论文部分内容阅读
【摘 要】南水北调长距离输水箱涵在我国尚属首次采用，本文就施工环节的原材料、配合比、施工技术等方面结合具体情况，精心组织，科学管理，保证了施工质量和进度，为以后类似工程的开展积累了经验、奠定了基础。
【关键词】南水北调；输水箱涵；施工技术；研究
1. 南水北调天津干线箱涵工程概况
南水北调中线一期工程天津干线全长155.352Km，天津干线共分为6个设计单元。该标段以现浇混凝土箱涵为主，为有压输水3孔4.4×4.4m钢筋混凝土箱涵。
2. 混凝土配制强度配合比设计要求
根据混凝土设计要求，结合具体的施工条件，确定混凝土性能的具体要求如下：
2.1 抗压强度等级为C30。
2.2 抗渗等级为W6，抗冻等级为F150。
2.3 混凝土要求具有抗冲磨能力和抗裂能力。
2.4 在满足上述条件的前提下，应尽可能地降低水泥用量，以降低水化热和干缩性。配制的泵送混凝土流动性要好。针对第2.1点到第2.3点，主要通过增加水泥用量、掺用外加剂和掺合料实现，为了保证第4点和一定的经济效益，又要求尽量减少水泥用量，这就对配合比设计提出了更高地要求。本文通过大量试验，从材料和配制参数两方面着手配制出满足工程需要的混凝土，调整后正式用于施工，效果良好。
3. 原材料的质量检验
3.1 水泥检验。 每批水泥应有厂家的品质试验报告，承包人应按国家和行业的有关规定，对每批水泥进行取样复检。检测取样以500t同厂家、同品种、同标号水泥为一个取样单位，不足500t时也应作为一个取样单位。检测的项目应包括：水泥强度、凝结时间、体积安定性、碱含量等试验。袋装水泥则不超过200t。
3.2 混合材料检验。粉煤灰的检测取样以每200t为一个取样单位，不足200t时也作为一取样单位。每批必须按规范要求检验相应指标等。
3.3 外加剂的检验。
（1）混凝土所使用的各种外加剂均应有厂家的质量证明书，并由监理人同意签认。承包人应按国家和行业标准进行试验鉴定，贮存时间过长的应重新取样，严禁使用变质的、不合格外加剂。
（2）外加剂的检测分批以掺量划分。掺量大于或等于1%的外加剂以100t为一批，掺量小于1%的外加剂以50t为一批，掺量小于0.01%的外加剂以1t～2t为一批，一批进场的外加剂不足一个批号数量的，应视为一批进行检验。
3.4 水质检查。拌和及养护混凝土所用的水，除按规定进行水质分析外，应按监理人指示进行定期检测。
3.5 骨料质量检验。骨料的质量检验应分别按下列规定在拌和场进行：
3.5.1 骨料的质量检测取样以每400m3为一个取样单位，不足400m3时也作为一取样单位。检测项目包括各种骨料的超逊径、针片状、含泥量和砂的细度模数、砂的饱和面干吸水率等。
3.5.2 在拌和场，每班至少检查两次砂和小石的含水率，其含水率变化应分别控制为±0.5%（砂）、±0.2%（小石）范围内；当气温变化较大或雨后骨料含水量突变的情况下，应每两小时检查一次；当含水率变化超过±0.2%时，需调整混凝土配合比。此外，每季度应对骨料进行一次全分析检查。
4. 采用的配合比
（1）由于温度环境及原材料的波动，试验室配比在现场最突出的问题就是泌水，我们从泌水基理结合泌水后可能导致混凝土出现的一些问题，从各个方面（包括水胶比，砂率，粉煤灰掺量等）对原配合比结合现场实际情况进行微调优化，为了现场更好的操作，我们要求外加剂厂家把减水剂的引气组分降低，通过改变引气剂的掺量对含气量进行控制。
