山区悬索桥锚碇大体积混凝土施工技术研究.pdf
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1、 垫查 堑 塑T e c h n o l 。 g Y o f H i g h w a y a n d T r a n s p o n J n 2 0 1 3 N 。 3 山区悬索桥锚碇大体积混凝土施工技术研究 唐斌华 , 宋冰 ( 路桥华东工程有限公司, 上海2 0 1 2 0 3 ) 摘要: 阐述澧水特大桥锚碇混凝土施工技术, 探讨在山区采用机制砂修建桥 梁时 ,其大体积 混凝 土原材料选择 、 配 合比设计和施工过程控制措施, 工程实践表明, 采用大体积混凝土温度控制方法和流程有效 ,可供 类似大体积 混凝 土施 工借鉴 。 关键词 : 澧水特大桥 ; 锚碇 ; 大体 筋混凝土 ; 施 工
2、技 术 文章编号: 1 0 0 9 - 6 4 7 7 ( 2 0 1 3 ) 0 3 0 0 9 4 0 7 中图分类号: U 4 4 8 2 5 文献标识码: B Re s e a r c h o n Te c h n i q u e s f o r Co n s t r u c t i o n o f Ma s s Co n c r e t e f o r An c h o r a g e o f Su s p e n s i o n Br id g e s i n Mo u n t a i n o u s Ar e a TANG Bi n h u a,S ONG Bi n g 1工 程
3、概况 张花高速公路澧水特大桥为湖南省张家界一花 垣高速公路上一座特大 型地 锚式钢桁加劲梁悬索 桥 , 位于张家界永定区与湘西 自治州永顺县交界处 , 横跨澧水河峡谷 。该桥主缆跨径布置为 2 0 0 m+ 8 5 6 m+ 1 9 0 1 iO , 主缆矢跨 比为 1 1 0 , 2根主缆横向间距 2 8 m。大桥结构示意如图 l 所示。 张家界岸锚碇设计为重力式锚碇 , 长 5 5 I ll , 宽 4 6 m, 高 4 7 m, 单个锚碇 混凝土设计用量约为 5万 n q , 属于典型大体积混凝土。锚体分为锚块 、 散索 鞍基础 、 前锚室、 后锚室等 4部分。其 中锚块主要承 受预应力
4、锚固系统传递的主缆索股拉力, 散索鞍基 础主要承受由散索鞍传递的主缆压力, 前锚室为封 闭空间 , 对主缆索股起保护作用。由于锚碇体积较 大 , 为避免锚块和散索鞍基础浇筑施工后出现收缩 与温度裂缝 , 锚块和散索鞍基础均分成 2块进行浇 筑 , 各块之间设置约 2 m宽后浇段 , 后浇段采用 C 3 0 微膨胀混凝土。张家界岸锚碇结构及基坑布置示意 如图 2所示。 2 锚碇施工部署及施工组织思路 根据设计及 温控计算要求 , 锚碇锚块高 3 2 m, 分为 l 7层浇筑 , 平 面最大尺寸为 3 1 5 mx 4 6 m, 浇 筑厚度分别为 2 0 m 1 3层 , 1 5 mx 4层 ,
5、最大一次 浇筑混凝土量为 1 3 5 0 i n 。 。张家界岸锚块分层如图 3所 示 。 混凝土浇筑尽可能在晚上施工以避开白天高温 时间段 , 从而尽可能降低混凝土入模温度 以利于混 凝土温度控制 , 这就要求混凝土浇筑时间应控制在 1 2 h之内完成。按照上述要求 , 混凝土搅拌站配置 了 2台混凝土搅拌机 , 理论生产能力分别为 9 0、 1 2 0 m h 。2台 8 0 IT I h混凝土输送泵作为混凝生产和 运输的设备, 混凝土供应能力为 1 6 0 m h I f一 6 m m 一一量 薰 一 m m I 一 1 注 : 1 f为矢跨 比; 2 单位 : c m。 图 】 澧水
