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混凝土企业管理

百米深坑冰雪世界向下大落差混凝土输送技术研究与应用

时间:2017/11/20 11:13:35 来源: 点击次数:2842

刘哲[1]蒋震1冷政1 陈凯1陈昊2

(1.中建西部建设湖南有限公司,湖南长沙 410004;2中建五局第三建设有限公司,湖南长沙 410004)

摘要:百米深坑冰雪世界项目因地势和工程量的原因,采取溜管向下输送混凝土的方案,向下输送混凝土至深坑底部落差达100m,施工难度非常大。采用常规C60P10和C40P10配合比试验时,出溜管混凝土状态不佳,粘聚性和保水性较差,产生离析。通过配合比设计和优化,制备了出溜管扩展度690mm,倒坍时间2.8s,28d强度67.0MPa 的C60P10混凝土和出溜管扩展度520mm,倒坍时间5.5s,28d强度52.9MPa,工作性能良好的C40P10混凝土;采用合理设计管阀,布管设道和严格的混凝土质量控制,实现了混凝土的长距离大落差溜管输送。

关键词:百米深坑;溜管输送;配合比优化;C60P10

工程简介

冰雪世界项目位于长沙市岳麓区,项目建于水泥厂采石形成的矿坑上,采石坑为周边长直径约500m、短直径约400m的类椭圆形,经人工采石而成,深度达100m,面积约为18万m2。

冰雪世界主体结构效果图如图1所示,主要功能位于16m (相对标高-37m)平台,从坑底岩石直接布置竖向构件。16m标高平台近似一个175mx220m的椭圆,处于矿坑的中间区域,周边进入矿坑范围10m至40m不等。坑底岩石的绝对标高-30m至-42m不等,支撑16m标高平台的竖向构件采用大截面钢筋混凝土柱子及剪力墙,16m标高平台采用大截面钢筋混凝土箱型梁及工字型梁。

本工程工期紧,混凝土浇筑方量大,最大日浇筑方量达到1230方。坑底大量巨型柱采用混凝土强度等级为C60P10,质量要求高。从坑顶至坑底只有一条干道通行,大量搅拌车向下行驶会影响材料(包括贝雷片、立柱等)进出,并降低混凝土施工效率。下坑底干道坡陡路窄,混凝土运输车不能满载通行,降低了车辆运输效率。另外,下坑底道路坡陡弯急,一旦下雨,会造成路面湿滑,增大了行车风险,存在安全隐患。仅靠搅拌车沿道路向下运输砼,满足不了需求,须借助管道输送砼。但基坑深度达100m,混凝土向下输送困难,施工过程须解决混凝土向下输送技术难题,优化混凝土配合比和施工组织方案,缓解工期紧的压力,保证坑底高标号混凝土的施工质量。

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混凝土溜管输送方案

溜管依地形而设,采用直径219mm、壁厚6mm的钢管(DN219)拼接而成。溜管上下垂直高度约60m,管长约80m。管身按3m长为一标准节进行设计加工,便于吊装。节与节间通过法兰盘用M20螺栓连接,接头处采用橡胶垫圈密封。溜管通过支撑固定装置与岩壁相连。在坑顶及管道布置弯度较小的地方,均布置受料斗,共3个。坑顶料斗下口设一手动阀门。检修通道由爬梯及扶手组成,均采用L63x6的角钢,钢爬梯横向联系间距为30cm,钢扶手立柱间距为1.5m。

为了降低管道的温度,减小混凝土输送过程中的水分损失,确保混凝土和易性,在管道上安装保湿喷水管,包缠1层土工布,喷水确保管道表面湿润。喷水管采用Φ50mm的PVC管制作,在管上间隔20cm设置一个直径2~3mm的喷水孔。将制作好的喷水管安装固定在输送管上方,有孔的一面朝下。

溜管底部设一根不大于1m长的橡胶软管,出溜管混凝土先接入混凝土运输车内,再通过泵送或者挖机输送混凝土至施工部位。

混凝土输送技术要点

3.1混凝土配合比设计及优化

3.1.1 原材料

水泥:华新P.O 42.5级水泥,主要性能指标如表1所示;粉煤灰为益阳电厂Ⅱ级粉煤灰,细度27.5%,需水量比99.5%,烧失量4.7%;矿粉采用S95级,比表面积420m3/kg,28d活性指数99%。

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溜管试验混凝土输送施工过程如下。

C60P10:混凝土运输至现场后,用清水洗净溜管,5min后,将5m3混凝土直泄入溜管,溜管出口接料后检测混凝土性能。

C40P10:混凝土运输至现场后,用清水洗净溜管,5min后,将5m3混凝土直泄入溜管,溜管出口搅拌车接料后,搅拌30s检测混凝土性能。

3.1.3 常规基准混凝土现场溜管试验情况

试验中,溜管前后的混凝土状态如图2,可以看出C60P10混凝土溜管前和易性良好,混凝土不离析,不泌水,无抓底,粘聚性良好,溜管前测得扩展度和倒坍时间指标均较好。但是溜管过程混凝土中碎石骨料较重,先顺管下滑,浆体滞后,导致出溜管的混凝土骨浆分离,工作性能差,拌合物粘聚性和保水性均达不到施工要求状态。

