解决地处深谷的高墩\大跨连续刚构桥砼运输难题

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摘要：本文以乌江特大桥为例，对地处深谷的高墩、大跨复杂环境下的连续刚构桥混凝土施工时的运输难题等作一探讨。连续刚构桥上部结构混凝土标号高，对混凝土的性能要求也高，而高墩、大跨刚构桥所处地形复杂，混凝土运输距离远，高差大，砼运输难度大。本文通过对各运送段落内砼运输难题的研究及其对混凝土性能控制等各方面的影响探讨解决这一难题的方法。

关键词：连续刚构；混凝土；深谷；高墩；大跨

Abstract: based on the Wujiang river extra large bridge as an example, to is located in the valley of high pier and large span continuous rigid frame bridge concrete construction under complicated environment in the transportation problem of discussion. Continuous rigid frame bridge upper structure concrete grade is high, also has a high requirement on the performance of the concrete, the high pier and long-span rigid frame bridge in complex terrain, concrete transportation distance, elevation difference is big, concrete transportation is difficult. In this paper, through the study of the transport/paragraphs within the concrete problem and its influence on concrete performance control and so on various aspects to discuss ways to solve this problem.

Keywords: continuous rigid frame; Concrete; Ravines; High pier; Large span

中图分类号：U443.22文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

0绪论

近年国家对中西部地区基础设施建设的逐步重视，尤其是贵州省掀起了高速公路、铁路建设的新一波热潮，但是该地区多为高山、深谷、重丘，每条高速公路、铁路大部分都是隧道及桥梁，而桥梁多位于高山、峡谷甚至悬崖处，交通不便，地势高差大，地形、地质条件复杂，且上部梁体结构多采用利用山砂配制的C50甚至C55高性能混凝土，混凝土运输距离远，高差大，砼运输尤为困难，同时也要求混凝土有较好的流动性及可泵性。在此我们以乌江特大桥为例从对各运送段落内砼运输难题的研究及其对混凝土性能等各方面的影响探讨解决这一难题的方法。

工程概况

项目概况

思南至剑河高速公路是《贵州省骨架公路网规划》“678”网中第2纵——沿河至榕江高速公路的中间路段，是贵州境内纵贯铜仁、黔东南自治州的南北向交通通道，是贵州东部地区北上重庆、南下珠江三角洲、北部湾经济区的重要南北向交通大动脉。思南至剑河高速公路是思南县终于剑河县的高速公路，全长152.74km，设计时速80km/h，双向四车道。我部承建第二合同段，管段内乌江特大桥为116+220+116m预应力钢筋混凝土刚构箱梁，是全线最大的控制性工程。其位于思南县著名的乌江腾龙峡风景区内，主桥主墩位于乌江腾龙峡峡谷两岸半坡上，小里程主墩墩位离乌江江面垂直高度58.6m，离坡顶思林公路垂直高度88m，坡度28°，大里程主墩墩位离乌江江面垂直高度44.4m，坡度45°，离坡顶思林公路垂直高度110m，坡道陡峭、险要，地形地质条件复杂。拟建乌江特大桥见图1。

图1 乌江特大桥效果图

乌江特大桥工程结构设计概况

乌江特大桥主桥为预应力混凝土刚构桥，孔径布置116+220+116m，墩身采用双肢等截面矩形空心墩，肢间净距8.4m，单肢截面尺寸8.5×3.8m，厚度0.7m，主墩承台厚5m，基础采用桩径2.5m的人工挖孔桩，基桩按纵向四排、横向三排布置，每墩共12根桩。乌江特大桥主桥墩柱高120m，梁高14m，跨中梁高4m。箱梁顶板横向宽11.25m，箱梁底板宽6.5m，翼缘悬臂长2.375m，箱梁0号节段长18m ，每个悬臂现浇“T”纵向对称划分为28个节段。

施工初期砼运输状况

由于地形地质条件复杂，谷深、坡陡、墩高、跨大，砼输送非常困难，施工中时常发生堵管现象。根据主桥施工初期的统计调查，现场混凝土施工经常发生堵管，其发生几率超过50%，且每次砼施工发生堵管现象都会不同程度的浪费混凝土、甚至造成泵管报废，有时堵管造成后续等待的罐车一整车甚至几车混凝土报废，且浇筑时间被迫延长，费时费工，给项目造成较大的浪费，同时也影响到了现场结构物混凝土的施工质量。

山坡顶至坡底的砼运输

乌江两岸是高差达100m的山崖陡坡，自桩基施工开始时混凝土由坡顶通过泵管输送到山下主墩施工平台，混凝土由泵管向下输送过程中经常发生堵管，而半坡斜距超过两百米，发生堵管时需要工人利用锤子沿管线敲击泵管听声音辨别堵管的地方，且到处是野生灌木植被，机械无法协助作业，清理十分困难。

图2乌江特大桥主桥混凝土梭槽设置及搅拌机二次拌合入地泵现场图

我部经过现场调查研究和试验，调整了混凝土输送方案，由山坡顶至山坡下主墩施工平台此段混凝土输送由泵管泵送改为梭槽输送，在坡顶安装一个集料口，在半坡上利用钢管脚手架作为支撑，安装一U型梭槽（梭槽由5mm钢板焊接而成，建议采用稍厚的钢板，否则使用一段时间后可能会被混凝土磨穿而需要更换，可以根据具体的施工时间长短及输送的混凝土方量确定钢板厚度，最好不要超过1cm，否则太重，安装及拆卸非常困难），为保证混凝土质量在管段下部设置一个二次拌合机进行二次拌合，经过试验发现经梭槽输送至墩底的混凝土各项指标均符合设计、规范要求，使用梭槽输送混凝土该段落极少发生堵塞现象。

