摘要：近年来，在工程结构上随着我国经济的高速发展，建筑行业也在蓬勃发展，现在高层、超高层、各种异型结构比比皆是，钢筋配的是越来越密、越来越粗，承重结构向着细、薄方向发展，有些工程梁柱的节点处震动棒都插不进去。所以，这种自密实混凝土越来越广泛的被应用于各类公路、铁路、水利等钢筋混凝土工程上。连拱隧道中隔墙、隧道二衬都是振捣困难的施工部位。本研究项目以平罗高速公路5标凯阳坡连拱隧道工程为依托，着重对在连拱隧道中隔墙、隧道二衬钢筋混凝土浇筑条件下，分析总结自密实混凝土在连拱隧道中隔墙、隧道二衬及片石混凝土的性能及适用条件，在类似工程施工中推广应用。
关键词：自密实混凝土；连拱隧道中隔墙；隧道二衬；工程成本；结构；工作原理
1、概述
自密实混凝土在日本及西方一些发达国家，上世纪80年代就已经研究发展并逐步应用于工程实践中。因自密实混凝土对混凝土原材料、技术力量、质量控制的要求比较高，混凝土生产成本会大幅增加，我国起步较晚，到目前为止在工程应用中所占比例还很小。在过去我国的经济发展是建立在廉价劳动力的基础上，但随着经济发展、计划生育政策对出生人口的控制，吃苦耐劳的技术工人越来越少，技术工人的薪资待遇、生活条件也翻天覆地的变化着。从而工程成本在这一块增加很多。我单位在贵州省余庆至安龙高速公路平塘至罗甸段公路工程第5标段有连拱隧道一座。凯阳坡连拱隧道起止桩号：K34+362～K34+765（21.7～24.04m×5m），全长403m，共有挖方约90016m3，衬砌砼约19506 m3。最小埋深5.9m，最大埋深96.2m，穿越Ⅴ级围岩248m，Ⅳ级围岩150m，明洞5m，Ⅴ级浅埋衬砌170m，Ⅴ级衬砌98m，Ⅳ级衬砌130m。隧道中隔墙、二衬均为浇筑断面薄、尺寸小振捣困难，导致工程推进缓慢，混凝土浇筑施工质量难以满足设计要求，为保证混凝土浇筑施工质量和进度，需分析采用自密实砼浇筑连拱隧道中隔墙、隧道二衬工作原理及施工工艺。
2、自密实混凝土配合比的确定
为了更好的进行现场应用，首先在实验室进行了相关配合比试验，实验室所用原材料均取自现场混凝土搅拌站。
1）原材料
（1）水泥：贵州惠水西南水泥有限公司生产的P.042.5水泥，密度3.08g/cm³，比表面积338㎡/kg，标准稠度用水量为26.2%，初凝时间210min，终凝时间296min，安定性合格，C20自密实混凝土7d和28d抗压强度分别为17.9MPa和37.1MPa；C40自密实混凝土7d和28d抗压强度分别为30MPa和43.6MPa；
（2）粉煤灰：贵州安顺慧海粉煤灰开发有限公司Ⅱ级粉煤灰：细度23.3%，需水比102%，烧失量7.67%，三氧化硫含量0.85%；
（3）细骨料：平罗高速公路5标1号料场机制砂，细度模数3.2，堆积密度1.63g/cm³
（4）粗骨料：含泥量0.7%；针片状颗粒含量7.7%；压碎值19%；
（5）外加剂：贵州省铁建恒发新材料科技股份有限公司TJ-R高性能减水剂；
（6）拌和水：采用董老水库的水，经检验各项招标符合JGJ63-2006《混凝土拌合用水》各项指标。
2）配合比及相关试验；
表1 C40自密实混凝土配合比
现场混凝土要求及试验方法，隧道中隔墙混凝土设计强度为C40，但是由于隧道施工的特点（模板周转），要求1d抗压强度不低于5MPa，即24h即可将模板向前滑动，因此根据混凝土强度设计等级，工作性要求以及应用的结构部位，设计的自密实混凝土不仅需要良好的流动性，还要具有优异的间隙通过性和抗离析性能。以自密实混凝土的工作性和早期强度为考虑重点，本项目部组织在试验室通过试验确定自密实混凝土的原材料组成与配合比。
