南京大胜关长江大桥钻孔桩高性能混凝土配合比的优化.pdf

4 桥梁建设 2 0 0 9 年第 1 期 文章编 号 1 0 0 3 4 7 2 2 2 0 O 9 0 1 0 0 0 4 0 3 南京大胜关长江大桥 钻 孔桩 高性 能混凝土 配合 比的优化 吕慎 明 中铁大 桥局 集 团第 四工程 有 限公 司 江苏 南京 2 1 0 0 3 1 摘 要 介 绍京 沪高速铁路 南京 大胜 关长 江大桥 钻孔桩 高性能 混凝 土配合 比在施 工 中不 断进 行优 化的应 用 实践 并对 配合 比优 化 所产 生的技 术 经 济 社会 和环 境效 益进 行分 析 关键词 钻孔 灌注桩 高性 能 混凝 土 配合 比 优化 效 益 中 图分类号 TU5 2 8 3 l 文献标 志 码 A M i x Pr 0 p 0 r t i 0 ni ng Opt i m i z a t i o n o f Hi g h Pe r f o r m a n c e Co n c r e t e f o r B o r e d P i l e s o f Da s h e n g g u a n Ch a n g j i a n g Ri v e r B r i d g e i n Na n j i n g LU Sh e n mi ng Th e 4 t h En g i n e e r i n g C o Lt d Ch i n a Z h o n g t i e Ma j o r Br i d g e En g i n e e r i n g Gr o u p Na n j i n g 2 1 0 0 3 1 Ch i n a Abs t r a c t Thi s p a p e r pr e s e n t s t he c o ns t a nt op t i mi z a t i on of t he m i x pr o p or t i o ni ng of hi g h p e r f o r ma n c e c o n c r e t e f o r b o r e d p i l e s o f Na n j i n g Da s h e n g g u a n Ch a n g j i a n g Ri v e r Br i d g e o n Be i j i n g Sh a ng ha i H i g h Sp e e d Ra i l wa y i n t he c o ns t r u c t i o n pr o c e s s a n d a l s o a n a l y z e s t he t e c hn i c a l e c o n o m i c s o c i a l a n d e n v i r o nme nt a l be n e f i t s yi e l d i n g f r o m t he op t i mi z a t i on of t he m i x pr o po r t i o n i ng Ke y wo r d s bo r e d p i l e h i gh pe r f or ma nc e c on c r e t e mi x p r op o r t i o ni n g op t i mi z a t i o n be ne f i t 1 前 言 京 沪 高 速 铁 路 南 京 大 胜 关 长 江 大 桥 全 长 约 9 2 7 3 k m 混 凝 土 1 2 2 5万m 其 中钻 孔 桩 2 3 5 5 根 设 计全 部 采 用 大 直径 超 长 摩 擦 桩 混 凝 土 约 5 5 万m 6 8号 主墩 均采 用 4 6根 2 8 m 的超 大孔 径钻孔桩E 桩长 1 0 7 1 1 2 m 混凝土灌注要求高 难 度大 大 桥采用 1 0 0年 设计 基 准期 为保 证 混 凝 土 结 构 的耐 久性 工程 采 取 以 高性 能 混 凝 土 技术 为核 心 的综合 耐久 性技 术 方 案 高性 能 混 凝 土 是 近年 来 混凝 土技 术发展 的 主要方 向 故有 2 1世 纪混 凝 土 之称 j 铁 道 