（2）混凝土配合比计算采用体积法，骨料以饱和面干状态为基准。二级配石子20～40mm与5～20mm石子选用质量比为6：4。C30W6F150常态混凝土试拌混凝土采用P·O42.5等级水泥，Ⅱ级粉煤灰，细骨料为天然河砂中砂，粗骨料为人工碎石，粒径为5～20mm、20～40mm二级配石子，外加剂为聚羧酸高效减水剂GK-3000（液体）、引气剂GK-9A（膏状）。
（3）分别采用两种外加剂拌制混凝土，并控制混凝土的坍落度在140～160mm的范围，同时测定混凝土坍落度及坍落度经时损失；混凝土含气量及含气量经时损失；3d、7d、28d的抗压强度。配合比见表1，混凝土各项性能见表2。
5. 箱涵混凝土施工
箱涵混凝土施工采用钢模台车，采用布料机和泵送混凝土入仓两种方案。箱涵混凝土浇筑分两期进行，一期箱涵混凝土浇筑至箱涵底板面上0.9m的墙体位置，二期从箱涵墙体与顶板一同浇筑。
5.1 混凝土拌制。该工程采用HZS60型混凝土拌和站拌制，电子称量设备控制混凝土各种原材料的相对数量。拌和设备投入混凝土生产前，按经批准的混凝土施工配合比进行最佳投料顺序和拌和时间的试验。拌制现场混凝土时，严格遵守经监理人批准的混凝土配料单进行配料施工。定期校核拌和站称量设备的精度。对所有称量、指示、记录及控制设备设置防尘装置，确保称量设备的准确。混凝土组成材料的配料量以重量计。称量的允许偏差详见图表3。
每台班开始拌和前，检查拌和机叶片的磨损情况。在混凝土拌和过程中，定时检测骨料含水量，必要时加密检测。混凝土掺合料采用干拌法，确保拌和均匀。外加剂溶液中的水量，在拌用水量中扣除。拌和站进行二次筛分后的粗骨料，其超逊径控制在要求范围内。因混凝土拌合及配料不当，或因拌和时间过长而报废的混凝土棄置在指定的场地。
5.2 混凝土运输及入仓。采用8m3混凝土搅拌车沿施工主干道进行水平运输至仓面附近，采取以下两种方式入仓：
（1）浇筑方案Ⅰ：8m3混凝土搅拌车水平运输至浇筑现场→布料机副皮带机→布料机主皮带机→缓降器入仓。该方案为输水箱涵（包括通气孔下部结构、公路涵、倒虹吸）混凝土的主要浇筑方式。布料机浇筑示意图见图1。 （2）浇筑方案Ⅱ：8m3混凝土搅拌车水平运输至浇筑现场→混凝土输送泵入仓。该方案主要用于施工段较短、场地狭窄地段、建筑高度较高（通气孔上部结构）等条件下的混凝土浇筑方式。箱涵施工工艺见图2。
5.3 混凝土浇筑。
（1）凝土浇筑仓块划分：每节箱涵分两次浇筑，第一次浇筑到底板八字以上50cm。第二次浇筑箱涵侧墙和顶板。
（2）混凝土浇筑方式及平仓振捣：混凝土浇筑根据仓面大小及混凝土拌和运输能力布置，箱涵底板厚度为55～60cm，采用阶梯式浇筑方式，层铺料厚度30cm，梯级宽约2.5m；箱涵墙体厚度为45～55cm，采用分层布料浇筑，按阶梯方式上升，控制浇筑速度，分层厚度为30cm；顶板厚度为55cm，混凝土浇筑采用分层阶梯法浇筑，分层厚度为30cm。
（3）混凝土浇筑时混凝土上升速度按50cm/h控制，层间间隔时间按不大于4h控制，混凝土浇筑速度为限制性浇筑，主要是为防止因浇筑速度过快墙体出现温度裂缝。
（4）施工缝部位每次混凝土浇筑前，先在混凝土施工缝上铺设厚度为2～3cm的同标号水泥砂浆，根据浇筑速度的快慢，随铺随浇。
（5）混凝土平仓以人工为主，在模板边角和设有止水的部位，人工用铁锹选取细骨料给予补充，在箱涵混凝土浇筑过程中，侧墙钢筋插入面层钢筋以下较深，必须在插筋两侧同时下料振平，不得形成陡坎高差。混凝土铺料厚度根据振捣器性能按30cm控制。
