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摘要：随着基础工程设施建设规模日益增加，工程用砂消耗量巨大，且受环保政策的影响，部分地区限制天然河砂资源的开发，使用机制砂在混凝土中的应用已成为必然趋势。文章以郑万高铁两河口双线特大桥为例，对超高墩身液压爬模施工工艺、机制砂混凝土配合比设计优化等超高墩身施工关键技术进行介绍。
关键词：超高墩身;爬模工艺;机制砂;配合比;高墩泵送技术
1工程概况
两河口双线特大桥位于湖北省保康县境内，桥梁全长668.36m，桥梁主跨为（56+3×96+56）m连续梁-刚构组合，主墩设计变截面矩形空心方墩，坡比14：1，主墩6#墩高度为111m，为郑万高铁第一高墩。
2超高墩身液压爬模板施工工艺技术
2.1爬模施工工艺
根据桥墩的结情况进行设计，模板到场后，首先按照图纸进行外模的编号组拼，开始进行墩底实心段施工。第一节浇筑高度为6m，模板支撑采用精轧螺纹钢对拉螺杆固定，混凝土浇筑前在墩身周侧埋设爬模埋件。当混凝土强度到20MPa以上时，再进行第二节墩身混凝土浇筑施工。第二节墩身混凝土浇筑高度6m，可利用第一次预埋件安装爬模支架、拼装操作平台、墩身模板及各安全防护装置等，同时预埋相应的爬模爬锥等预埋件，以备后续墩身节段爬模施工需要。墩身第二节施工完成后，对爬轨及液压泵等爬升设备进行安装，爬模第一次自爬升，预埋爬锥等预埋件，然后完成第三节浇筑。拆除第一节的附墙座附件、挂座部件和爬锥后，模板爬升到第四节，安装爬模吊平台，然后重复第三次浇筑过程，直至浇筑完成至墩顶倒角处。
2.2泵管布置的相关要求
泵管从出料口到进模板仓，由锥管、弯管、直管、软管等连接而成。（1）泵送管道的连接处、弯管处等关键部位必须加固处理，同时为了便于安装拆卸应将泵送管道腾空架设;应将泵管固定牢固，防止泵送压力过大造成泵管摆动带来安全隐患。（2）采用泵送的高压管道，对于磨损较快的部位，如弯头处、变截面处，要注意多检查、及时更换。（3）为避免管道漏浆堵塞管道，需严格控制管道密封性，在投入使用前，应通过泵送净水检验确保无喷射、漏水现象。（4）入仓处的软管，宜垂直放置或水平放置，浇筑时采用绳索牵住，严禁采用人工直接抱扶布料，防止泵压过大造成甩尾伤人。（5）季节性施工需严格控制泵送混凝土的温度，通过包裹保温材料确保冬季施工时泵送混凝土不受冻，利用洒水降温减少夏季施工混凝土泵送过程中坍落度的损失。（6）禁止在同一条管线中采用不同管径的泵管，更换部分新管段时应优先考虑压力较大处，对表面有凹陷的管道会加快磨损的速度。
2.3防止输送管道堵管的措施
在混凝土输送泵开始输送混凝土时，要开展一些预备工作。常规方法是先灌一车水，水量大概是能充满从混凝土地泵到墩身施工面的输送管，然后向混凝土地泵料斗里放水，地泵开始工作，等水输送至墩身施工面处时，开始浇注拌合站预先搅拌好的与浇注混凝土同标号的砂浆，砂浆浇注完后紧接着正式进行泵送。地泵开始输送水是为了润湿混凝土输送管道的管壁，为后面的砂浆输送减小摩擦阻力。砂浆快到墩身施工面处时，砂浆拌合物当中的水泥浆基本附着于输送管道管壁，砂浆流动性减弱，导致输送管壁的摩擦阻力加大，在垂直距离比较高的情况下容易造成堵管，所以在采用水润湿管壁时在水里加入一定数量的水泥，即采用水泥浆润湿管壁，可保证管壁的润滑。
3混凝土配合比设计
3.1机制砂混凝土原材料的主要性能
（1）机制砂
机制砂是利用机械破碎以及筛分制作而成的，其粒径在小于4.75mm的岩石、矿山尾矿或者是工业废渣颗粒，但是不包括软质岩、风化的颗粒。
机制砂的总体性能： 1）机制砂表面较为粗糙、菱角丰富、颗粒形状差、摩阻力大，混凝土的流动阻力较大，需要大量的胶凝材料作润滑剂，所以说在拌制的混凝土极易产生离析。2）机制砂由于生产特性所至，其表面积比自然砂大很多，在同等的条件下，对混凝土的工作性能影响较大，也加大了集料与水泥浆之间地粘结力。3）机制砂中的石粉具有活性矿物的作用，对增强混凝土和易性、延缓大体积混凝土热值提前出现，避免混凝土温度应力裂变有着一定的效果。4）机制砂的级配不良，通常都是两头多中间少，具体就是粗颗粒（2.36mm以上）和细颗粒（0.15mm）较多，但中间颗粒（1.18～0.3mm）较少，配制的混凝土易离析泌水，对混凝土强度产生不利影响。5）机制砂的石粉含量的多少，对混凝土物理性能、力学性能、耐久性能均有明显影响。石粉含量少，混凝土粗糙，和易性差，泌水严重;石粉含量过多，造成了混凝土干缩快、收缩大、裂纹多，通过长期试验，石粉含量以10%～15%为佳。