6、特大桥结构示 意 收稿 日期 : 2 0 1 2 1 】 一 2 1 作者简介 : 唐斌华 ( 1 9 7 3 一 ) , 男 , 湖南省邵 阳市人 , 本科 , 高工 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3年 第 3期 唐斌华 , 等: 山区悬索桥锚碇 大体积混凝土施工技术研究 9 5 g g 单位 : c 图 2 张家界岸锚碇结构及锚碇基坑 布置示 意 第l 5 层 第l 4 层 第1 3 层 第1 2 层 第1 1 层 第 1 0 层 第9 层 第8 层 第7 层 第6 层 第 5 层 l 第4 层 l 广一一 层一 一一一 l 第1 层 l 单位
7、 : c m 图 3 澧水特大桥 张家界 岸锚块 分层浇筑示意 因山区地形制约 , 澧水特大桥混凝土拌和站设 在主塔和锚碇之间的一个山坳 中。拌和站到锚碇基 坑边缘的水平距 离约 1 5 0 i n , 由于地形原 因及基坑 深度限制 , 混凝土全部采用输送泵泵送入模。从拌 和站到基坑底 , 泵管 出拌和站后 约 1 0 0 i n呈水平布 置 , 然后上一个高约 2 0 1 T I , 角度约 4 5 。 的缓坡并到达 锚碇基坑边坡顶 , 再沿基坑边坡 向下约 5 0 1 11 到达基 坑底部 ( 底层混凝土施工时) 。 3 配合比设计 3 1 配合比设计要求 3 1 1 温控要求 混凝土锚
8、碇为 C 3 0典 型大体积混凝 土。根据 施工计划 , 澧水特大桥大体积混凝土施工正赶上夏 秋高温季节 , 故温度控制是混凝土施工的关键 , 需从 原材料及配合 比着手 , 尽可能降低混凝土水化热 , 适 当延缓混凝土凝结时间, 以降低混凝土内部温升, 延 缓水化热放热峰值, 满足温控计算要求。 3 1 2 施工要求 根据施工组织设计 , 澧水特大桥混凝土采用泵 送施工 , 且泵送距离长 、 落差大 , 这就要求混凝土具 有 良好工作性能、 泌水少 、 不离析 、 管道摩阻力小。 3 2混凝土配合比设计 3 2 1 原材料选择 1 )胶凝材料选择。 经过详细的地材调查及对 比试验 , 胶凝材
9、料确 定采用普通硅酸盐水泥加大掺量优质粉煤灰的配合 比设计方案。水泥采用海 螺 P 0 4 2 5水泥 , 粉煤 灰采用石门电厂 I 级粉煤灰, 其技术参数分别见表 1 、 表 2 。 为准确进行温控计算 , 分别对水泥标准水化热 及水泥掺加粉煤灰后混合胶凝材料的水化热进行了 测定 , 测定结果见表 3 。 从表3中可以看出, 在大掺量添加粉煤灰后, 胶 凝材料的水化热 明显降低 , 且水化热 的集 中放热时 间明显滞后, 这对降低大体积混凝土温升, 延缓温升 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 公路交通技术 2 0 1 3丘 峰值到来的时间 , 使混凝土在早期龄期
10、水化过程 中 有更充分的时间冷却 , 对混凝土温度控制非常有利 。 2 )粗 、 细集料选择。 由于澧水特大桥地处湘西北山区, 一方面周边 无天然河砂可用 , 远距离运输河砂集 中供应量难 以 满足生产要求 , 且成本极高 ; 另一方面, 锚碇基坑开 挖又会有大量开挖石方需要找地方堆放。从取样检 测结果看, 锚碇基坑开挖出的岩石为未风化石灰岩 , 岩质坚硬 , 可以用来生产碎石及机制砂。因此 , 本着 节约资源, 保护环境的理念, 本项 目在施工现场布置 了碎石及机制砂加工厂, 利用锚碇基坑开挖 出的岩 石来生产碎石及机制砂 , 将其用作锚碇大体积混凝 土的粗细集料 。 所用碎石及机制砂的主要
