自密实混凝土在隧道管二衬工程中的应用.pdf

建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e Te c hn ol og y 第 4 7卷第 7期 2 0 1 6年 7月 V l0 1 4 7 No 7 J u 1 2 01 6 自密实混凝土在隧道管二衬工程中的应用 匿 平 ( 北京京北职业技术学院，1 0 1 4 0 0 ，北京 1 摘要：南水北调北京密云水库调蓄工程穿密关路入水隧道初衬采用浅埋暗挖法施工，二衬浇筑 C 2 0 自密实混凝土，设计并试验了 C 2 0 P 1 2白密实混凝土，成功应用在密云段蓄水工程中，得到流动陛优良、钢 筋通过性能佳 、强度和耐久性满足工程要求的混凝土。 关键词：自密实混凝土；配合比设计；自密实性 中图分类号 ：T U5 2 8 文献标志码 ：B 文章编号 ：1 0 0 0 4 7 2 6 ( 2 0 1 6 ) 0 7 - 0 6 3 6 0 3 APPLI CATI ON OF S ELF- COM P ACTI NG CONCRETE I N S ECONDARY LI NI NG ENGI NEERI NG oF TUNNEL TUBE TAN Pi n g ( No r t h e m Be i j i n g V o c a t i o n a l E d u c a t i o n I n s t i tu t e ， 1 0 1 4 0 0 ， Be i j i n g ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：S o u t h No r t h Wa t e r Di v e r s i o n B e i j i n g Mi y u n r e s e r v o i r r e g u l a t i o n a n d s t o r a g e e n g i n e e r i n g t h r o u g h s e a l e d r o a d e n t e r i n g t h e wa t e r t u n n e l i s l i n e d wi t h s ha l l o w e xc a v a t i o n me t ho d ，t h e s e c o n d a r y l i n i n g po ur i n g C2 0 s e l f - c o mp a c t i n g c o nc r e t e T hi s pa p e r d e s i g n s a n d t e s t s t h e C2 0 P 1 2 s e l f - c o mp a c t i ng c o n c r e t e ，w h i c h i s s u c c e s s f u l l y u s e d i n t h e Mi y u n r e s e r v o i r w a t e r s t o r a g e p r o j e c t T h e c o n c r e t e s t r u c t u r e h a s g o o d flu i di t y , g o o d s t r e n g t h ，s t r e n g t h a n d d u r a b i l i t y Ke y wo r ds ： s e l f - c o mp a c t i n g c o n c r e t e ； mi x p r o p o r t i o n d e s i g n；s e l f - c o mp a c t i n g p r o p e r t y 自密实混凝土因具有高流动性 、良好的穿越钢 而成 。 