本试验及现场工作性测试与评价采用塌落流动度法进行；强度测试按GB/T5086-2002《普通混凝土力学性能试验测试方法标准》，采用150mm×150mm立方体试件，测试现场隧道中隔墙及二衬用自密实混凝土1、3、7、28、56d龄期强度。
隧道用C40连拱隧道中隔墙及二衬砌自密实混凝土配合比及性能测试结果。考虑自密实混凝土的性能要求，采用掺加优质粉煤灰配置自密实混凝土，通过多次反复试验，最终确定了第3组作为C40自密实混凝土配合比，见表1所示，其工作性及强度测试结果如表2所示。
表2 C40自密实混凝土现场工作性
3、自密实砼与普通砼的施工效率对比分析
在工程施工前期，先划定中隔墙按照4：1的比例缩小进行生产性对比试验，在其他非混凝土原因相同环境条件下确定采用自密实混凝土浇筑的各种参数和采用普通混凝土浇筑的各种参数的数据收集，并进行分析对比，得出自密实混凝土与普通混凝土的施工效率数据如下：
自密实混凝土与普通混凝土的施工效率统计表
施工效率总结
在同等条件下，采用自密实混凝土与普通混凝土浇筑施工比较，自密实混凝土节省的浇筑时间随着浇筑方量的增大越来越明显。从施工效率曲线图可以看出随着浇筑方量的增大，采用自密实混凝土施工效率远远高于普通混凝土的浇筑效率。
4、自密实砼与普通砼施工成本对比分析
经对采用自密实混凝土和普通混凝土施工进行经济性对比，分别采用两种混凝土浇筑隧道中隔墙的方法对其施工所耗人、材机均采用贵州省黔南州地方性预算单价进行计算分析，其中水泥采取贵州省中诚水泥有限公司为325元/吨、砂75元/方、石60元/方、水1.0元/方、外加剂4000元/吨、粉煤灰260元/吨、人工150元/工日、小型设备300元/台班、地泵700元/台班。两种混凝土施工费用主要由直接投入的人工、材料费、机械设备费等构成，在改变浇筑混凝土性能的情况下，施工的人工、材料费、机械设备费组成发生变化，为使两种混凝土施工方法的经济性比较直观与客观，下面对采用相同混凝土方量自密实混凝土和普通混凝土投入的人工、材料费、机械设备费费进行分析。
表 50立方米混凝土投入的人工、材料费、机械设备费投入量对比表
用普通混凝土浇筑一段中隔墙（200m³）的成本
在保证前期准备工作环境相同，控制非必要因素，保证我们数据真实有效。采用收集浇筑一段中隔墙的施工参数作为普通混凝土浇筑的成本计算表，普通混凝土浇筑工序的施工成本主要由人工、处理、机械设备费用组成。通过对投入的人工、处理、机械设备施工的统计进行数理分析，综合考虑可能影响研究数据的所有因素。具体详见普通混凝土浇筑一段中隔墙的成本表：
普通混凝土浇筑一段中隔墙（200m³）的成本计算表
采用自密实混凝土浇筑一段中隔墙（200m³）的成本
在保证前期准备工作环境相同，控制非必要因素，保证我们数据真实有效。采用收集浇筑一段中隔墙的施工参数作为自密实混凝土浇筑的成本计算表，自密实混凝土浇筑工序的施工成本主要由人工、处理、机械设备费用组成。通过对投入的人工、处理、机械设备施工的统计进行数理分析，综合考虑可能影响研究数据的所有因素。具体详见自密实混凝土浇筑一段中隔墙的成本表：
自密实混凝土浇筑一段中隔墙（200m³）的成本计算表
两种混凝土在相同条件下浇筑相同结构物的成本对比总结
自密实混凝土和普通混凝土浇筑连拱隧道中隔墙的施工成本而言，自密实混凝土的混凝土生产成本高于普通混凝土的生产成本，但是在浇筑过程中自密实混凝土所需要投入的人工工日和机械设备台班要远远低于普通混凝土的投入。而且采用自密实混凝土浇筑大大降低了中隔墙的施工难度，减少了人为因素影响施工质量，保证了中隔墙施工质量。自密实混凝土相当于普通混凝土在连拱隧道中隔墙施工中具有较大的经济成本优势。