11、技术参数见表 4 7 。 3 2 2 配合比设计及试验 采用正交试验法进行配合比优化设计, 除了按 照规范要求进行抗压强度 、 混凝土坍落度等常规性 能检测外 , 还根据温控计算需要 , 分别对混凝土不同 龄期的劈裂抗拉强度 、 弹性模量 , 混凝土绝热温升值 等力学 、 热学指标进行 了检测 , 通过正交 因素分析 法 , 得出最优材料组合。选取的混凝土最优配合 比 见表 8 , 物理性能及力学强度指标见表 9 、 表 1 0 。 表 1 水泥性能指标 龄期 d 1 2 3 5 7 标准累计筛余 9 51 0 0 9 01 0 0 7 0 9 0 1 5 4 5 0 5 0 实际累计筛余 9
12、 9 5 8 5 5 0 2 0 6 3 2 1 2 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3年 第 3期 唐斌华 , 等 : 山区悬索桥锚碇 大体积混凝土施工技术研 究 9 7 表 8 混凝土 配合 比 k g 坍落度 mm 1 8 5 初凝时间 m i n 8 0 0 终凝时间 m i n 9 8 0 抗压强度 MP a 1 8 9 2 7 1 4 1 2 4 7 4 劈裂抗拉强度 MP a 1 7 5 2 O 1 2 1 9 2 4 7 2 5 2 弹性模量 MP a 2 4 7 3 0 2 3 1 9 3 3 6 3 5 7 4 大体积机制砂混
13、凝土泵送施工 4 1 机制砂对混凝土可泵性能的影响 机制砂与天然砂在粒形 、 级配和表面特性上明 显不同。机制砂颗粒表面粗糙 、 尖锐多棱角 , 细度模 数大, 级配不良, 配制出的混凝土保水性差, 泵送摩 阻力大 , 容易产生离析 、 泌水现象。 机制砂生产过程 中不可避免地会产生一些粒径 小于 0 0 7 5 m m 的石粉颗粒。澧水特大桥将石灰石 作为原料 的机制砂 , 石粉含量约 占 1 0 2 0 , 在 试生产及混凝土试泵送开始时 , 为了尽可能降低石 粉含量 , 对机制砂采取 了水洗工艺。按照规范要求 将石粉含量控制在 5 左右 , 经混凝土拌 和及试泵 送发现 , 由于过分强调
14、控制石粉含量 , 在用水洗除石 粉的同时也洗去 了 0 1 50 6 m m 内的颗粒 , 破坏 了机制砂的 自然级配 , 导致混凝 土离析 、 严重泌水 、 泵送 十分困难、 频繁堵管。 需要明确的是 , 机制砂 中石粉含量 不同于传统 天然砂的含泥量。有关研究表明 , 适量的石粉含量 不仅不会影响混凝土 的力学性能 , 其抗折及疲累抗 拉性能反而会有一定程度的提高。在确保机制砂生 产过程 中不混入泥土 , 机制砂亚 甲基蓝试验检测合 格的情况下 , 保持适 当的石粉含量作为极细颗粒 的 填料, 能大大改善集料级配, 降低集料孔隙率, 从而 使混凝土的工作性能得到很大提高。 因此 , 经过反
15、复试验 , 本项 目将石粉含量控制在 1 0 左右 , 同时适当增加外加剂掺量 , 配制 出的混凝 土具有很好的粘 聚性和保水性。另外 , 将适量 的石 粉作为填料 , 既增加 了混凝土的浆体含量 , 提高了混 凝土的流动性 , 又减少 了机制砂颗粒间的摩擦 , 对输 送泵管起到了良好 的润滑作用 , 使泵送得 以顺利实 现 。 4 2 长距离高落差泵送施工工艺 由于锚碇施工位于深基坑 内, 因此要实现从拌 和站到锚碇基坑底部 的泵送 , 在解决 了机制砂混凝 土可泵性后 , 还需确定长距离高落差 的泵送施工工 艺 。向下泵送混凝土时, 由于落差太大, 混凝土 自身 向下流动速度太快会发生离析
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- 山区 悬索桥 锚碇大 体积 混凝土 施工 技术研究
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