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3.1.4 原因分析

经综合分析,主要原因有五点:①卵石、碎石粒径偏大,级配不佳,混凝土匀质性不佳。对所用碎石进行筛分,得到级配曲线如图3所示。②C60P10混凝土粘度偏大,粗骨料流动速度明显快于浆体流动速度,导致离析。③C40P10混凝土粗骨料采用卵石,使包裹性、粘聚性不佳,抗离散性差。④未采用砂浆润管,导致浆体损失。⑤出溜管搅拌车接料后搅拌时间不够。

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调整胶材体系及外加剂组分,降低C60P10混凝土粘度、改善C40P10粘聚性。调整外加剂中粘度调节剂用量,降低C60P10混凝土粘度,减少浆体运动粘滞阻力、改善C40P10粘聚性改善混凝土粘聚性,提高混凝土抗离析性能;调整混凝土含气量,保证二次搅拌站后混凝土的和易性及包裹性;增加外加剂中保坍组分用量,降低混凝土二次搅拌工作性损失。表4为优化后溜管混凝土的配合比,其中粉煤灰、矿粉和外加剂是指占总胶材的重量百分比。

改善浇筑工艺,采用同配比砂浆润管,减少溜管内表面吸浆。溜管到底部后,搅拌车搅拌90s后再卸料。

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如表6所示,测得溜管混凝土的力学性能C60P10入溜管混凝土28d强度为70.4MPa,出溜管强度为67.0MPa,强度损失率4.8%;C40P10混凝土入溜管混凝土28d强度为54.4MPa,出溜管强度为52.9MPa,强度损失率2.8%。

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由此可知,此次试验优化后的C60P10、C40P10混凝土28d强度值均满足规范要求,但溜送后C60P10混凝土强度损失较大,而C40P10混凝土强度溜管前后强度和容重均无明显损失,处于正常误差范围,经过过程对比分析和总结,推定C60P10强度损失主要原因为:①C60P10溜管试验,清水洗管后未采用砂浆润管,洗管过程中残留在管壁的积水混入溜管的混凝土中,致使混凝土实际水胶比增大,强度降低;另一方面,因管道未经砂浆润管,混凝土溜送过程中大量浆体被吸附残留于溜管管壁内,单次溜管试验混凝土用量较少从而使混凝土失浆严重,浆骨比降低,实际配合比组成比例发生变化,导致混凝土密实度下降,强度降低;而采用砂浆润管的C40P10混凝土不受此因素影响。②C60P10溜管试验受基坑试块制作环境影响,试块成型质量有差异。由表7可知,入溜管处C60P10混凝土试块质量比出溜管处试块减小5%。③试验误差影响。

3.2混凝土生产质量控制要点及评价体系

百米深坑冰雪世界C60P10混凝土生产施工质量控制,主要做到优化配合比,生产的混凝土工作性能和强度优良,0min、120min、180min混凝土不离析、不泌水、不抓底,粘聚性保水性良好,坍损不超标。具体控制要点主要包括:①每次开盘即对原材料进行检测查看物检各项粉料检测项目,砂石细度含水含泥等各项指标,确保原材料质量。②开盘第一车放料做试块,外协人员随车到达现场查看混凝土状态,及时反馈至搅拌楼。③对C60P10进行60天回弹,进行强度评定。④控制溜管上下混凝土工作性能,及时微调砂石、水、外加剂等。⑤混凝土进入溜管前应“水洗+同配比砂浆”润管。⑥混凝土出溜管罐车接料后,搅拌时间不低于90S。针对溜管混凝土工作性能的评价体系如表8所示。

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3.3工程应用效果

通过对坑底巨型柱的表观质量状况、强度回弹评定等,发现结构质量良好。大落差溜管输送混凝土技术实现了高标号深基坑大落差混凝土的顺利施工。该溜管新工艺占地小、无油耗、低噪音、易操作,节能环保,降本增效,符合绿色环保施工,具有较好的推广价值。

溜管新工艺混凝土通过多次优化配合比,改善原材料品质,改变胶材用量、用水量、调整外加剂等措施,有效控制了向下打混凝土的骨料和浆体离析,容易堵管,上下强度损失很大的现象。使得溜管上下混凝土工作性能良好,结构外观质量合格,后期强度达标,保证了冰雪世界大落差混凝土的施工质量。

采用溜管输送技术输送混凝土到坑底搅拌车进行二次搅拌,再由拖泵输送混凝土工艺,该技术填补了房建基建行业混凝土向下百米输送施工工艺的空白,为今后类似工程的施工提供了参考依据。

结论

通过百米基坑冰雪世界成功输送混凝土,为超高落差向下溜管输送混凝土提供了许多经验。百米落差基坑向下输送混凝土在国内房建项目极罕见。实践证明,基坑超高落差向下输送混凝土关键要做到以下几点:

(1)合理设计管阀,布管设道。

(2)经过配合比优化后的C60P10、C40P10高性能混凝土工作性优良,经过长距离溜管输送后,混凝土仍然能保持较好的工作性,能满足后续施工的要求。

(3)在保持混凝土良好的工作性前提下,采用同配比砂浆润管后,溜管输送混凝土,其强度和容重无明显损失。

(4)采用长距离溜管输送混凝土技术上可行,但质量控制上须严格把关。

参考文献

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