大型圍堰封底混凝土配合比設(shè)計(jì)(李亞民)

1、大型鋼圍堰水下封底混凝土配合比設(shè)計(jì)李亞民(土木工程20136011)摘要：新建蒙西華中鐵路洞庭湖特大橋主塔3#墩基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為直徑50.5m、高31m的雙壁鋼圍堰，采用水下C30混凝土進(jìn)行圍堰封底，混凝土距離距離達(dá)10km,運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)后泵送施工水下混凝土。因此在配合比設(shè)計(jì)時(shí)需充分考慮混凝土的綜合性能，本文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)主塔3#墩圍堰水下封底混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，為圍堰深水施工中混凝土施工提供參考和借鑒。關(guān)鍵詞：鋼圍堰水下封底混凝土配合比設(shè)計(jì)BackcoverthelargesteelcofferdamofunderwaterconcretemixtureratiodesignLiYamin(2

2、0136011)incivilengineeringPickto:newstakecentralChinarailwayofdongtinglakebridgemaintower3#pierfoundationdesignfor50.5mhigh,31mdiameterdouble-wallsteelcofferdam,usingunderwaterC30concretecofferdambackcover,concretedistaneedistaneeupto10km,transportationtothesceneaftertheunderwaterconcretepumpingcons

3、truction.Sointhemixtureratiodesignmustfullyconsiderthecomprehensiveperformaneeofconcrete,thispapercombinedthesituationofthemaintowerof3#piercofferdamoptimizeunderwaterbottomsealingconcretemixtureratiodesign,constructionofthecofferdamforthedeepintheconcreteconstructiontoprovidethereferenceandreferenc

4、e.Keywords:steelcofferdam；underwater；bottomsealingconcrete；mixtureratiodesign引言洞庭湖特大橋3#墩為水中主塔墩，受地理?xiàng)l件和外部環(huán)境制約，混凝土拌合場(chǎng)只能設(shè)置在長(zhǎng)江大堤外側(cè)，混凝土運(yùn)輸至3#主墩總運(yùn)距長(zhǎng)10km其中2km的連接線，6km的君山區(qū)蘆葦灘地和2km的鋼棧橋，單程運(yùn)輸時(shí)間長(zhǎng)45分鐘，至鋼棧橋前端平臺(tái)后采用2臺(tái)泵機(jī)和2套布料桿輸送至墩位，進(jìn)行水下圭寸底混凝土施工，為保證混凝土各項(xiàng)性能在水下混凝土澆筑時(shí)滿足施工工藝要求，進(jìn)行水下封底混凝土配合比設(shè)計(jì)。1、工程概況新建蒙西華中鐵路是國(guó)家重點(diǎn)工程內(nèi)蒙古至江西省運(yùn)煤通

5、道，洞庭湖特大橋位于湖南省岳陽(yáng)市，大橋由君山區(qū)向東南方向跨越洞庭湖與長(zhǎng)江相連接的出口處，距上游洞庭湖公路橋約4.2km，距下游蓮花塘水位站約2.2km，河道兩岸均為湘江漫灘區(qū)。洞庭湖特大橋主橋?yàn)槭澜缱畲蠛奢d的三塔六跨貨運(yùn)鐵路斜拉橋，也是世界上首次采用鋼箱鋼桁結(jié)合梁形式。主塔3#墩基礎(chǔ)采用22根直徑3m的鉆孔樁，承臺(tái)設(shè)計(jì)為圓端形，長(zhǎng)44.51m,寬25.5m,高6.5m（頂面標(biāo)高+13.5m,底標(biāo)高+7.0m）,止水結(jié)構(gòu)采用雙壁鋼圍堰，圍堰為外徑50.5m、內(nèi)徑46.5m的圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)高度為31m圍堰雙壁艙厚2m,底隔艙高5.726m,設(shè)計(jì)圍堰抽水水位為+26m在標(biāo)高為+19.1m處設(shè)置內(nèi)外

6、連通管，管徑為273mm對(duì)稱各設(shè)置一根。-2?.D0+1002圖1-2:圍堰立面示意圖2、設(shè)計(jì)背景根據(jù)對(duì)承臺(tái)施工過(guò)程中各種工況的計(jì)算，圍堰內(nèi)封底混凝土有效厚度為3.5m，采用水下C30混凝土，分區(qū)一需2017方，分區(qū)二需1846方，分區(qū)三需2001方，底隔艙各需170方，共需混凝土6204方。依據(jù)施工方案和施工工藝，混凝土由岸上混凝土工廠生產(chǎn)，經(jīng)4050min混凝土攪拌運(yùn)輸車運(yùn)輸至棧橋端頭，再由泵機(jī)經(jīng)布料機(jī)將混凝土泵送至各個(gè)下料點(diǎn)。圖2-1圍堰封底分區(qū)布置圖3、水下封底混凝土設(shè)計(jì)技術(shù)要求1混凝土強(qiáng)度為C30MPa2初始坍落度為180mn220mm擴(kuò)展度550mm混凝土流動(dòng)性良好；3在2h內(nèi)，坍

