（中铁航空港建设集团第一工程有限公司，陕西，渭南，714000）
【摘 要】本文针对超高泵送混凝土这一施工技术，借鉴前邢家河大桥高墩悬臂现浇梁泵送混凝土施工经验,从超高泵送混凝土的配合比选定方法；施工现场混凝土可泵性影响因素、原因分析及对策措施；超高泵送混凝土施工现场质量控制三个方面对其进行阐述，以供相关人员参考。
【关键词】高墩；悬臂现浇梁；泵送混凝土；施工技术
一、工程概况
前邢家河大桥位于山岭区，跨越典型”V”型沟谷，桥高132m，沟底两侧为陡崖，桥型布置为5×30+（65+120+65）+3×30m 预应力混凝土现浇连续钢构+预应力混凝土装配式箱梁。桥梁分主桥和引桥，主桥桥梁结构形式单箱单室直腹板变高度预应力混凝土连续钢构，跨度65+120+65m，主梁混凝土C55，全桥分左右幅共4个T构。现浇箱梁8036.9m3混凝土(包括四个0#块)全部采用泵送混凝土施工。如何解决超高泵送混凝土的配合比选定、施工现场混凝土可泵性影响因素及超高泵送混凝土施工现场质量控制等问题是确保工程质量和按期完成施工任务的关键，也是工程技术人员面临及研究的课题。
二、泵送混凝土配合比选定方法
2.1施工条件及技术要求
由于地形限制、桥高、大跨度及工期紧等因素，采用汽车托泵泵送混凝土施工，混凝土的和易性及可泵性满足现场施工需要，为提高混凝土的可泵性在混凝土中掺加Ⅰ级粉煤灰。
2.2配合比设计参数及原则
混凝土设计强度等级C55，设计坍落度180～220mm，扩展度≥500 mm，坍落度1h经时损失值≤30 mm，为掺加粉煤灰泵送混凝土。配合比设计的原则不变，但要有良好的可泵性，使混凝土拌合物有适合的坍落度，不离析、不泌水，泵送过程中，坍落度损失不大于20mm。坍落度过小时，增大拌合物对输送管管壁的摩擦阻力；坍落度过大时，则在压力下容易产生离析，都容易引起泵管堵塞。根据经验坍落度控制在180-220mm范围内最好，水胶比最好为0.30-0.40；依据泵送管管径和泵送距离不同，水泥和矿物掺和料的总量不宜小于400kg/m3，砂率可略微大于泵送混凝土的砂率，宜为38%～45%。
2.3坍落度、水灰比的选择及砂率和胶凝材料总量的确定
2.3.1坍落度的选择
根据以往施工经验泵送高度30 m以下坍落度宜选用100～l40 mm；30～60 m宜选用140～160 mm；60～100 m宜选用160～l80 mm；l00 m以上宜选用180～220 mm，且考虑运输中坍落度损失，特别是当气温超过30℃时，每小时应考虑30—50 mm坍落度损失，施工中随时检查坍落度。其大小直接反映了混凝土流动性的好坏，过小，会增大输送压力，加剧设备磨损，并导致堵管。坍落度过大，高压下混凝土易离析而造成堵管。本试验坍落度选用180～220 mm。
2.3.2水灰比的选择
混凝土的用水量是根据坍落度及砂的粗细程度和石子的最大粒径来确定的，最大水灰比为0.4，一般应控制在0.3～0.4，本试验采用0.31。
2.3.3砂率和胶凝材料总量的确定
泵送混凝土的砂率宜为38%～45%，适用于超高层泵送混凝土的水泥用量必须同时考虑强度与可泵性，水泥用量少强度达不到要求，过大则混凝土的粘性大、泵送阻力增大则增加泵送难度，而且降低吸入效率。水泥和矿物掺和料的总量不宜小于300kg/m3，粉煤灰的掺量一般为10%～15%，不超过20%。
在各种原材料检验合格后进行了室内配合比设计，本试验主要考虑混凝土的前期强度及可泵性采用外掺法进行配合比设计。经过对混凝土的坍落度、扩展度、凝结时间、抗压强度、含气量等测试(详见下表2-2)，在满足现场施工及设计要求的情况下，最终确定试验室理论配合比见下表2-1：
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该高墩泵送混凝土配合比用于现场施工验证后，其和易性、可泵性、特别是前期强度取得了令人满意的效果，尤其是掺加粉煤灰后，对改善砼性能及超高泵送混凝土的工作性起到了良好的作用。
三、施工现场混凝土可泵性影响因素、原因分析及对策措施
3.1混凝土可泵性影响因素
高墩悬臂现浇梁混凝土浇筑方式主要采用泵送方式进行施工，其泵送混凝土理论坍落度为：180～220 mm，现场共调查2次泵送混凝土施工，其调查结果如下：