5、自密实砼对本项目的社会及经济效益分析
（1）社会效益
从实际情况及数据对比来看，本次研究连拱隧道中隔墙和二衬采用的自密实混凝土浇筑具有较大优势：施工难度大大降低，施工进度大大提高，节约成本方面优势明显，使工程能够在保证质量、安全和进度的情况下顺利完成。
采用自密实混凝土浇筑连拱隧道中隔墙和二衬的方法是一种针对断面薄、钢筋密集主体结构物可靠、成本低、效率高、施工安全风险低的处理方法，在类似的连拱隧道中隔墙和二衬方面值得推广应用。
（2）经济效益
根据我单位对凯阳坡隧道中隔墙施工研究，就凯阳坡连拱隧道中隔墙施工，每200立方米混凝土施工成本约3027元，本工程可节约施工成本（55103.9-52076.5）/200*9105=137822（元）。
6、自密实砼的应用
目前凯阳坡隧道中隔墙研究成果，已在平罗高速公路5标段的凯阳坡隧道中隔墙施工中成功应用，在保证质量的前提下，加快施工进度，降低施工安全风险，降低施工成本，社会及经济效益显著。
7、自密实砼施工总结
（1）自密实混凝土性能
试验确定了自密实混凝土的试验配合比，保证我研究生产自密实混凝土的基础。
自密实混凝土与普通混凝土性能比较具有优点：
1、保证混凝土良好地密实。
2、提高生产效率。由于不需要振捣，混凝土浇筑需要的时间大幅度缩短，工人劳动强度大幅度降低，需要工人数量减少。
3、改善工作环境和安全性。没有振捣噪音，避免工人长时间手持振动器导致的‘手臂振动综合症’。
4、改善混凝土的表面质量。不会出现表面气泡或蜂窝麻面，不需要进行表面修补；能够逼真呈现模板表面的纹理或造型。
5、不需要振捣，可以浇筑成型形状复杂、薄壁和密集配筋的结构。以前，这类结构往往因为混凝土浇筑施工的困难而限制采用。
6、避免了振捣对模板产生的磨损。
7、减少混凝土对搅拌机的磨损。
8、可能降低工程整体造价。从提高施工速度、环境对噪音限制、减少人工和保证质量等诸多方面降低成本。
我项目部充分应用自密实混凝土上述优点，将自密实混凝土应用与凯阳坡连拱隧道的中隔墙及二衬的浇筑施工进行数据收集并分析对比得到自密实混凝土应用与连拱隧道中隔墙和二衬浇筑施工降低了施工成本，减小了施工安全风险，提高了施工效率并保证了施工质量。
（2）适用条件
自密实混凝土适用范围较广，经过凯阳坡连拱隧道施工数据分析，自密实混凝土应用与各种异型结构，钢筋配筋密，承重结构细、薄等震动棒都插不进去结构物更能体现自密实混凝土的优点。
（3）工程施工效果
经总结分析：自密实混凝土应用与连拱隧道保证了工程施工质量，获得良好的经济与社会效益。
参考文献：
[1] 中华人民共和国行业标准：《自密实混凝土应用技术规程》（JGJ/T 283-2012）
[2] 中华人民共和国行业标准：《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）
[3] 齐永顺，扬玉红．自密实混凝土的研究现状分析及展望［J］．混凝土，2007（1）：25-28
作者简介：
任瑢瑢（1983-），女，新疆石河子市人，工程师，本科，从事建筑工程项目管理工作，E-mail：44109283@qq.com。，作者单位：中国水利水电第九工程局有限公司
论文作者:任瑢瑢
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/3
标签：混凝土论文; 密实论文; 隔墙论文; 隧道论文; 成本论文; 阳坡论文; 结构论文; 《基层建设》2018年第34期论文;