7、落度玄180mm擴(kuò)展度500mm流動(dòng)性良好；4混凝土初凝時(shí)間在24h26h;5含氣量2.0%4.0%;6為保證導(dǎo)管埋深，確?？城蚧炷凉嘧⒁淮纬晒?，首批混凝土不少于18吊。4、混凝土設(shè)計(jì)依據(jù)1普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程JGJ55-2011;2鐵路工程混凝土施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)TB10424-2010;3普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T50081-2002;4普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T50080-2002;5鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范TB10005-2010。5、混凝土原材料情況1水泥：華新水泥有限公司生產(chǎn)的P-042.5普通硅酸鹽水泥；2細(xì)集料：汨羅河砂，中砂，表觀密度2640

8、kg/m3，細(xì)度模數(shù)2.8;3粗集料：白云鎮(zhèn)510mm1025mm二種級(jí)配按2:8混合后符合525mn連續(xù)級(jí)配碎石要求，表觀密度2720kg/m3，孔隙率39%4粉煤灰：華能電廠F類U級(jí)；5外加劑：特密斯混凝土外加劑有限公司生產(chǎn)的聚羧酸系高性能緩凝型減水劑；6水：地下水。6、混凝土配合比設(shè)計(jì)確定配制強(qiáng)度：fcu,0=fcu,k+1.645(T=30+1.645X5=38.2Mpa=6.1初步配合比與試拌根據(jù)鐵路工程混凝土施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，水泥用量取280kg/m3，粉煤灰為120kg/m3，膠凝材料總量為400kg/m3，粉煤灰占膠凝材料總量的30%外加

9、劑摻量為膠凝材料總量的1.0%，與水泥、水等一起摻入。根據(jù)普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程經(jīng)試驗(yàn)確定砂率為45%混凝土拌合用水量經(jīng)試驗(yàn)確定為160kg/m3，水灰比為0.57，水膠比為0.40，按以上初步配合比進(jìn)行試拌，分別調(diào)整水膠比為0.37和0.43，得到相近的兩個(gè)配合比進(jìn)行試拌，見(jiàn)表1;表1、C30水下混凝土配合比kg/m3編號(hào)W/B水泥粉煤灰砂碎石水外加劑10.373021308159961604.3220.4028012083010141604.0030.4326011284310301603.726.2配合比調(diào)配，調(diào)試及確定1采用水灰比為0.40的基準(zhǔn)配合比拌和混凝土和易性良好，具有良好的

10、粘聚性、保水性。2同盤初始坍落度為230mm擴(kuò)展度590mm2小時(shí)為215mm擴(kuò)展度570mm混凝土插搗時(shí)較為輕松，沒(méi)有石子的阻滯感覺(jué)，拌和物含砂情況較為適中。3水灰比的選取情況：采用三個(gè)不同的配合比時(shí)，基準(zhǔn)配合比分別按0.03增加或減少，保持用水量不變。表2、拌合物性能試驗(yàn)結(jié)果編號(hào)凝結(jié)時(shí)間(h:min)坍落度(mm擴(kuò)展度（mm表觀密度kg/m3含氣量%初凝終凝初始2h初始2h125:4629:0321520058055024202.2224:3028:2023021559057024102.6323:3827:5222021055050023903.0表3、抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果編號(hào)抗壓強(qiáng)度，MP

11、a7d28d56d134.143.449.2231.740.745.9328.836.941.86.3根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合施工需要與經(jīng)濟(jì)性要求，確定理論配合比如下：水泥：粉煤灰：砂：石：水：外加劑=280:120：830：1014：160:4.0=1:0.43:2.96:3.62:0.57:0.0147、施工中效果驗(yàn)證及分析在混凝土施工過(guò)程中，依據(jù)粗細(xì)集料的含水率計(jì)算施工配合比，經(jīng)過(guò)三次圍堰分倉(cāng)混凝土施工證明，在每小時(shí)澆筑混凝土40多立方米的情況下（每次澆筑約50小時(shí)）、每次連續(xù)施工時(shí)間45小時(shí)，混凝土拌合物性能還能滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求，更甚至在出現(xiàn)交通、泵機(jī)和施工現(xiàn)場(chǎng)影響，導(dǎo)致混凝土需等待3小時(shí)，還能較為輕松地用于施工。經(jīng)分析，此種情況與減水劑的滯后反應(yīng)是離不開(kāi)的：由于施工地點(diǎn)與攪拌站相距較遠(yuǎn)，混凝土的運(yùn)輸時(shí)間較長(zhǎng)，為了保證混凝土的坍落度及擴(kuò)展度，部分外加劑成份于攪拌后30分鐘開(kāi)始發(fā)揮作用。由此看來(lái)，配制、拌制及使用高性能混凝土，不但是礦物摻合料的高比例摻用，更要采用高性能的減水劑，這樣才能降低水膠比，使得混凝土走向大坍落度、大擴(kuò)展度、大流動(dòng)性及低收縮率。&結(jié)束語(yǔ)圍堰封底是主塔墩基礎(chǔ)施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，水下混凝土則是保證施工質(zhì)量的最重要組成部分。在洞庭湖特大橋主塔墩圍堰水下混凝土施