筋能力和抗离析能力，已在我国水利、管道、加固 等工程中得到了广泛应用 。南水北调工程中有许 多地下暗挖、形状复杂、密集配筋等无法浇筑或浇 筑困难的部位，故采用了自密实混凝土 。自密实 混凝土一般采用低水胶比 ，并复合高效减水剂、 添加粉煤灰等掺和料 、优化混凝土骨料级配配制 收稿 日期 ：2 0 1 6 - 0 5 2 1 基金项目：教师队伍建设国内培训计划项目 ( P X M2 0 1 5 0 1 4 2 2 5 0 0 0 0 3 4) 作者 简介：谭 平 ( 1 9 7 5 一 )，女，湖南湘 阴人，副教 授，e m a i l ： t a n p i n g 1 0 6 1 6 3 c o m 南水北调北京密云水库调蓄工程穿密关路入水隧 道初衬采用浅埋暗挖法施工，二衬浇筑 C 2 0自密实 混凝土。本文设计并试验的 C 2 0 P 1 2自密实混凝土， 已成功应用在密云段蓄水工程中。 1 工程概 况 穿密关路入水隧道全长 1 5 6 5 12 1 ，其初衬外轮廓 尺寸为3 8 0 0 m m， 净空尺寸为3 2 0 0 mm ， 内穿D N 2 6 0 0 钢管 ( 图 1 )。初衬采用浅埋暗挖法施工，在钢管与 初衬间填充 C 2 0自密实混凝土，要求混凝土坍落扩 展度不小于 6 5 0 mm。 流砂区的人工挖孔桩施工难题，为其他构件的土方工 程施工创造了条件。 5 结束语 本工程按照上述方案施工， 方法简单， 效果良好， 不仅克服了人工挖孔桩本身的施工难题，也为基础梁、 桩承台、地下管沟、 化粪池等构件的土方工程施工创 造了条件，保证了基础工程的施工质量。事实上，人 工挖孔桩在流砂地区成功施工的工程实例并不少见， 但不同地区的桩基，由于地下土质及地下水位分布情 况不同，采用的施工方法也不尽相同。本工程设计和 采用的逆向排水沉井式护壁，结合了 当地的实际隋况 ， 考虑了技术和经济效益，可供类似工程参考。 参考文献 1 赵程勇 关于人工挖孔灌注桩的质量控制和工程检测实践 D 武 汉：武汉理工大学， 2 0 1 1 2 刘龚 关于人工挖孔桩施工时流砂层内成孔方案的探讨 J 甘肃科 技，2 0 l l ( 1 0 ) ： 1 5 8 1 6 0 【 3 】 肖霞林 人工挖孔桩的承载力及施工优势分析 【 J 四J l 建筑， 2 0 1 0 ( 1 2 ) ： 1 8 9 - 1 9 3 4 周瑜 浅谈复杂地质条件下人工挖孔灌注桩的质量及安全控制 J 】 武汉工业学院学报，2 0 1 1 ( 3 ) ： 8 8 - 9 0 5 方光秀，王少东，赵石苑 高层建筑深基坑人工挖孔排桩支护结 构的设计与施工 J 建筑技术， 2 0 1 4 ， 4 5 ( 3 ) ： 2 4 9 - 2 5 1 2 0 1 6 年 7月 谭平 ：白密实混凝土在隧道管二衬工程 中的应用 定位筋 1 隧道穿 管不恿 2 混凝土要求 工程隧道管二衬混凝土设计强度等级为 C 2 0 ，浅 埋暗挖隧道轴线长 1 5 6 5 m。对混凝土的要求如下： ( 1 )须具有良好的填充性能，坍落扩展度不小 于 6 5 0 mm； ( 2 )须具有良好的通过钢筋间隙能力，能在自 重作用下充分流动并均匀填充隧道； ( 3 ) 须具有良好的抗离析性能，能在 1 5 6 5 m 的隧道中形成均质密实的衬砌； ( 4) 须具有良好的耐久性，抗渗等级 P应不小 于 l 2 ，抗冻等级 F 应不小于 2 5 0 。 3 配合比设计 3 1 试验原材料 ( 1 ) 水泥：P O 4 2 5 级 ， 主要性能见表 1 。 