大型圍堰封底混凝土配合比設計(李亞民)

1、大型鋼圍堰水下封底混凝土配合比設計李亞民(土木工程20136011)摘要：新建蒙西華中鐵路洞庭湖特大橋主塔3#墩基礎設計為直徑50.5m、高31m的雙壁鋼圍堰，采用水下C30混凝土進行圍堰封底，混凝土距離距離達10km,運輸至現(xiàn)場后泵送施工水下混凝土。因此在配合比設計時需充分考慮混凝土的綜合性能，本文結合現(xiàn)場情況對主塔3#墩圍堰水下封底混凝土配合比進行優(yōu)化設計，為圍堰深水施工中混凝土施工提供參考和借鑒。關鍵詞：鋼圍堰水下封底混凝土配合比設計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，受地理條件和外部環(huán)境制約，混凝土拌合場只能設置在長江大堤外側，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臺泵機和2套布料桿輸送至墩位，進行水下圭寸底混凝土施工，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，進行水下封底混凝土配合比設計。1、工程概況新建蒙西華中鐵路是國家重點工程內蒙古至江西省運煤通

5、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合梁形式。主塔3#墩基礎采用22根直徑3m的鉆孔樁，承臺設計為圓端形，長44.51m,寬25.5m,高6.5m（頂面標高+13.5m,底標高+7.0m）,止水結構采用雙壁鋼圍堰，圍堰為外徑50.5m、內徑46.5m的圓環(huán)形結構，設計高度為31m圍堰雙壁艙厚2m,底隔艙高5.726m,設計圍堰抽水水位為+26m在標高為+19.1m處設置內外

6、連通管，管徑為273mm對稱各設置一根。-2?.D0+1002圖1-2:圍堰立面示意圖2、設計背景根據對承臺施工過程中各種工況的計算，圍堰內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。依據施工方案和施工工藝，混凝土由岸上混凝土工廠生產，經4050min混凝土攪拌運輸車運輸至棧橋端頭，再由泵機經布料機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、水下封底混凝土設計技術要求1混凝土強度為C30MPa2初始坍落度為180mn220mm擴展度550mm混凝土流動性良好；3在2h內，坍

7、落度玄180mm擴展度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、混凝土設計依據1普通混凝土配合比設計規(guī)程JGJ55-2011;2鐵路工程混凝土施工質量驗收標準TB10424-2010;3普通混凝土力學性能試驗方法標準GB/T50081-2002;4普通混凝土拌合物性能試驗方法標準GB/T50080-2002;5鐵路混凝土結構耐久性設計規(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的P-042.5普通硅酸鹽水泥；2細集料：汨羅河砂，中砂，表觀密度2640

8、kg/m3，細度模數2.8;3粗集料：白云鎮(zhèn)510mm1025mm二種級配按2:8混合后符合525mn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U級；5外加劑：特密斯混凝土外加劑有限公司生產的聚羧酸系高性能緩凝型減水劑；6水：地下水。6、混凝土配合比設計確定配制強度：fcu,0=fcu,k+1.645(T=30+1.645X5=38.2Mpa=6.1初步配合比與試拌根據鐵路工程混凝土施工質量驗收標準、鐵路混凝土結構耐久性設計規(guī)范和設計要求，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。根據普通混凝土配合比設計規(guī)程經試驗確定砂率為45%混凝土拌合用水量經試驗確定為160kg/m3，水灰比為0.57，水膠比為0.40，按以上初步配合比進行試拌，分別調整水膠比為0.37和0.43，得到相近的兩個配合比進行試拌，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配合比調配，調試及確定1采用水灰比為0.40的基準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擴展度590mm2小時為215mm擴展度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、拌合物性能試驗結果編號凝結時間(h:min)坍落度(mm擴展度（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、抗壓強度試驗結果編號抗壓強度，MP

11、a7d28d56d134.143.449.2231.740.745.9328.836.941.86.3根據以上試驗結果，結合施工需要與經濟性要求，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、施工中效果驗證及分析在混凝土施工過程中，依據粗細集料的含水率計算施工配合比，經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、泵機和施工現(xiàn)場影響，導致混凝土需等待3小時，還能較為輕松地用于施工。經分析，此種情況與減水劑的滯后反應是離不開的：由于施工地點與攪拌站相距較遠，混凝土的運輸時間較長，為了保證混凝土的坍落度及擴展度，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、大擴展度、大流動性及低收縮率。&結束語圍堰封底是主塔墩基礎施工的關鍵環(huán)節(jié)，水下混凝土則是保證施工質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