阶段浇筑拱脚封脚段C40混凝土655.5m3。其中：第一阶段C20混凝土部分共分6次浇筑完毕，分次浇筑基本上以设计的台阶位置为分界线，单次最大浇筑混凝土量为688.1m3，单次最小浇筑混凝土量为458.9m3。拱座混凝土施工属于典型的复杂山区地形条件下大体积混凝土施工。混凝土分区布置图见图3。由于施工场地十分有限，混凝土无法直接到达拱座基坑，根据拟定的施工技术方案，对两岸拱座混凝土均采用泵送施工的方式。受施工现场地形条件和场地的限制，两岸拱座混凝土施工的输送管路均属于大落差、长距离管路，且都是向下泵送。其中：恩施岸从输送泵处至拱座基坑最大高差达100m，输送管路长达320m；宜昌岸高差达90m，输送管路长220m。两岸拱座混凝土工程量达11000余m3，其中机制砂混凝土就达6807 m3。上述条件都对本桥拱座混凝土施工提出了很高的规定，特别是输送泵管路的布设，管路布设的科学、经济、合理与否直接关系到拱座混凝土施工的顺利进行。3.2 大高差泵送机制砂混凝土配合比选取和应用3.2.1现场条件对配合比的规定3.2.1.1 向下大高差输送的规定支井河特大桥主拱座位于两侧山体悬崖处开挖的基坑中，与输送泵设立位置之间的垂直高差近90m。为了保证向下输送混凝土的质量，规定所选配的混凝土除具有可泵性外，还必须具有良好的粘聚性和保水性，以保证在向下泵送的过程中不会产生由于自重和压力引起的离析、泌水及堵管现象。3.2.1.2 大体积水化热的规定按现场条件及施工方案的规定，支井河特大桥主拱座C20混凝土部分按开挖阶梯进行分层施工， 每阶梯高度均大于3m；最大宽度8.5m；长度19.5m，单层混凝土方量大于300m3，属于大体积混凝土类型。为了保证混凝土在水化、增强的过程中不产生温度裂缝，规定混凝土必须具有低水化热的特性，在养护和保温措施的配合下，使得混凝土内部中心温度与表面温度的差值控制在允许的范围内。拱座混凝土分区布置图见图3。 3.2.1.3 泵送混凝土的规定较常规泵送混凝土，支井河特大桥主拱座C20泵送混凝土由于设计抗压强度标号较低，单位体积胶凝材料用量较少，混凝土和易性及可泵性减少，假如单一的加大水泥或细骨料的用量将会提高水化热和减少混凝土强度，这对工程质量是非常不利的，如何进一步的调整和优化正是本配合比设计的重点。此外，由于向下泵送高差大、泵距长、压力高，规定混凝土具有较小的压力泌水率和较长的初凝时间。图3 拱座混凝土分区布置图3.2.2 现场具有材料种类混凝土用材料表见表1。表1 C20混凝土用材料表种 类名 称规 格生产厂家/产地指 标 要 求胶凝材料水泥P.S32.5三峡水泥厂3天水化热小于197KJ/kg，7天水化热小于230KJ/kg外掺料粉煤灰一级武汉阳逻电厂含水率小于1%，三氧化硫小于3%，烧失量小于5%外加剂缓凝减水剂XP-上海新浦化工厂减水率大于18%，28天抗压强度比大于120%粗骨料碎石5-31.5mm大支坪泰丰石场含泥量小于1%，母岩强度大于80MPa细骨料天然砂中砂洞庭湖区级配，含泥量小于3%机制砂粗砂大支坪泰丰石场石粉含量小于10%，亚甲蓝指标小于1.4，母岩强度大于80MPa3.2.3选取分析以上材料除细集料外均已优化选定，细集料由机制砂和天然砂两种材料待选，由于该混凝土为泵送类型，且向下泵距超长，混凝土极易离析，此时选择天然砂比较合理，但该地区处在山区内，天然砂来源困难、价格高昂；而机制砂产源丰富，价格低廉，为了更经济合理的选用且保证混凝土的施工质量，现对此两种材料进行对比分析。3.2.3.1基本特性概述（1）机制砂a.机制砂是岩石经除土开采、机械破碎、筛分制成的，粒径在4.75mm以下的岩石颗粒，但不涉及软质岩、风化岩石的颗粒。b.机制砂的常规检查指标有颗粒级配、细度模数、泥块含量、石粉含量、亚甲蓝MB值、轻物质、表观密度及压碎指标等。