表 1 水泥主要性能指标 细度 标准稠 凝结时间 安定 抗折强度 抗压强度 度用水 性 ( 雷 MP a MP a ( ) 氏 法) 3 d l 2 8 d 3 d l 2 8 d 量 初 凝 终 凝 l l 3 4 9 2 8 0 2 h 4 0 m in 4 h l 0 m in 合 格 5 8 l 9 9 2 9 0 l 4 6 3 ( 2 )粉煤灰： I 级粉煤灰，细度 8 8 ，烧失 量 2 9 2 ，需水量比 8 8 。 ( 3 )引气减水剂： A E型引气减水剂，减水率 8 5 ，含气量 5 1 。 ( 4 ) 膨胀剂：2 1 d 限制膨胀率 O 0 1 0 。 ( 5 ) 细骨料：人工细砂，细度模数 1 8 ，颗粒级 配 区，含泥量 1 2 ；天然中砂，细度模数 2 6 1 ， 颗粒级配 区 ，石粉含量 2 2 。 ( 6 ) 粗骨料 ：矿山碎石， 5 2 0 m m连续级配， 含泥量0 3 ， 针片状颗粒含量3 。 3 2 配合比设计 采用绝对体积法，通过调整胶凝材料用量、改变 砂率、调整外加剂用量，设计 C 2 0自密实混凝土理 论配合比 ，见表 2 。 表 2 混凝土理论配合比 k g m 引气减 水皎比 砂 率 水泥 粉煤灰 水 砂 石 膨胀剂 水剂 0 4 5 5 2 3 4 2 9 2 2 0 8 4 6 8 44 7 9 5 2 8 3 - 3 混凝土工作性能 按 自密实混凝土应用技术规程对混凝土进行试 配，采用坍落扩展度、T 5 0 0 和 V形漏斗试验混凝土 的填充能力；采用u形箱填充高度试验混凝土通过 钢筋间隙能力，分层度试验混凝土抗离析陛能，试验 结果见表 3 。 表 3 新拌混凝土工作性能 水胶比 出机扩展 1 h后扩 展 扩展时间 V形 u形箱 2 分层 度 m m 度 m m 0 o s 漏斗 s 型 m m 度 0 45 7l O 68 0 5 l 1 3 4 0 4 5 由表 3 可知，新拌混凝土出机扩展度和 1 h 扩 展度后均大于 6 5 0 m m，满足自密实混凝土流动性 要求；扩展时间 。 。 和 V形漏斗流过时间符合自密 实要求；U形箱填充高度均超过 3 2 0 mm， 说明混凝 土的钢筋通过性能较佳 5 ；分层度小于 1 0 ，说明 混凝土抗离析性能好。 3 4 混凝土强度和耐久性 配制的混凝土硬化后的抗压强度、 耐久性见表 4 。 由表 4可知 ，混凝土 2 8 d抗压强度为 3 0 5 MP a ，超过 强度设计值 5 0 ，满足工程要求， 抗渗生 能和抗冻性 能均符合工程要求。 表 4 混凝土抗压强度、耐久性 抗压强度 MP a 水胶比 砂率 抗渗等级 抗冻等级 3d 7d 2 8d 0 4 5 5 2 1 2 7 2 0- 3 3 0 5 P1 2 2 5 0 4 工程应用 浅埋暗挖隧道轴线长 1 5 6 5 1T I ，仅从两端浇筑混 凝土无法满足要求。地层有浅层滞水， 为防止滞水从 钻孔进入，采取隧道顶部开孔浇筑混凝土的方式。将 隧道两端用模板封堵，预埋排气管，在管道顶部开孔 焊接浇筑钢管，在浇筑钢管间设置灌浆管，浇筑完成 后进行灌浆，以确保混凝土浇筑密实 】 。 ( 1 )在 D N 2 6 0 0 钢管顶部切割 1 5 0 孔洞，焊 6 3 8 建筑技术 第 4 7 卷第 7 期 长 3 0 c m的浇筑钢管。浇筑钢管从隧道两端 8 2 5 m处 开始布置 ，间距为 2 0 m。为保证混凝土浇筑密实， 并利于混凝土排气及抗上浮，在浇筑钢管I、司 每隔 5 m 布置0 1 0 0 灌浆钢管 ( 图 2 ) 。 