（2）水泥。混凝土中的水泥宜选用C3A含量低（<8%），不低于42.5的普通硅酸盐水泥，试驗选用P.O42.5水泥，比表面积小于340m2/kg，游离氧化钙0.9%，氯离子含量0.018%，碱含量0.58%。C3A含量7.45%，28d抗压强度46.2MPa。水胶比0.38，单位用水量160kg，总胶材用量420kg，粉煤灰掺量30%，水泥294kg，砂率42%。经6次不同批次水泥和减水剂试拌及试泵，坍落度180～200mm，扩展度470～500mm，坍损15%，含气量2.6%～3.0%，泌水率为0，可泵性良好，初凝10h，终凝12h30min。经检测3d强度27MPa（满足>20MPa爬模要求），7d抗压强度37MPa，28d和56d抗压强度分别为48MPa、53MPa，56d电通量850C（<1200C）。
（3）粉煤灰
随着粉煤灰掺量增加，混凝土的7d抗压强度呈降低的趋势，但28d抗压强度均比基准混凝土增加，粉煤灰掺量在适当的掺量范围内，对混凝土后期强度的发展有一定的促进作用。粉煤灰在早期活性较低，使掺入粉煤灰混凝土早期抗压强度有所降低;后期在水泥水化产物氢氧化钙作用下，粉煤灰活性成分不断与氢氧化钙发生二次水化反应，产生C-S-H凝胶，使混凝土强度不断增加，因此选择粉煤灰掺量宜为30%。
3.2配合比的选定
采用L9（34）正交设计试验方案综合平衡法优选组合，通过初步计算和试验，确定C40泵送混凝土配合比胶材总量420㎏/m3、用水量160㎏/m3，水胶比0.38，结合经验分析将机制砂砂率、粉煤灰用量、外加剂掺量、水泥4种作为主要影响因素，考核指标为抗压强度、出机坍落度、扩展度、含气量。
C40配合比优化选定如表1所示。
4结语
两河口特大桥超高墩身施工过程中，总结了一些超高墩身液压爬模施工、机制砂混凝土配合比优化以及超高墩身泵送混凝土施工技术措施，限于篇幅及作者水平，个别技术尚不能加以全面介绍和阐述，还有待于进一步总结提高，同时，也希望本文能对类似公路、铁路超高墩身的施工起到借鉴作用。
（作者单位：中铁十二局集团第一工程有限公司）
关键词：超高墩身;爬模工艺;机制砂;配合比;高墩泵送技术
1工程概况
两河口双线特大桥位于湖北省保康县境内，桥梁全长668.36m，桥梁主跨为（56+3×96+56）m连续梁-刚构组合，主墩设计变截面矩形空心方墩，坡比14：1，主墩6#墩高度为111m，为郑万高铁第一高墩。
2超高墩身液压爬模板施工工艺技术
2.1爬模施工工艺
根据桥墩的结情况进行设计，模板到场后，首先按照图纸进行外模的编号组拼，开始进行墩底实心段施工。第一节浇筑高度为6m，模板支撑采用精轧螺纹钢对拉螺杆固定，混凝土浇筑前在墩身周侧埋设爬模埋件。当混凝土强度到20MPa以上时，再进行第二节墩身混凝土浇筑施工。第二节墩身混凝土浇筑高度6m，可利用第一次预埋件安装爬模支架、拼装操作平台、墩身模板及各安全防护装置等，同时预埋相应的爬模爬锥等预埋件，以备后续墩身节段爬模施工需要。墩身第二节施工完成后，对爬轨及液压泵等爬升设备进行安装，爬模第一次自爬升，预埋爬锥等预埋件，然后完成第三节浇筑。拆除第一节的附墙座附件、挂座部件和爬锥后，模板爬升到第四节，安装爬模吊平台，然后重复第三次浇筑过程，直至浇筑完成至墩顶倒角处。
2.2泵管布置的相关要求
泵管从出料口到进模板仓，由锥管、弯管、直管、软管等连接而成。（1）泵送管道的连接处、弯管处等关键部位必须加固处理，同时为了便于安装拆卸应将泵送管道腾空架设;应将泵管固定牢固，防止泵送压力过大造成泵管摆动带来安全隐患。（2）采用泵送的高压管道，对于磨损较快的部位，如弯头处、变截面处，要注意多检查、及时更换。（3）为避免管道漏浆堵塞管道，需严格控制管道密封性，在投入使用前，应通过泵送净水检验确保无喷射、漏水现象。（4）入仓处的软管，宜垂直放置或水平放置，浇筑时采用绳索牵住，严禁采用人工直接抱扶布料，防止泵压过大造成甩尾伤人。（5）季节性施工需严格控制泵送混凝土的温度，通过包裹保温材料确保冬季施工时泵送混凝土不受冻，利用洒水降温减少夏季施工混凝土泵送过程中坍落度的损失。（6）禁止在同一条管线中采用不同管径的泵管，更换部分新管段时应优先考虑压力较大处，对表面有凹陷的管道会加快磨损的速度。