c.机制砂外观呈灰白色或黑色、颗粒锋利，具有一定量的石粉。d.机制砂的细度模数一般在3.03.7之间，级配符合区砂的技术规定。（2）天然砂a.天然砂是经天然力量（水冲、风吹）形成的，通过筛分选取的粒径在4.75mm以下的颗粒。b.天然砂的常规检查指标有颗粒级配、细度模数、泥块含量、含泥量、表观密度、砂当量、有机质含量及坚固性等。c.天然砂外观呈黄色、棱角光滑、具有一定量的泥土和有机物质。d.天然砂的细度模数一般在1.63.7之间，级配符合区、区、区砂的技术规定。3.2.3.2基本特性对比（1）机制砂在生产过程中将产生一定量的石粉，这是与天然砂最明显的区别之一。有适量石粉的存在，填补了机制砂配制混凝土和易性的缺陷，同时完善混凝土特细骨料的级配，提高混凝土密实性和综合性能，但石粉的超标将减少混凝土的强度，并产生干缩裂缝，影响弹性模量。天然砂中的含泥对混凝土是有害的，由于其生产工艺的限制，其特细级配部分是不完善的。（2）机制砂由于是机械破碎制成的，粒形多呈三角体或方矩体，表面粗糙，颗粒锋利有棱角，这对集料和水泥的粘结是有利的，但对混凝土的和易性是不利的，特别是强度等级低的混凝土可引起混凝土的较大泌水率。天然砂颗粒光滑，摩阻力及比表面积小，可以减少水泥用量及提高和易性，适宜配制高流动性的泵送混凝土。（3）机制砂目前基本为粗砂，细度模数为3.03.7之间，大于2.36mm和小于150um的颗粒偏多，而中间颗粒偏少，有时某一粒级断档，级配状况偏差，天然砂细度模数为1.63.7之间，颗粒级配较为连续，与机制砂相比，级配较为合理。两种材料区级配实测曲线见图4。 图4 实测曲线对比图由上图可以看出，机制砂处在下限，级配偏粗；天然砂处在中间范围，级配良好，采用机制砂配制泵送混凝土将提高砂率和减少混凝土强度。（4）机制砂混凝土的砂率一般较天然砂混凝土高4%6%，泵送混凝土在40%50%之间，高砂率会影响混凝土的弹性模量及出现干燥收缩，为了满足泵送混凝土和易性的规定，避免出现泌水及离析现象，应适量掺入粉煤灰，从而改善综合性能。（5）由于机制砂比表面积较天然砂大，需要的水泥浆液多，故机制砂混凝土用水量较天然砂混凝土用水量高，一般高48kg/m3。用水量的增长将会提高水泥用量，对大体积混凝土而言，这一点是非常不利的，由于水泥用量增大会加大水化热，提高混凝土初期内部与外界温差，温差的加大将会出现温度裂缝，影响混凝土结构稳定，导致质量事故。在大体积泵送混凝土中，由于工艺条件限制，混凝土必须具有高流动性能，为了减少用水量和水化热且能保证高流动性能，应掺入高效减水剂。3.2.3.3混凝土配合比设计对比（1）机制砂配制的C20混凝土配比（见表2）。表2 机制砂配置C20混凝土配合比材 料 名 称水泥水机制砂碎石外加剂粉煤灰单位用量/Kg3091858209851.954（2）天然砂配制的C20混凝土配比（见表3）。表3 天然砂配置C20混凝土配合比材 料 名 称水泥水天然砂碎石外加剂粉煤灰单位用量/Kg30018080010201.853（3）由以上两种配比可以看出，机制砂混凝土较天然砂混凝土用水量高5kg；水泥用量多9kg；砂率多4%，由于砂率的变化引起砂、石材料用量略微调整，以上两种配比坍落度均为170mm，和易性良好。（4）机制砂配制的混凝土7d强度为23.5MPa；28d强度为29.6MPa，天然砂配制的混凝土7d强度为21.9MPa；28d强度为27.2MPa，对比两种结果，机制砂配制的混凝土较天然砂配制的混凝土强度高2MPa左右。（5）由于本工程项目为大体积混凝土范畴，故采用水泥用量大的机制砂配制的混凝土配比进行热工验算。a.混凝土的拌和温度混凝土组成材料热工特性见表4。