暗 挖 终 点 一 暗挖起点 -_ 灌浆钢管 图2 自密实混凝土浇筑及灌浆钢管布置方案 ( 2 )在灌浆钢管上部焊接0 1 0 0 法兰盖，并在 距灌浆钢管顶部 3 m m位置等距钻 4 个0 1 2 的补浆孔， 钢管伸入 D N 2 6 0 0 管道内的高度为 3 0 c m ( 图 3 )。 法 灌浆管 图 3 浇筑及灌浆钢管埋设断面示意 ( 3 )采用车载 泵进行 混凝土浇 筑，泵管 与 D N 2 6 0 0 浇筑钢管用高压软管连接 ，浇筑钢管上设有 控制浇筑的闸板。 ( 4 ) D N 2 6 0 0 钢管两端采用木模封堵，在模板 上预埋 5 0 的排气钢管，支设隋况如图 4 所示。 木模 板 图4 两端堵头模板支设示意 ( 5 ) 混凝土自洞中1司向两边同时浇筑，每段浇 筑完成后用挡板关闭浇筑钢管，再浇筑下一段。 ( 6 )以预埋灌浆孔管顶有混凝土漏出为制定浇 筑完成的标准。 ( 7 ) 浇筑完成后，再采用预埋的灌浆钢管进行 灌浆，以确保混凝土密实。 ( 8 ) 灌浆完成后， 对浇筑管和灌浆管进行切割， 并在原钢板及钢管上打坡口，坡 口2 c m，采用 J 4 2 7 焊条单面焊封闭， 封闭完成后须进行无损探伤试验 ， 以确保焊接质量合格。 ( 9 ) 为保证浇筑质量，采用两台车载泵同时进 行浇筑，浇筑从钢管中间向两边进行，一台控制 1 4 孔段、一台控制 5 8 孔段。 ( 1 0 ) 每段浇筑按浇筑孔分层进行，应注意控制 浇筑速度，尤其是浇筑中心线以下部位时应计算浇筑 量，浇完 3 0 c m一层后应适当停止，以防因浇筑速度 过快， 钢管浮力过大产生上浮。因注浆管的抗压能力 大于钢管浮力， 钢管处于稳定状态， 设置定位筋也具 有抗浮能力。 ( 1 1 )为保证每个灌浆孔浇筑的混凝土有一定的 沉降时间，应以浇筑至灌浆孔内有混凝土流出为准， 待最后一个灌浆孔浇筑完成后， 再按顺序进行补灌。 5 结束语 ( 1 ) 本工程自密实混凝土采用0 4 5 的水胶比、 5 2 的砂率，新拌混凝土出机扩展度达 7 1 0 m m， 扩展时间 。 。 为 5 s ，V形漏斗时间为 1 I s ，达到 自 流平状态，满 足自密实要求； U形箱填充高度 为 3 4 0 m m，混凝土穿筋能力强；分层度为4 5 ，混凝 土抗离析能力好。 ( 2 )本工程混凝土抗压强度达 3 0 MP a ，满足 C 2 0 要求；抗渗睦能达到 P 1 2 ， 抗冻性大于 F 2 5 0 ，耐 久性优良。 ( 3 )自密实混凝土运输时应保持拌合物的均匀 性，不应有离析、分层和前后不均匀现象，运输到施 工现场的罐车低速运转，出料前再高速运行 l min 。 ( 4 )自密实混凝土浇筑时应保持连续，若停泵 时间过长，混凝土不能达到要求的工作性能时，应及 时清除泵和泵管中的混凝土，重新浇筑。 参考文献 1 】 罗素蓉 ， 郑建岚 自密实混凝土在加固工程中的应用研究 J 1 建 筑学报 ， 2 0 0 6 ( 6 ) 2 李志红 南干渠八标输水洞二衬自密实混凝土浇筑分析 J 水利 建设与管理 2 0 1 2 ( 4 ) 3 3 王海娜 ， 王科元 ， 金南国 C 3 5 、C 5 0自密实混凝土配合比研究 J 混凝土 ， 2 0 1 0 ( 7 ) 4 4 J G J T 2 8 3 -2 0 1 2 ， 自密实混凝土应用技术规程 s 【 5 5 汶向前 ， 王稷良 ， 单俊鸿 ， 等 自密实混凝土配合比设计方法的对 比试验研究 【 J 】 混凝土 ， 2 0 1 1 ( 1 2 ) 6 】 沈碧伟 新建隧道混凝土裂缝处理技术 J 建筑技术，2 0 1 4 ， 4 5 ( 2 ) ： 1 6 7 - 1 6 9