钢壳沉管自密实混凝土浇筑质量控制

钢壳沉管自密实混凝土浇筑质量控制

温余翔

广东交科检测有限公司

摘要：通常情况下，沉管隧道有钢筋混凝土沉管和钢壳混凝土沉管两种基本类型，其中钢壳混凝土沉管在施工便利性、结构规模、承载能力、抗沉降、抗震以及受混凝土开裂影响等方面具有一定优势。基于此，本文将对钢壳沉管自密实混凝土浇筑质量控制进行探讨，以供参考。

关键词：钢壳沉管；自密实混凝土；浇筑；质量控制

一、沉管结构特点与混凝土性能

1.钢壳沉管结构特点

沉管隧道采用钢壳混凝土组合结构,钢壳主要由内外面板、横纵隔板、横纵加劲肋及焊钉组成。内外面板和横纵隔板连接形成受力框架、内填混凝土的独立隔仓,单个标准隔仓尺寸为3m×3.5m×1.5m。纵向加劲肋采用T型钢及角钢,与焊钉保证面板与混凝土的有效连接,与横向扁肋共同作用,以增强面板刚度。隔仓中央设置1个50mm高的ϕ273mm浇筑孔,周边边角及T肋附近设置10个50mm高的ϕ89mm排气孔。隔仓浇筑时,浇筑孔外套管为长1000mm的PE管,排气孔外套管为长600mm的透明亚克力管,混凝土浇筑完成后进行等强水密封堵。单节标准管节的尺寸为165m×46m×10.6m(长×宽×高),其被纵横隔板划分为2255个相互独立的隔仓,混凝土浇筑方量约为2.93万m³。钢壳沉管管节结构构造见图1。

(a)管节结构构造图(半幅)              (b)隔仓构造图

图1钢壳沉管管节结构构造图

2.自密实混凝土性能要求

为保证钢壳管节自密实混凝土在无需振捣的条件下依靠自身流动性和填充性在隔仓内部形成密实结构,并最终与钢壳共同作用,达到协同受力的效果,要求采用的自密实混凝土具备良好的流动性、填充性、抗离析性等工作性能,实现混凝土在钢壳内的流动和自动填充密实,同时还要有一定的黏聚性,防止混凝土发生分层。自密实混凝土工作性能主要以流动性、填充性、黏聚性、间隙通过性、抗离析性为主。

二、原材料及配合比

1.原材料

钢壳沉管自密实混凝土采用的原材料及性能指标见表1。

表1原材料性能指标

2.配合比

钢壳沉管自密实混凝土的配合比设计参照《自密实混凝土应用技术规程》(JTG/T283),自密实混凝土胶凝材料用量不宜超过550kg/m³,采用双掺技术,且粉煤灰和矿渣粉掺量不低于胶材总量40%,水胶比不宜超过0.34,在保证粉煤灰品质与货源稳定的情况下,宜多掺粉煤灰,少掺矿渣粉,以减少自密实混凝土的黏度；在考虑混凝土含气量存在波动的情况下,配合比计算容重不宜大于2360kg/m³。为了保证自密实混凝土具有良好的流动性、减少泌水离析现象及确保其抗压强度,通过室内大量拌合试验,将每m³总胶凝材料用量调整为550kg,砂率调整为50%,得到调整优化后的室内混凝土配合比。计算配合比与室内优化配合比见表2,自密实混凝土各项性能见表3。从表3可见,优化后的自密实混凝土各项性能均满足质量控制指标要求,且坍落扩展度90min经时损失较小,自密实混凝土仍具有较好的流动性。

表2自密实混凝土配合比(单位:kg/m3)

表3自密实混凝土质量控制指标

三、浇筑质量控制

钢壳沉管自密实混凝土浇筑质量问题有自密实混凝土工作性波动大,存在泌水与离析现象;浇筑组织不顺畅,运输罐车等待时间长,自密实混凝土工作性劣化;单个隔仓浇筑时间长,存在施工冷缝；浇筑速度不合理,自密实混凝土填充不密实等。

1.加大原材料进场质量管理,确保料源稳定、质量稳定,重点关注粉煤灰细度与需水量比、矿渣粉比表面积与流动度比、粗细集料级配与含泥量及减水剂减水率等影响自密实混凝土工作性关键指标的波动,出现较大变化时应及时将原材料清退出场。同时也应关注进场的粉煤灰外观及河砂细度模数,当粉煤灰明显含有黑色轻物质或油份、河砂细度模数低于2.5时,应及时将其清退出场。自密实混凝土在拌合生产的过程中,应严格落实拌合站管理制度,加强粗细集料含水量检测,认真落实拌合站首盘鉴定检测,根据实际情况及时调整生产配合比并履行审批手续。

2.合理安排运输罐车至指定的浇筑点,并保持高效智能匹配方式,避免运输罐车长时间等待。运输罐车上应准确记录混凝土出机时间,若超过90min未完成浇筑,该车自密实混凝土原则上严禁继续使用。加强自密实混凝土浇筑施工组织管理,避免单个隔仓浇筑时出现等料现象,减少施工冷缝的产生。

3.确保激光测距和智能浇筑设备信号传输正常。钢壳沉管底板和顶板采用二阶变速方式,即自密实混凝土开始浇筑速度为30m³/h，距离隔仓顶板20cm时浇筑速度降低为15m³/h；中隔墙、侧墙及相邻隔仓采用三阶变速方式,即自密实混凝土开始浇筑速度为30m³/h，距离隔仓顶板20cm时浇筑速度降低为15m³/h，距离隔仓顶板10cm时浇筑速度降低为10m³/h。浇筑过程中应严格控制浇筑速度,依靠自密实混凝土流动性将隔仓内的空气排出,同时,排气管内混凝土液面上升高度不得小于30cm。

结语

综上所述，钢壳沉管自密实混凝土性能指标是否合格是整个施工质量最为关键的控制点,质量控制的工作重心为寻求实际工况条件下各种影响因素耦合情况,保证在整个运转体系下,系统性设计、生产解决钢壳沉管自密实混凝土性能指标的匹配性稳定。

参考文献：

[1]吕卫清,王胜年,吕黄,等.钢壳沉管自密实混凝土配制技术研究[J].硅酸盐通报,2016,35(12):3952-3958.

[2]李晓波.高速铁路无砟轨道自密实混凝土施工研究[J].安阳工学院学报,2021,20(2):86-89.