（6）混凝土振捣采用50型电动软轴插入式振捣棒振捣配合70型风动振捣器振捣，经平仓后的混凝土必须再用振捣器顺序依次振捣，间距不超过振捣器有效半径的1.5倍，振捣时间以混凝土水气已经排出，不再出现明显水气泡和混凝土下沉情况为止。振捣器不得接触止水和其它预埋件。边角处辅以人工铁铲捣固密实。
混凝土覆盖前的间歇时间以试验成果为准，根据不同水泥标号和浇筑温度一般控制在3～4小时左右，保证混凝土上下层良好结合。
（7）混凝土浇筑过程中，模板、钢筋和止水等有关工种均派专人值班，及时对模板、钢筋和预埋件进行检查维护，防止结构变形、走样或损坏。特别是承重模板结构，有专人在顶板底部巡回检查，发现问题及时处理。
5.4 混凝土抹面。为提高混凝土表面的早期强度，防止混凝土表面收缩裂缝，混凝土浇筑完毕，对混凝土面采用刮杠找平，管顶混凝土出面时采用真空吸水（注：温度较低时），人工木抹子搓平压实，需压光部位再用铁抹子人工三遍压光出面。
5.5 混凝土养护。混凝土浇筑完毕后，早期为避免太阳直接暴晒，在混凝土表面及时用草袋遮盖。在混凝土浇筑完毕后适宜时间进行洒水养护，表面覆盖塑料薄膜、草帘等保湿等措施。
6. 小结
南水北调工程是国家“十二五”期间的重点工程，工程质量问题是关系到国计民生的大问题，尤其是长距离输水箱涵在我国尚属首次采用。用于箱涵工程的混凝土对其耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性等有着更高的要求。本标段采用合适的配合比与科学的施工工艺与方案，保证了施工质量，按照合同工期圆满完成了合同任務。
参考文献
[1] DL/T5144-2001，《水工混凝土施工规范》[S].
[2] SL352-2006，水工混凝土试验规程[S].
【关键词】南水北调；输水箱涵；施工技术；研究
1. 南水北调天津干线箱涵工程概况
南水北调中线一期工程天津干线全长155.352Km，天津干线共分为6个设计单元。该标段以现浇混凝土箱涵为主，为有压输水3孔4.4×4.4m钢筋混凝土箱涵。
2. 混凝土配制强度配合比设计要求
根据混凝土设计要求，结合具体的施工条件，确定混凝土性能的具体要求如下：
2.1 抗压强度等级为C30。
2.2 抗渗等级为W6，抗冻等级为F150。
2.3 混凝土要求具有抗冲磨能力和抗裂能力。
2.4 在满足上述条件的前提下，应尽可能地降低水泥用量，以降低水化热和干缩性。配制的泵送混凝土流动性要好。针对第2.1点到第2.3点，主要通过增加水泥用量、掺用外加剂和掺合料实现，为了保证第4点和一定的经济效益，又要求尽量减少水泥用量，这就对配合比设计提出了更高地要求。本文通过大量试验，从材料和配制参数两方面着手配制出满足工程需要的混凝土，调整后正式用于施工，效果良好。
3. 原材料的质量检验
3.1 水泥检验。 每批水泥应有厂家的品质试验报告，承包人应按国家和行业的有关规定，对每批水泥进行取样复检。检测取样以500t同厂家、同品种、同标号水泥为一个取样单位，不足500t时也应作为一个取样单位。检测的项目应包括：水泥强度、凝结时间、体积安定性、碱含量等试验。袋装水泥则不超过200t。
3.2 混合材料检验。粉煤灰的检测取样以每200t为一个取样单位，不足200t时也作为一取样单位。每批必须按规范要求检验相应指标等。
3.3 外加剂的检验。
