大型圍堰封底混凝土配合比設(shè)計李亞民

1、大型鋼圍堰水下封底混凝土配合比設(shè)計李亞民(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，運輸至現(xiàn)場后泵送施工水下混凝土。因此在配合比設(shè)計時需充分考慮混凝土的綜合性能，本文結(jié)合現(xiàn)場情況對主塔3#墩圍堰水下封底混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，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Back cover the large steel cofferdam of underwater concrete mixture rati

2、o design Li Yamin (20136011) in civil engineering Pick to: new stake central China railway of dongting lake bridge main tower 3 # pier foundation design for 50.5 m high, 31 m diameter double-wall steel cofferdam, using underwater C30 concrete cofferdam back cover, concrete distance distance up to 10

3、 km, transportation to the scene after the underwater concrete pumping construction. So in the mixture ratio design must fully consider the comprehensive performance of concrete, this paper combined the situation of the main tower of 3 # pier cofferdam optimize underwater bottom sealing concrete mix

4、ture ratio design, construction of the cofferdam for the deep in the concrete construction to provide the reference and reference. Keywords: steel cofferdam； underwater； bottom sealing concrete ；mixture ratio design 引言洞庭湖特大橋3#墩為水中主塔墩，受地理條件和外部環(huán)境制約，混凝土拌合場只能設(shè)置在長江大堤外側(cè)，混凝土運輸至3#主墩總運距長10km，其中2km的連接線，6km的君山

5、區(qū)蘆葦灘地和2km的鋼棧橋，單程運輸時間長45分鐘，至鋼棧橋前端平臺后采用2臺泵機(jī)和2套布料桿輸送至墩位，進(jìn)行水下封底混凝土施工，為保證混凝土各項性能在水下混凝土澆筑時滿足施工工藝要求，進(jìn)行水下封底混凝土配合比設(shè)計。1、工程概況新建蒙西華中鐵路是國家重點工程內(nèi)蒙古至江西省運煤通道，洞庭湖特大橋位于湖南省岳陽市，大橋由君山區(qū)向東南方向跨越洞庭湖與長江相連接的出口處，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)。洞庭湖特大橋主橋為世界最大荷載的三塔六跨貨運鐵路斜拉橋，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，承臺設(shè)計為

6、圓端形，長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)計高度為31m，圍堰雙壁艙厚2m，底隔艙高5.726m，設(shè)計圍堰抽水水位為+26m。在標(biāo)高為+19.1m處設(shè)置內(nèi)外連通管，管徑為273mm，對稱各設(shè)置一根。圖1-1 3#墩基礎(chǔ)布置圖（單位：mm）圖1-2：圍堰立面示意圖2、設(shè)計背景根據(jù)對承臺施工過程中各種工況的計算，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)

7、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混凝土攪拌運輸車運輸至棧橋端頭，再由泵機(jī)經(jīng)布料機(jī)將混凝土泵送至各個下料點。圖2-1 圍堰封底分區(qū)布置圖3、水下封底混凝土設(shè)計技術(shù)要求1 混凝土強(qiáng)度為C30MPa；2 初始坍落度為180mm220mm，擴(kuò)展度550mm，混凝土流動性良好；3 在2h內(nèi)，坍落度180mm，擴(kuò)展度500mm，流動性良好；4 混凝土初凝時間在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18m3。4、混凝土設(shè)計依據(jù)1 普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程JGJ55-2011；2 鐵路工程混凝土施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)

8、TB10424-2010；3 普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T50081-2002；4 普通混凝土拌合物性能試驗方法標(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PO42.5普通硅酸鹽水泥；2 細(xì)集料：汨羅河砂，中砂，表觀密度2640kg/m3，細(xì)度模數(shù)2.8；3 粗集料：白云鎮(zhèn)510mm、1025mm二種級配按2:8混合后符合525mm連續(xù)級配碎石要求，表觀密度2720kg/m3，孔隙率39%；4 粉煤灰：華能電廠F類級；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

9、劑；6 水：地下水。6、混凝土配合比設(shè)計確定配制強(qiáng)度：fcu,0 =fcu,k+1.645=30+1.6455=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)量驗收標(biāo)準(zhǔn)、鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范和設(shè)計要求，水泥用量取280 kg/m3，粉煤灰為120 kg/m3，膠凝材料總量為400 kg/m3，粉煤灰占膠凝材料總量的30%，外加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)計規(guī)程經(jīng)試驗確定砂率為45%，混凝土拌合用水量經(jīng)試驗確定為160 kg/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0.4

10、3，得到相近的兩個配合比進(jìn)行試拌，見表1；表1、C30水下混凝土配合比kg/m3編號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，具有良好的粘聚性、保水性。2 同盤初始坍落度為230 mm，擴(kuò)展度590mm；2小時為215 mm，擴(kuò)展度570mm；混凝土插搗時較為輕松，沒有石子的阻滯感覺，拌和物含砂情況較為適中。3 水灰比的選取情況：采用三個不同的配合比時，基準(zhǔn)配合比分別按0.0

11、3增加或減少，保持用水量不變。表2、拌合物性能試驗結(jié)果編號凝結(jié)時間（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)度試驗結(jié)果編號抗壓強(qiáng)度，MPa7d28d56d134.143.449.2231.740.745.9328.836.941.86.3根據(jù)以上試驗結(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=280：120：83

12、0：1014：160：4.0=1：0.43：2.96：3.62：0.57：0.0147、施工中效果驗證及分析在混凝土施工過程中，依據(jù)粗細(xì)集料的含水率計算施工配合比，經(jīng)過三次圍堰分倉混凝土施工證明，在每小時澆筑混凝土40多立方米的情況下（每次澆筑約50小時）、每次連續(xù)施工時間45小時，混凝土拌合物性能還能滿足現(xiàn)場施工要求，更甚至在出現(xiàn)交通、泵機(jī)和施工現(xiàn)場影響，導(dǎo)致混凝土需等待3小時，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)是離不開的：由于施工地點與攪拌站相距較遠(yuǎn)，混凝土的運輸時間較長，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分鐘開始發(fā)揮作用。由此看來，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、大流動性及低收縮率。8、結(jié)束語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