由此得出混凝土的拌和温度 Ta= TiWc/(Wc)=(5)/(3) =16.2表4 混凝土组成材料热工特性材料名称重量W/（kg）(1)比热c/(kJ.K)(2)热当量Wc/kJ/(3)=(1)(2)温度Ti/()(4)热量TiWc/kj(5)=(3(4)（0）（1）（2）（3）（4）（5）水泥3090.84260153900砂8200.846891711713碎石9850.848271714059拌和水1854.27771511655粉煤灰540.844515675总计2353259842023注：施工期间平均大气温度为15，砂石受日照影响升温至17。b.混凝土的浇筑温度 Tj= Ta+（Tq- Ta）(A1+A2+A3+An)Tj-混凝土的浇筑温度Ta-混凝土的拌和温度Tq-混凝土运送和浇筑时室外气温A1、A2、A3An-为温度损失系数，其值如下：混凝土装、和转运，每次取A=0.032；混凝土运送时，A=Qt，其中t为运送时间（以min计），Q取0.0042；浇筑过程中A=0.003t，t为浇筑时间（以min计）；装料A1=0.032；转运A2=0.032；运送5min，A3=0.00425=0.021；浇捣30 min，A4=0.00330=0.09求得Tj=16.2+(15-16.2) 0.175=16.0c.混凝土内部的中心温度按下式计算混凝土内部的中心温度Tmax= Tj+T h.T h-混凝土的最终绝热温升-不同浇筑块厚度的降温系数先求混凝土的最终绝热温升 Th=W-每方混凝土水泥用量 Q-每公斤水泥水化热230 kJ/kgC-混凝土的比热，取0.97kJ/kg.k P-混凝土的密度，取2355kg/m3求得Th=31.1不同龄期的水化热温升及中心温度见表5。表5 不同龄期的水化热温升及中心温度龄期/d036912151821242730Tj16161616161616161616160.740.730.720.650.550.460.370.300.250.24T h.23.022.722.420.217.114.311.59.37.87.5中心温度1639.038.738.436.233.130.327.525.323.823.5浇筑块厚度按4m 计算，混凝土中心最高温度出现在第3d龄期。d.混凝土表面温度 Tw(t)=Tq+T(t)Tw(t) -龄期t时，计算厚度为处时的混凝土温度Tq -大气平均温度T(t)-龄期t时，混凝土中心温度与外界气温之差由公式知，当=h时，即不采用保温措施时，混凝土表面温度Tw(t)=Tq=15混凝土内外最大温差 T=39.0-15=24e.采用保温措施后计算混凝土表面温度Tb(t)=Tq+ h（H- h）T(t)H=h+2 hH-混凝土计算厚度h-混凝土的实际厚度h-混凝土的虚厚度而h=k/-混凝土的热导率，取2.33w/m.k-混凝土模板及保温层的传热系数(w/m2.k)k -计算折减系数，可取0.666=i-各种保温材料厚度（m）i-各种保温材料热导率(w/m.k)，麻袋导热系数取0.08w/m.k，每个麻袋厚约1.3cm。 q-空气层传热系数，可取23w/m2.k在混凝土表面覆盖二层麻袋，厚2.6cm，由公式得出=2.7，则h=0.57m H=h+2 h=5.1m混凝土表面温度Tb(t)=15+4/5.120.57(5.1-0.57) (39.0-15)=24.5f.混凝土内外最大温差Tmax- Tb(t)=39.0-24.5=14.525（满足规定）每岸C20拱座提成六个施工层，第、层厚度分别为：3.4m、3.05m、3.75m、3.4m和3.98m，符合上述按4.0m验算的结果。