1、运输过程坍落度最大损失为20～30 mm；
2、拆换泵管时间过长造成坍落度损失为20～30 mm；
3、完成一个循环两节悬臂梁混凝土（8.0m）累计泵送混凝土约180m3，4节悬臂梁现浇泵送混凝土施工过程中共发生堵管次数4次浪费混凝土约2m3，造成施工进度和经济的双重损失；
4、搅拌、泵送作业不规范，操作人员责任心不强，降低了混凝土施工泵输效率；
5、泵管安装不当，发生堵管几率增大，处理堵管耗用时间长，施工劳动强
度大；
6、输送泵管接缝不严密，泵道内壁磨损严重不光滑，泵送设备陈旧，泵送压力不够。
试验室围绕远距离、高墩泵送混凝土的可泵性，到泵送施工现场、料场、拌合站等地进行调查，统计主要问题见下表：
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由上表可以看出，堵管是需要解决的首要问题，提高可泵性只需重点解决堵管问题。
3.2原因分析
找出了以下主要问题的所有末端原因，并逐条进行了要因确认。
1、操作人员缺少岗前培训
要因确认：搅拌机司机、输送泵司机均持证上岗，能够按操作规程对机械进行熟练操作，拌制的混凝土能够满足要求，输送时能均匀泵出。
2、责任心不强
要因确认：搅拌机司机和输送泵司机均为本单位职工，均有2年以上操作经验，且未发生任何操作故障，有很强的责任心。
3、碎石中针片状含量较多
要因确认：现用碎石为水城采石厂生产的，其规模较大，生产能力及碎石针片状含量均能够满足要求。
验证结果：经认真分析以上因素不是要因，要因是以下几种：
1、混凝土砂率小
要因确认：设计配合比砂率为45%，而通过现场查看，发现砂中含有大量“豆石”（即大于5mm）较多，其砂率实际达不到45%。
2、混凝土坍落度损失造成泵送压力损失
要因确认：拌合站实测坍落度为200mm，而施工现场只有160 mm左右，坍落度损失为40mm。
3、泵管弯头多
要因确认：泵管内壁粗糙，且泵管弯头数目较多，一般在4～6个，且弯头内壁粗糙。
3.3对策措施
要因一：运输距离大等因素混凝土坍落度损失造成泵送压力损失
对策：增大出场时混凝土坍落度；降低砂石等材料的吸水率和泵送速度。
目标：泵送混凝土坍落度控制在180～220mm；减少泵送压力的损失。
措施：出场时坍落度适当增加20～30 mm；提高混凝土的坍落度、扩展度；限制泵送速度在20m3/h；泵送前浸湿砂石料。
要因二：混凝土砂率小、和易性较差
对策：调整配合比
目标：泵送混凝土粘聚性好、不离析并有好的流动性
措施：在原配合比的基础上通过试配确定新配合比，通过调整砂率优化配比，快速选出最佳配合比
要因三：弯头质量不合格，泵管连接不合理且内壁粗糙，摩擦力大
对策：减少弯头数量，泵管节与节连接采用橡胶圈密封紧固连接。
目标：减少泵送压力确保泵管内壁光滑，在正常泵送压力下混凝土能顺利通过泵管和弯头。
措施：更换内壁光滑的泵管，弯头，并减少弯头数量。提高混凝土的坍落度、扩展度；限制泵送速度在20m3/h；泵送前浸湿砂石料。
3.4对策实施
3.4.1增大出场时的坍落度
根据运输过程中混凝土坍落度损失统计情况，在取得监理工程师的同意后，工地试验室和项目中心试验室协商后决定适当增大出场时的坍落度，调整增加20～30mm，且加强混凝土出场和泵送混凝土现场的坍落度的量测工作，保证泵送过程中混凝土的坍落度控制在180～220mm之间。
实施效果：泵送混凝土一直控制在180～220mm之间。
3.4.2降低砂石材料吸水率和泵送速度
由于泵送混凝土在输送泵已定的情况下，必须控制其混凝土的泵送速度（即吐出量）。泵送速度越快，压力损失越大，因此我们严格控制在每小时20m3左右。在泵送速度确定的前提下，提高混凝土拌合物的坍落度和扩展度，可以降低泵送压力损失，但坍落度和扩展度并不是越大越好。根据现场泵送的混凝土和试验室室内验证试验说明，180～200 mm之间，其工作性良好，既无泌水又不离析，混凝土可泵性良好。
由于泵送混凝土泵送压力大，加之碎石吸水率大，造成混凝土失水，坍落度减小，甚至造成堵管现象。所以在施工前要给砂石料湿水，并在施工配合比中予以扣除。
实施效果：混凝土工作性能，可泵性良好。
3.4.3优化配合比