部 为 了 保 证 客 运 专 线 混 凝 土 的耐 久 性 经济性 和适 用性 在客 运专 线统 一采 用高 性能混 凝 土 2钻 孔桩 混凝 土 的原 材 料 为使 钻 孔 桩混 凝 土 质量 达 到 预 期 目标 选 用 的 原材 料种 类及 主要 品质 要求 如下 1 水 泥 安 徽 白 马 山 海 螺 P O 4 2 5低 碱 水 泥 细度 要求 2 1 0 2 砂 江西赣江中砂 细度模数在 2 4 2 8 之 间 3 石 子 安徽 巢湖 碎石 颗 粒 级配 为 两级 配组 成 的 5 2 5 mm 连 续粒 级 松散 容重 1 5 5 0 k N m 压碎 指标 8 4 水 长江 水 5 粉煤 灰 一级 粉 煤 灰 细度 在 1 2 之 内 烧 失量 小 于 5 6 外 加剂 聚羧 酸 系高 效减 水 剂 具有 减 水率 高 缓凝 保坍 性 能好等 特性 含气量 不小 于 3 收稿 日期 2 0 0 8 1 1 2 0 作者简介 吕慎 明 1 9 7 1 男 高级工程师 1 9 9 3年毕业于南京林业大学道路桥梁专业 获学 士学位 1 v s m5 2 0 1 6 3 c o rn 南京大胜关长江大桥钻孔桩高性能混凝土配合比的优化 吕慎 明 5 3钻孔桩 混凝 土配合 比优化 设计 的 3个 阶段 混凝 土配合 比的设 计 调 整 优 化是一 项贯 穿整 个施 工过程 不断进 行 的重要工 作 结 合现 场钻 孑 L 桩 施 工进程在 不 同阶段 的不 同施 工 条 件 本桥 钻 孑 L 桩 混凝 土配 合 比优 化设计 分为 3个 阶段 3 1 前期 主墩 渡洪期 本 工程 刚 一开 工就 面临严 峻 的 主墩 渡洪 问题 渡 洪期 问 的钻 孔 桩 设 计 强 度 等 级 由原设 计 要 求 的 C 3 O提高 到 C 3 5 加 上 原 材 料 按 招标 程 序 确 定 得 比 较晚 材料质量 的稳定性 适应 性 尚无法 完 全把 握 因 此这一阶段的配合 比设计在指导思想上趋向保守 经过 一 系列 的试 验 及 筛 选 确 定 配 合 比 方 案 1 主要 参 数 为 胶 凝 材 料 4 5 0 k g m 粉 煤 灰 掺 量 3 O 水 泥 3 1 5 k g m 粉 煤 灰 1 3 5 k g m 水 胶 比 0 3 8 砂 率 4 2 oA 外 加剂 J M P C A 掺量 0 8 3 2 主桥基 础施工 期 渡洪期 结 束后 原 材 料 的供 应质 量 得 到 了稳定 控制 混凝 土灌注程 序也 E l 趋成 熟 通 过试验 取得 了 大量 前一个 阶段 混 凝 土 强 度 及 耐 久 性 指 标 统计 数 据 同时 铁 道部颁 布 的铁 建 设 2 o o 6 1 4 1号文 中取 消 了弓 1 用 铁路混 凝 土与 砌 体工 程 施 工质 量 验 收标 准 T B 1 0 4 2 4 2 0 0 3 中第 9 3 6条 即水 下混 凝 土水 泥用量 不得小 于 3 0 0 k g m 的规定 为进 一步 优化配合比提供了依据 经 过 大量 的试 验 研究 确 定 了配 合 比的优化 方 案 方 案 2 为 胶 凝 材 料 4 0 0 k g m 粉 煤 灰 掺 量 4 0 水 泥 2 4 0 k g m 粉 煤 灰 1 6 0 k g m 水 胶 比 0 3 6 砂率 4 4 外加剂 J M P C A 掺量 0 8 3 3引桥 基础施 工期 水中主桥基础钻孔桩施工基本结束后 钻孔桩 施工 重点 逐步转 移到岸 上 引桥 施 工条件 较好 施 工 难度 相对 降低 结合工 序 的转 换 对 钻孔桩 混凝 土配 合 比再 次进 行 了优化 优化 后 的方 案 方 案 3 为胶凝 材料 4 0 0 k g m 粉煤灰 掺量 4 5 水 泥 2 2 0 k g m 粉 煤灰 1 8 0 k g m 水 胶 比 0 3 5 砂 率 4 4 外 加 剂 NO F AS 掺量 0 7 4 3个 混凝 土配合 比技 术指标 的 比较 及分析 3 个 混凝 土配合 比主要 技术 指标 的 比较见 表 1 由表 1 可 以看 出如下变 化 1 配合 比要素的变化 水泥用量大幅降低 