多级配小粒径粗骨料泵送混凝土在水工闸墩工程施工中的应用

赖金辉

(厦门安能建设有限公司水利水电，福建 南靖 363005)

1 工程概况

福建龙津津引水工程溪口拦河闸坝工程属大(2)型规模工程，拦河坝闸坝水工建筑物，为II级水工建筑物，设计洪水选用50a一遇标准，校核洪水选用计选用100a一遇标准。过闸设计洪峰流量为3210m3/s，拦河闸坝坝顶总长145.53m，左、右岸重力坝段、溢流坝段(闸室段)和消力池段等组成，溢流坝段(闸室段)总长68m，消力池底板高程54.50m，溢流面堰顶高程60.00m，闸墩顶高程为EL75.50m，闸墩净间距13.5m，闸室段共4孔，设有5个闸墩，闸墩长31.0m，高21.0m，中墩3个，厚3.0m，边墩2个，厚2.5m。

工程水闸闸墩的结构极为复杂，多为异形结构如：尖顶式闸墩墩头，尖顶式闸墩墩头渐变成矩形式交通桥牛腿、检修门槽、弧形门槽、前导向墩牛腿、后导向墩左牛腿、后导向墩右牛腿、支铰座牛腿、检修平台、圆弧形闸墩墩尾等结构，闸墩混凝土浇筑施工中具有垂直泵送高差大、仓面外形变化多、外观平整度要求高、结构钢筋配筋率高、温控要求高、施工场地受限、施工工期短等特点，采用臂架式混凝土泵车(臂长47m)多点机动灵活的入仓方式，解决闸墩钢筋配筋率高、混凝土入仓困难、浇筑振捣困难的难题，于是保证泵送混凝土泵送施工顺畅，成为施工技术保证措施的重中之重。在过去的工程实践中，我们发现泵送混凝土施工时堵管，是因为泵管中的粗骨料在管路的尾部形成堆的直径与泵管的的管径相近，在泵送压力小于骨料颗粒间的摩擦力时就会造成堵塞，泵送混凝土就堵住管道，如同时遇至有几颗粗骨料在一个截面上，其中最大粒径Dmax3倍的最大骨料粒径，大粒径泵送混凝土的泵管直径宜>3倍的最大骨料粒径，为保证混凝土强度、外观质量、混凝土可泵性的实用性要求，减少混凝土病害等，我们因此开展多级配小粒径粗骨料泵送混凝土在水利工程闸墩施工应用后的分析。

2 不同级配与粗骨料粒径泵送混凝土配合比设计参数比选

在泵送混凝土施工之进行室内配合比设计，保证泵送混凝土具有良好的黏聚性、良好的流动性、良好的塌落度保持性等性能的同时，对粗骨料中各种粒径合理选择对泵送混凝土现场的经济、可施工性、方便性、进度、质量等各方面都有很大的影响。

2.1 泵送混凝土配合比设计方案一

根据设计院提供的设计文件、《水工混凝土试验规程》(SL352- 2006)、《水工混凝土施工规范》(SL 677-2014)、《混凝土泵送施工技术规程(JGJ/T 10-2011)》等有规定，配合选用P.O.42.5硅酸盐水泥、聚羧酸高性能缓凝减水剂、中粗河砂等。选择采用二级配最大粒径40mm，D20小石(5-20)，D40(中石20-40)进行实验配合比设计，依据室内设计的配合比比设计参数见表2。

表1 二级配泵送混凝土配合比设计参数表

2.2 泵送混凝土配合比设计方案二

根据设计院提供的设计文件、《水工混凝土试验规程》(SL352- 2006)、《水工混凝土施工规范》(SL 677-2014)、《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52-2006、《混凝土泵送施工技术规程(JGJ/T 10-2011)》等有规定，配合选用P.O.42.5硅酸盐水泥、聚羧酸高性能缓凝减水剂、中粗河砂等。选择采用三级配最大粒径31.5mm，D10小石(5-10)，D20(中石10-20)、D31.5(中石16-31.5)进行实验配合比设计，依据室内设计的配合比比设计参数见表2。