第层厚度为：4.42m，反复上述计算环节，按5.0m厚度进行验算，第3天龄期系数为0.79，验算得出：内部最高温度为40.6，采用保温措施后混凝土表面温度为25.8，混凝土内外最大温差为：Tmax- Tb(t)=40.6-25.8=14.825（满足规定）3.2.4细集料的选用拟定综合以上对比分析表白，大体积泵送混凝土采用天然砂固然合理，但从经济利益方面考虑，在机制砂混凝土中掺入一定量的外加剂及外掺料同样可以填补和改善其在工作性能和综合性能方面的局限性，并且混凝土强度较天然砂混凝土强度高，大体积混凝土热工验算符合规定，所以本部位工程选用机制砂拌制泵送混凝土。3.2.5机制砂混凝土施工要点（1）由于机制砂加工中易导致颗粒集中，在加工过程中应特别注意，不宜使其颗粒过粗，细度模数在3.03.4之间为宜，石粉含量控制在10%以内。（2）由于机制砂具有较多的石粉，在拌制混凝土中不易搅拌均匀，所以机制砂混凝土搅拌时间应较天然砂混凝土增长3060s，借以改善机制砂混凝土的和易性，提高保水性与粘聚性。（3）机制砂混凝土比天然砂混凝土易液化，应避免过振，同坍落度条件下，机制砂混凝土要比天然砂混凝土适当缩短振捣时间，以克服机制砂混凝土的泌水现象，避免混凝土表面形成疏松层。一般捣固成型时间应比天然砂混凝土缩短1530s，以混凝土表面开始泛浆为度。切忌捣固过度，导致混凝土离析，表面光洁度差、起皱褶等表面缺陷。（4）由于机制砂混凝土粉料含量高，塑性收缩和干燥收缩开裂几率增大，因此机制砂混凝土应加强初期潮湿环境下的养护，宜及时养护且养护时间应比天然砂混凝土延长23d，为保证大体积混凝土的内外温差满足规定，应搭设暖棚及覆盖保温层，杜绝裂缝产生，若养护不及时或养护期间浇水局限性将引起干缩开裂，并影响混凝土的耐久性。3.3复杂悬崖大落差泵送机制砂混凝土施工技术3.3.1泵送混凝土的管道计算理论在科学技术日益发达的今天，泵送混凝土以其施工速度快、及时、能有效保证施工质量和减少劳动消耗的优点在土木工程领域得到了越来越广泛的应用。目前关于泵送混凝土的配合比设计，我国现行的JGJ/T5596普通混凝土配合比设计规程中作了明确的规定，其中涉及泵送混凝土的组成材料、坍落度、最小水泥用量、含气量、外加剂等的选用规定。但在实际施工中，还是会经常出现管道堵塞、混凝土喷出量局限性等问题，这些问题均属于流体力学中管道计算的范畴。3.3.1.1 管道计算的三种情况（1）计算某种流体以一定流量流经某一管道时泵机的功率。（2）计算某种流体受到一定压头（涉及外加压头的作用），流经一定的管道时流体的流量。（3）计算为满足某种流体在一定压头的作用下，达成某一规定的流量，所应当选用的管道直径。3.2.1.2 柏努利方程及阻力公式由于计算上述项目时均涉及到流体能量的关系及阻力的大小，所以可应用柏努利方程和阻力公式进行计算。（1）柏努利方程式：Z1P1/12/2gHeZ2P2/22/2ghW式中：Z为某截面的高度，即几何压头，m；P为某截面所受的压强，Pa；为流体的重度，N/m3；P/为压力势能所能产生的流体柱的高度，即静压头，m流体柱；为流体的流速，m/s；2/2g为动能所产生的流体柱的高度，即速度压头、动压头，m流体柱；He为泵机提供的机械能，m流体柱。（2）阻力公式：hWhLhM式中：hL为沿程阻力损失，m流体柱；hM为局部阻力损失，m流体柱。由于泵送混凝土的流动性很大，与普通混凝土相比，选取的砂率较大，细粉（粉煤灰）的含量较多，粗集料的粒径减小，并且需要掺加泵送剂以进一步增大流动性，减少混凝土的粘度；故泵送混凝土可以近似看作一种液体，即流体。3.3.2泵机的选型设泵机混凝土斗的截面为截面11、泵管出口处截面为截面22，分别取其高度为Z1、Z2；泵送混凝土的排放量Q可以根据施工规定设定；截面11、截面22的压强分别为P1、P2，由于截面11与大气连同，故P1为大气压，（P2P1）为截面22的喷出压强，是可以测定的；由于泵机混凝土斗的截面远远大于管道截面，故W10；阻力损失hW可以通过阻力损失公式计算得出。