为了应对雨天施工我们对梭槽进行了改进，在梭槽的上方增设了一个半弧形雨棚，确保雨天也能正常施工。另外需特别注意在坡顶放料时须缓慢、均匀的放料，且坡顶放料人员及坡底泵车操作手及墩顶指挥人员需用对讲机实时沟通，因为输送线路较长，若需要暂时停止放料需要缓冲时间，否则容易造成梭槽混凝土侧漏、溢出，造成浪费。

坡底至墩顶的砼运输

乌江特大桥墩高120m，由于地形限制，墩底施工平台狭小，仅一条通行车道，且高差较大，泵管至墩顶段泵管先后设置有3处90度弯管，泵送过程中弯管处时常发生堵管甚至脱落的状况，为避免类似情况的发生，我们调整了泵管的布置线路，在不影响施工平台车辆行驶的情况下采用斜线布置，减少直角弯管的设置，仅留水平方向转向主墩竖直方向一个90度弯管。改进后墩底泵管堵管的情况很少发生。

墩顶混凝土的顺畅输送

乌江特大桥江特大桥主墩高120m，主跨220m，单个T构一侧悬臂最长达100m，悬臂施工时必须两侧对称浇筑，在浇筑过程中经常在灌注一侧换管至另一侧灌注时泵管内的混凝土已经凝固，造成堵管，墩顶水平管较长，清理泵管需要消耗大量的人力和时间，极易造成另一侧或墩底泵管二次堵管。为缩短墩顶混凝土转向时间避免堵管情况的发生，我们研究决定不再使用弯管人工转向而改为更简单和省力的转向方式，设计一款液压自动转向阀，仅需扭动液压开关即可实现混凝土输送的自动转向，省时省力。这样可以在短时间内多次转向，即确保了T构两端的平衡浇筑，也避免了泵管因转向时间过长导致堵管的现象。

图3 乌江特大桥主桥墩顶液压自动转向阀现场图

液压自动转向发由液压控制阀控制油顶“顶、拉”泵管左右移动切换方向，以达到机械自动控制转向的目的，从而节省转向时间，防止等待时间过长造成泵管混凝土凝固堵管。

图4 乌江特大桥主桥墩顶液压自动转向阀工作原理示意图

改进输送方式后砼运输状况

通过对各段落混凝土运送方式的调整、优化，在无数次的现场调查、讨论、试验、反复研究、刻苦攻关后，确定梭槽+泵机+液压自动转向阀的混凝土输送方式，极大的减少了原有的泵管堵管的现象，节约了施工时间，减少了混凝土的浪费，保证了输送管路的畅通及混凝土的施工质量。

图6 乌江特大桥主桥混凝土输送线路示意图

机制砂高性能混凝土

乌江特大桥所处地形、地质条件复杂，山高、坡陡、谷深，混凝土运输距离远，高差大，砼运输尤为困难，特别是上部梁体结构采用山砂配制的C55高性能混凝土，对混凝土的流动性及可泵性要求很高。因此施工时需要特别注意合理的控制混凝土的流动性和优化可泵性。

泵送混凝土的可泵性与混凝土粘着管道产生的阻力及其在管道内流动的速度快慢产生的阻力有关，混凝土流动性过低、粘度过大会引起摩擦阻力增大导致泵送压力增加，增加到一定程度即引起堵管。

以扩展度和坍落度双指标控制流动性并以倒坍落度筒流下时间评价黏度，严控混凝土可泵性。采用聚羧酸外加剂拌制的机制砂高性能混凝土单位用水量及水胶比较低并大量使用掺合料，混凝土粘度相对较大，同时混凝土中细粉料在聚羧酸外加剂适宜掺量时的保水能力非常强，如按照以往对采用萘系减水剂的泵送混凝土的控制观念进行坍落度单指标控制时，将引起混凝土压力泌水过少，黏度大,极易造成泵送压力上升过高引起泵送受阻。结合聚羧酸外加剂在适宜掺量时混凝土常压泌水和压力泌水较小的特点，应适当提高混凝土的流动性，降低混凝土黏度，以扩展度和坍落度双指标控制流动性并以倒坍落度筒流下时间评价黏度，以满足泵送工艺要求的可泵性。

施工时应保证适宜的混凝土浆体含量，优化可泵性。为保证浆体包裹性，保证可泵性和振捣密实度，应采取措施保证浆体数量。如采用的骨料空隙率大,考虑钢筋密集的箱梁施工时振捣的难度，因胶凝材料用量的限制，混凝土不应过分追求低用水量，防止低用水量引起浆体量不足，造成振捣缺陷。必要时应提高对骨料空隙率的要求。

表1 乌江特大桥不同强度等级的配合比（kg/m3）

结束语

随着贵州省越来越多的高速公路、铁路的建设，越来越多的深谷、高墩、大跨连续刚构桥将要建造，施工人员将在此类桥梁施工中，将获得更多的经验并不断创新以方便施工。在此我们以乌江特大桥为例从对各运送段落内砼运输难题的研究及其对混凝土性能等各方面的影响探讨解决这一难题的方法在此供大家探讨，研究。

参考文献

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[5]《贵州省山砂混凝土技术规程规范》DB24 016-2010 .