（1）混凝土所使用的各种外加剂均应有厂家的质量证明书，并由监理人同意签认。承包人应按国家和行业标准进行试验鉴定，贮存时间过长的应重新取样，严禁使用变质的、不合格外加剂。
（2）外加剂的检测分批以掺量划分。掺量大于或等于1%的外加剂以100t为一批，掺量小于1%的外加剂以50t为一批，掺量小于0.01%的外加剂以1t～2t为一批，一批进场的外加剂不足一个批号数量的，应视为一批进行检验。
3.4 水质检查。拌和及养护混凝土所用的水，除按规定进行水质分析外，应按监理人指示进行定期检测。
3.5 骨料质量检验。骨料的质量检验应分别按下列规定在拌和场进行：
3.5.1 骨料的质量检测取样以每400m3为一个取样单位，不足400m3时也作为一取样单位。检测项目包括各种骨料的超逊径、针片状、含泥量和砂的细度模数、砂的饱和面干吸水率等。
3.5.2 在拌和场，每班至少检查两次砂和小石的含水率，其含水率变化应分别控制为±0.5%（砂）、±0.2%（小石）范围内；当气温变化较大或雨后骨料含水量突变的情况下，应每两小时检查一次；当含水率变化超过±0.2%时，需调整混凝土配合比。此外，每季度应对骨料进行一次全分析检查。
4. 采用的配合比
（1）由于温度环境及原材料的波动，试验室配比在现场最突出的问题就是泌水，我们从泌水基理结合泌水后可能导致混凝土出现的一些问题，从各个方面（包括水胶比，砂率，粉煤灰掺量等）对原配合比结合现场实际情况进行微调优化，为了现场更好的操作，我们要求外加剂厂家把减水剂的引气组分降低，通过改变引气剂的掺量对含气量进行控制。
（2）混凝土配合比计算采用体积法，骨料以饱和面干状态为基准。二级配石子20～40mm与5～20mm石子选用质量比为6：4。C30W6F150常态混凝土试拌混凝土采用P·O42.5等级水泥，Ⅱ级粉煤灰，细骨料为天然河砂中砂，粗骨料为人工碎石，粒径为5～20mm、20～40mm二级配石子，外加剂为聚羧酸高效减水剂GK-3000（液体）、引气剂GK-9A（膏状）。
（3）分别采用两种外加剂拌制混凝土，并控制混凝土的坍落度在140～160mm的范围，同时测定混凝土坍落度及坍落度经时损失；混凝土含气量及含气量经时损失；3d、7d、28d的抗压强度。配合比见表1，混凝土各项性能见表2。
5. 箱涵混凝土施工
箱涵混凝土施工采用钢模台车，采用布料机和泵送混凝土入仓两种方案。箱涵混凝土浇筑分两期进行，一期箱涵混凝土浇筑至箱涵底板面上0.9m的墙体位置，二期从箱涵墙体与顶板一同浇筑。
5.1 混凝土拌制。该工程采用HZS60型混凝土拌和站拌制，电子称量设备控制混凝土各种原材料的相对数量。拌和设备投入混凝土生产前，按经批准的混凝土施工配合比进行最佳投料顺序和拌和时间的试验。拌制现场混凝土时，严格遵守经监理人批准的混凝土配料单进行配料施工。定期校核拌和站称量设备的精度。对所有称量、指示、记录及控制设备设置防尘装置，确保称量设备的准确。混凝土组成材料的配料量以重量计。称量的允许偏差详见图表3。
每台班开始拌和前，检查拌和机叶片的磨损情况。在混凝土拌和过程中，定时检测骨料含水量，必要时加密检测。混凝土掺合料采用干拌法，确保拌和均匀。外加剂溶液中的水量，在拌用水量中扣除。拌和站进行二次筛分后的粗骨料，其超逊径控制在要求范围内。因混凝土拌合及配料不当，或因拌和时间过长而报废的混凝土棄置在指定的场地。
5.2 混凝土运输及入仓。采用8m3混凝土搅拌车沿施工主干道进行水平运输至仓面附近，采取以下两种方式入仓：