对泵送混凝土配合比的选定须满足混凝土和易性、均质性、强度和耐久性等质量要求，还应考虑所用材料的质量、混凝土输送泵的种类、输送管直径、输送距离、气候条件、浇注部位及方法等。同时应满足混凝土拌和物在泵送过程中不离析、粘聚性良好、摩阻力小、不堵塞、能顺利沿管道输送前行 的性能。要达到这些条件必须要掺入适宜粉煤灰、选择合适的砂率及相对较小的压力泌水率。
为了提高泵送混凝土的和易性，在取得监理工程师同意后，试验室选了3组配合比进行了试配比选（具体见表3-2），根据试验小组调整了砂率，按第2组配合比施工，混凝土和易性有了显著的提高，大大提高了混凝土的可泵性。
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实施效果：混凝土和易性好，泵送性能得到了很大改善。
3.4.4更换泵管、重新设计弯头和连接方式
更换符合泵送要求的泵管，泵管内壁要求光滑，泵管接头重新设计为光滑圆弧线性连接，更换泵送混凝土设备老化部件，确保泵送设备的泵送能力。
实施效果：杜绝了因泵管问题出现的堵管现象，完成一节悬臂现浇梁混凝土浇筑时间减少20%。
3.4.5效果验证
10月09日试验室对7号墩第二节悬臂现浇梁混凝土浇筑施工进行了全过程效果检查，施工过程中未发生任何原因堵管，混凝土浇筑时间也减少了约20%，预期目标实现了。
四、泵送混凝土施工现场质量控制
4.1原材料质量控制
砂石料、水泥、粉煤灰、外加剂每批进场后必须取样检测，各项指标符合规范及设计后要求后方可使用。特别是每批外加剂进场后，要在试验室进行配合比验证，检验其减水率是否达到标准要求、混凝土和易性、塌损是否满足设计要求；粉煤灰每批进场检测细度、需水比，这样才能和外加剂质量情况相关联，更好控制好此两种材料质量，是控制好泵送混凝土质量的前提条件。
4.2现场拌和站质量控制
新建拌和站需有资质的计量部门标定，确保计量系统准确无误后再投入使用，以后定期自检自校做好记录。每次开盘前，现场试验人员要及时准确测定砂、碎石含水率，把试验室理论配合比换算成施工配合比，拌和站要严格按施工配合比计量进行混凝土拌制。掺外加剂混凝土搅拌时间以每盘120s 为宜，保证从胶结料至集料形成一个相对连续的粒径分布。其投料的顺序以粉煤灰与水泥同步, 外加剂的添加滞后于水和水泥。拌制第一罐混凝土试验人员要进行塌落度测试，以便调整每盘用水量，以后在浇筑地点根据混凝土浇筑情况随时检测塌落度及塌损，控制好混凝土的工作性。
4.3施工过程中质量控制
加强施工过程管理，消除人为因素造成的混凝土裂缝、空洞、蜂窝麻面；混凝土浇筑前，技术人员认真检查模板及支撑，对泵送混凝土，还应合理布置混凝土输送管及不能将其安装在模板上，消除对混凝土的扰动。混凝土浇筑时要加强振捣，确保混凝土内实外美。大体积混凝土施工中浇筑时应控制混凝土浇注温度，养护期间必须做到保持湿度，控制温差并应注意拆模后混凝土的养生。特别在气候干燥环境下，混凝土浇筑后，收浆抹面完成，应立即覆盖，覆盖层应与模板及混凝土密贴。一般采用塑料薄膜覆盖，并压紧使水份不易蒸发，最好用土工布和塑料薄膜共同覆盖养生，以防混凝土干缩产生裂缝。
五、结语
不断研究超高泵送混凝土施工技术，对于提高超高建筑施工质量及施工效率具有相当的实用价值和经济意义。结合本项目超高泵送混凝土施工经验探索出一条适应公路、铁路高墩受地形狭窄影响的现浇箱梁、墩柱混凝土施工方法，从而降低施工成本、缩短工期，获得经济效益。解决了在山岭地区受地形限制高墩混凝土施工难题，为今后超高大体积泵送混凝土建筑物的施工积累了丰富的施工技术经验。
参考文献：
[1]张应力.现代混凝土配合比设计手册.北京:人民交通出版社.2013.5(第二版)
[2]公路桥涵施工技术规范（JTG/ F50-盘2011）.北京:人民交通出版社.2011.7(第一版)
[3]混凝土泵送施工技术规程(JGJ/T 10-2011).北京:中国建筑工业出版社.2011.10 (第一版)
论文作者:谭少华
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年12月供稿
论文发表时间:2016/4/14
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