表2 三级配泵送混凝土配合比设计参数表

2.3 泵送混凝土配合比设计方案比选

1)从泵送混凝土配合比设计直接成本上分析：

根据上述拟定的二种泵送混凝土配合比设计方案，成本比选情况见表3和表4。

表3 方案一泵送混凝土配合比设计方案成本表 元/m3

表4 方案二泵送混凝土配合比设计方案造价表 元/m3

泵送混凝土配合比设计方案成本比较：方案一为泵送混凝土配合比直接成本为375.89元/m3。方案二为泵送混凝土配合比直接成本为359.04元/m3。方案一的成本高出方案二16.85元/m3，方案二优于方案一。

2)从施工工艺适应性上比较

各方案施工工艺适应性对表详见表5。

表5 施工工艺适应性对表

泵送混凝土配合比设计方案施工工艺适应性比较：两个方案均能满足强度设计等级、泵送施工性能，方案一为泵送混凝土配合比在混凝土泵车泵管管径、粗骨料粒径、粗骨料储备等方面需通过预定制，在对粗骨料中各种粒径选择中泵送混凝土配合比设计方案二在经济、可施工性、通用性、进度保障等各方面都优于方案一，闸墩为拦河闸坝的重要组成部分，其重要性不言而喻，本次泵送混凝土配合比设计选择方案二。

3 应用效果

在施工中通过认真分析闸墩的异形部位钢筋配筋率基本上都很高、钢筋配筋率高，钢筋间距小，同时也影响混凝土的流动性、混凝土振捣密实难、表面容易产生裂缝等难点。采取了严格控制粗骨料针片状含量，保证混凝土的流动性、浇筑振捣密实性，严格划分混凝土入仓分层摊铺厚度，并在模板上做好标志，最大摊铺层厚度<0.45m，均采用2台细芯(φ30)插入式振捣器振捣，采用臂架式混凝土泵车(臂长47m)进行多点机动灵活的入仓，保证每个方位都可以入仓，有效的解决闸墩钢筋配筋率高、混凝土入仓困难、浇筑振捣困难的难题。

工程闸墩从2014年12月17日开始泵送混凝土施工，2015年5月19日全部完成，共泵送混凝土浇筑混凝土76仓，累计完成混凝土泵送混凝土浇筑工程量15800m3，估算直接成本节约30万。施工过程中仅出过1次泵送混凝土施工时堵管。水闸闸墩混凝土工程施工结束后，混凝土整体外观质量光洁、色泽均衡、表面平整、浇筑线型平顺，未有混凝土表面裂缝的发生，外观质量优良。C25期混凝土76组组试件强度的平均值Rn=31.9MPa，试件强度的标准差Sn=3.60MPa；n≥30n离差系数：Cv=Sn/Rn*100%,Cv=0.113；混凝土试块抗压强度检验评定达到优良。实体工程采用取芯检测，实体工程采用随机钻取混凝土芯样13个，经检测抗压强度最低值25.3MPa(设计抗压强度值25.0MPa)，100%达到设计抗压强度要求，完全实现水闸闸墩混凝土工程“内在质量优，外观质量美”的目标。

4 结 语

在工程实践中，在室内试验要求控制的前提下，多级配小粒径粗骨料泵送混凝土与常规二级配泵送混凝土比较，所拌制的混凝土确保了连续泵送具有满足水工建筑物水闸闸墩施工工作性及力学性能、耐久性等各项指标均能设计指标要求，还具有混凝土泵车泵管管径、粗骨料粒径、粗骨料储备等适用性更广，成本更低等优点，对保证工程质量，降低工程成本和各行业标准、规范互通相关问题具有一定的参考价值和意义。