（1）浇筑方案Ⅰ：8m3混凝土搅拌车水平运输至浇筑现场→布料机副皮带机→布料机主皮带机→缓降器入仓。该方案为输水箱涵（包括通气孔下部结构、公路涵、倒虹吸）混凝土的主要浇筑方式。布料机浇筑示意图见图1。 （2）浇筑方案Ⅱ：8m3混凝土搅拌车水平运输至浇筑现场→混凝土输送泵入仓。该方案主要用于施工段较短、场地狭窄地段、建筑高度较高（通气孔上部结构）等条件下的混凝土浇筑方式。箱涵施工工艺见图2。
5.3 混凝土浇筑。
（1）凝土浇筑仓块划分：每节箱涵分两次浇筑，第一次浇筑到底板八字以上50cm。第二次浇筑箱涵侧墙和顶板。
（2）混凝土浇筑方式及平仓振捣：混凝土浇筑根据仓面大小及混凝土拌和运输能力布置，箱涵底板厚度为55～60cm，采用阶梯式浇筑方式，层铺料厚度30cm，梯级宽约2.5m；箱涵墙体厚度为45～55cm，采用分层布料浇筑，按阶梯方式上升，控制浇筑速度，分层厚度为30cm；顶板厚度为55cm，混凝土浇筑采用分层阶梯法浇筑，分层厚度为30cm。
（3）混凝土浇筑时混凝土上升速度按50cm/h控制，层间间隔时间按不大于4h控制，混凝土浇筑速度为限制性浇筑，主要是为防止因浇筑速度过快墙体出现温度裂缝。
（4）施工缝部位每次混凝土浇筑前，先在混凝土施工缝上铺设厚度为2～3cm的同标号水泥砂浆，根据浇筑速度的快慢，随铺随浇。
（5）混凝土平仓以人工为主，在模板边角和设有止水的部位，人工用铁锹选取细骨料给予补充，在箱涵混凝土浇筑过程中，侧墙钢筋插入面层钢筋以下较深，必须在插筋两侧同时下料振平，不得形成陡坎高差。混凝土铺料厚度根据振捣器性能按30cm控制。
（6）混凝土振捣采用50型电动软轴插入式振捣棒振捣配合70型风动振捣器振捣，经平仓后的混凝土必须再用振捣器顺序依次振捣，间距不超过振捣器有效半径的1.5倍，振捣时间以混凝土水气已经排出，不再出现明显水气泡和混凝土下沉情况为止。振捣器不得接触止水和其它预埋件。边角处辅以人工铁铲捣固密实。
混凝土覆盖前的间歇时间以试验成果为准，根据不同水泥标号和浇筑温度一般控制在3～4小时左右，保证混凝土上下层良好结合。
（7）混凝土浇筑过程中，模板、钢筋和止水等有关工种均派专人值班，及时对模板、钢筋和预埋件进行检查维护，防止结构变形、走样或损坏。特别是承重模板结构，有专人在顶板底部巡回检查，发现问题及时处理。
5.4 混凝土抹面。为提高混凝土表面的早期强度，防止混凝土表面收缩裂缝，混凝土浇筑完毕，对混凝土面采用刮杠找平，管顶混凝土出面时采用真空吸水（注：温度较低时），人工木抹子搓平压实，需压光部位再用铁抹子人工三遍压光出面。
5.5 混凝土养护。混凝土浇筑完毕后，早期为避免太阳直接暴晒，在混凝土表面及时用草袋遮盖。在混凝土浇筑完毕后适宜时间进行洒水养护，表面覆盖塑料薄膜、草帘等保湿等措施。
6. 小结
南水北调工程是国家“十二五”期间的重点工程，工程质量问题是关系到国计民生的大问题，尤其是长距离输水箱涵在我国尚属首次采用。用于箱涵工程的混凝土对其耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性等有着更高的要求。本标段采用合适的配合比与科学的施工工艺与方案，保证了施工质量，按照合同工期圆满完成了合同任務。
参考文献
[1] DL/T5144-2001，《水工混凝土施工规范》[S].
[2] SL352-2006，水工混凝土试验规程[S].