则，根据柏努利方程，可得：Z1P1/HeZ2P2/22/2ghW而混凝土的排放量Q2F2D2/4则混凝土的流出速度24Q/D2所以，泵机功率He（Z2Z1）（P2P1）/（4Q/D2）2/2ghW式中：F为管道截面积，m2；D为管道直径，m。根据泵机功率即可选出相应的泵机型号3.3.3输送管管径的选择JGJ/T5596普通混凝土配合比设计规程对泵送混凝土所用骨料的最大粒径与输送管管径之比作出了规定，目前国内常用的输送管管径多为100mm、125mm、150mm三种，其中尤以125mm和150mm的普及。由于管径的大小直接影响到泵送混凝土的性能和施工的经济利益，因此合理选择输送管管径是十分必要的。一般的来讲，大直径的管对泵送压力损失小，可适应大粒径骨料，但管段笨重，费用也相对较高；小直径管对混凝土产生离析的也许性小，对保证施工质量有利，其末端用软管布料时较为方便，费用较低，但是容易产生堵塞。因此必须通过精确的计算，以选出最合理、最经济的管径。根据拟定的泵机型号和按施工规定拟定的排放量Q，依据柏努利方程可以得出混凝土的排放速度：2又根据混凝土排放量与管道直径的关系式：QW2FW2D2/4可求得管道直径为：D23.3.4泵送混凝土的阻力损失计算泵送混凝土的阻力损失涉及沿程阻力损失和局部阻力损失两部分，即：hWhLhM3.3.4.1沿程阻力损失沿程阻力损失公式：hLL2/2gD （m流体柱）式中：、D的意义同上；L为管道长度，m；为摩擦系数，（即沿程阻力系数）。摩擦系数与雷诺数及相对粗糙度有关：f（Re，e/D）式中：e为管子的绝对粗糙度，可以根据所选取管子的材料查出； e/D为管子的相对粗糙度； Re为雷诺数，ReD/；为混凝土的密度，/m3；为混凝土的粘度，Pa.S（可以用粘度计测出）。根据上式计算出雷诺数与Re与相对粗糙度e/D，可以在摩擦系数图中查出摩擦系数，这样便可以按上面的公式计算出沿程阻力损失。3.3.4.2局部阻力损失局部阻力损失公式：hM2/2g （m流体柱）式中：为局部阻力系数。其中混凝土流经管道、阀件的局部阻力系数值的拟定如下：（1）扩大损失：（1F1/F2）2（2）收缩损失：可以根据F1/F2值查出式中：F1为细管道截面面积，m2；F2为粗管道截面面积，m2。（3）管道进出口的损失：当混凝土由管道流入设备时，1；当混凝土由设备流入管道时，根据连接形式的不同，可以查出相应的值。（4）流体流经各种管道、阀件的局部阻力系数为常数，可以查出。拟定出局部阻力系数后，即可按上述公式分别计算出各项局部阻力损失，加和得到总的局部阻力损失。hM2/2g （m流体柱）3.3.5管道布设3.3.5.1 管道布设方式根据上述的理论计算公式，结合现场实际情况，通过仔细缜密的计算和多次实验，最终科学合理地设计出了现场两岸管路布设方式。具体布置详见图5和图6。图5 恩施岸输送泵管路布设 图6宜昌岸输送泵管路布设3.3.5.2 管道布设要点科学合理的管路布设方式是保证泵送施工顺利进行的首要条件，在布置时应注意以下几点：（1）施工前认真进行配管设计，绘制布管简图，列出各种管件、连接件和配件的规格数量，提出清单。（2）要尽也许选择最短距离来布置管路，必要时可以跨越或穿过障碍，跨越障碍需升高时应在管路最高点设立放气阀。（3）在同一条管路中尽也许使混凝土断面保持不变，尽量不采用锥形管或弯管。（4）倾斜向下配管时，应在斜管上端设立气阀，必要时可打开气阀放入空气，使管内压力平衡。向下配置的斜管底部应有足够长度的水平配管，以增强抵抗混凝土因自重也许下落的阻力，避免在管道中产生真空段。（5）配管时应把新管配置在管路开始部分，由于该处压力比较高。经长期使用后泵管磨损较大，不要把这类管配置在泵压较大的区间，不合规定的旧管不能使用。（6）配管如不能贴地布置，则应在配管两端设