2.3防止输送管道堵管的措施
在混凝土输送泵开始输送混凝土时，要开展一些预备工作。常规方法是先灌一车水，水量大概是能充满从混凝土地泵到墩身施工面的输送管，然后向混凝土地泵料斗里放水，地泵开始工作，等水输送至墩身施工面处时，开始浇注拌合站预先搅拌好的与浇注混凝土同标号的砂浆，砂浆浇注完后紧接着正式进行泵送。地泵开始输送水是为了润湿混凝土输送管道的管壁，为后面的砂浆输送减小摩擦阻力。砂浆快到墩身施工面处时，砂浆拌合物当中的水泥浆基本附着于输送管道管壁，砂浆流动性减弱，导致输送管壁的摩擦阻力加大，在垂直距离比较高的情况下容易造成堵管，所以在采用水润湿管壁时在水里加入一定数量的水泥，即采用水泥浆润湿管壁，可保证管壁的润滑。
3混凝土配合比设计
3.1机制砂混凝土原材料的主要性能
（1）机制砂
机制砂是利用机械破碎以及筛分制作而成的，其粒径在小于4.75mm的岩石、矿山尾矿或者是工业废渣颗粒，但是不包括软质岩、风化的颗粒。
机制砂的总体性能： 1）机制砂表面较为粗糙、菱角丰富、颗粒形状差、摩阻力大，混凝土的流动阻力较大，需要大量的胶凝材料作润滑剂，所以说在拌制的混凝土极易产生离析。2）机制砂由于生产特性所至，其表面积比自然砂大很多，在同等的条件下，对混凝土的工作性能影响较大，也加大了集料与水泥浆之间地粘结力。3）机制砂中的石粉具有活性矿物的作用，对增强混凝土和易性、延缓大体积混凝土热值提前出现，避免混凝土温度应力裂变有着一定的效果。4）机制砂的级配不良，通常都是两头多中间少，具体就是粗颗粒（2.36mm以上）和细颗粒（0.15mm）较多，但中间颗粒（1.18～0.3mm）较少，配制的混凝土易离析泌水，对混凝土强度产生不利影响。5）机制砂的石粉含量的多少，对混凝土物理性能、力学性能、耐久性能均有明显影响。石粉含量少，混凝土粗糙，和易性差，泌水严重;石粉含量过多，造成了混凝土干缩快、收缩大、裂纹多，通过长期试验，石粉含量以10%～15%为佳。
（2）水泥。混凝土中的水泥宜选用C3A含量低（<8%），不低于42.5的普通硅酸盐水泥，试驗选用P.O42.5水泥，比表面积小于340m2/kg，游离氧化钙0.9%，氯离子含量0.018%，碱含量0.58%。C3A含量7.45%，28d抗压强度46.2MPa。水胶比0.38，单位用水量160kg，总胶材用量420kg，粉煤灰掺量30%，水泥294kg，砂率42%。经6次不同批次水泥和减水剂试拌及试泵，坍落度180～200mm，扩展度470～500mm，坍损15%，含气量2.6%～3.0%，泌水率为0，可泵性良好，初凝10h，终凝12h30min。经检测3d强度27MPa（满足>20MPa爬模要求），7d抗压强度37MPa，28d和56d抗压强度分别为48MPa、53MPa，56d电通量850C（<1200C）。
（3）粉煤灰
随着粉煤灰掺量增加，混凝土的7d抗压强度呈降低的趋势，但28d抗压强度均比基准混凝土增加，粉煤灰掺量在适当的掺量范围内，对混凝土后期强度的发展有一定的促进作用。粉煤灰在早期活性较低，使掺入粉煤灰混凝土早期抗压强度有所降低;后期在水泥水化产物氢氧化钙作用下，粉煤灰活性成分不断与氢氧化钙发生二次水化反应，产生C-S-H凝胶，使混凝土强度不断增加，因此选择粉煤灰掺量宜为30%。
3.2配合比的选定
采用L9（34）正交设计试验方案综合平衡法优选组合，通过初步计算和试验，确定C40泵送混凝土配合比胶材总量420㎏/m3、用水量160㎏/m3，水胶比0.38，结合经验分析将机制砂砂率、粉煤灰用量、外加剂掺量、水泥4种作为主要影响因素，考核指标为抗压强度、出机坍落度、扩展度、含气量。
C40配合比优化选定如表1所示。
4结语
两河口特大桥超高墩身施工过程中，总结了一些超高墩身液压爬模施工、机制砂混凝土配合比优化以及超高墩身泵送混凝土施工技术措施，限于篇幅及作者水平，个别技术尚不能加以全面介绍和阐述，还有待于进一步总结提高，同时，也希望本文能对类似公路、铁路超高墩身的施工起到借鉴作用。
（作者单位：中铁十二局集团第一工程有限公司）