粉煤 灰掺量 大 幅提高 单 位用水 量逐 步降低 水胶 比 略有降低 外加剂掺量逐步降低 2 技术 指标 的变化 混 凝 土工 作 性能 逐步 提 高 5 6 d抗 压 强 度 仅 略 有 降低 抗 氯 离 子 渗 透性 大 幅提 高 水化 热大 幅降低 5 3个 混凝土 配合 比经济指 标 的比较及 分析 3个混凝土配合比经济指标的 比较见表 2 由 表 2可 以看 出 优化 后 的 2个 方案 每 立 方米 混凝 土 成本分 别 降低 1 8 7 5元 及 2 6 8 5元 产 生 的效 益 十 分 惊人 以方 案 2生产 钻孔桩 混凝 土 1 5万m 方案 3 生产钻孔桩混 凝土 3 O万m3 计算 全桥 仅钻孔 桩配 合 比优化产生 的直接经济效 益就达 到 1 0 8 6 8万元 6社 会和环境 效益 分析 以上述优化方案计算 全桥钻孔桩混凝土共计 减少 水 泥用量 约 4万t 消耗 粉煤 灰约 9万t 据保 守测算 每生 产 1 t 水 泥熟 料要排 放 1 t 二 表 1 钻孔桩混凝土配合比技术指标 聊 8 0 6 如 捣 H O 0 O 0 O 5 毖 弛 6 2 8 3 3 2 0 5 5 O O 0 r 0 O 0 1 2 3 6 桥梁建设 2 0 0 9年第 1期 氧化碳 0 7 4 k g二氧 化 硫 1 3 o k g粉 尘 同时 消 耗 大量资源与能源 而每吨粉煤灰要侵 占土地 l 0 m 污染水资源 1 0 0 m 甚至更多 降低混凝 土中的水 泥用 量 更 多地利 用粉 煤灰 作为掺 和 料 对 直接 减少 污染和温室气体排放 减少二次 污染 节省资源 能 源与改善环境有着非常重要 的意义 因此 可 以说 高 性 能混 凝 土 配 合 比的优 化所 产 生的社会和环境效益是无法用简单的数据估量 的 7结 语 高性 能混凝 土 的推广 研究 及混凝 土配合 比的优 化 设计 不仅 直接关 系到 工程 质量及 工程 经济 效益 而且具 有深 远 的社 会 和 环境 保 护 意 义 因此 要求 每 一 个工 程 管理人 员 工 程 技 术 人 员及 科 技 研 究人 员 必须 予以高 度 关 注 以 高 度 的社 会 责 任 感 精 益 求 精 不遗余力地做好这项工作 为实现我 国可持续发 展战 略做 出 自己应 有 的贡献 参 考 文 献 1 宋伟 俊 文武松 连泽 平 等 南 京大胜 关长江 大桥 主 墩深水基础施 工技术 E J 3 桥 梁建 设 2 0 0 8 4 1 5 1 9 2 吴中伟 高性能混凝 土 HP C 的发展 趋势 与问题 J 建筑 技术 1 9 9 8 1 8 1 3 I l mI l l l l I m m l m 1 I m m m m ml l m l l l l 上接 第 3页 m h水上混凝土工厂供应 采用 2台 B I z 2 1型布 料 机 布料 垂 直 导 管 拔 球 法 进 行 水 下 混 凝 土 浇 注 每 根导 管拔 球前 混 凝 土 储 料 量 不 得 少 于 1 0 m 含 漏 斗 内储量 以保证 首 批 混 凝 土 浇 注后 导管 埋 深 在 0 8 m 以上 在 正常 浇 注过 程 中 导管 埋深 控 制 在 1 5 IT I 左 右 封底混 凝 土浇注 过程 中及 时对浇 注 区域 的混凝 土面进行测量 并绘制混凝土标高曲线示意 图 待 混凝 土面标 高全 部 达 到设 计 要 求 后 进 行 下 一 个 区 的混 凝土 浇注 4封底 施工 技术措 施 1 每 根导管 的首批混 凝 土 的坍 落度 宜控 制 在 1 6 0 1 8 0 mm 以避 免 因落下 的混 凝 土 不 能 形 成 一 定 的坡 率而埋 不住 导管 底 口 首 批混凝 土 的需要 量 可近 似 为 V一 1 3 7 R h 一 9 4 2 m 取 为 1 0 m 式 中 R 为 圆锥 体 坡 率 为 i的扩 散 半 径 从 管 中心 起 取 R一3 0 m 为 导 管底 口处 混凝 土 埋 高 取 一 1 0 m 2 每个 仓 按从 两 边 到 中 间 的拔 球 顺 序 依 次 拔球浇注封底混凝土 拔球后 应保证导管埋深大 于 0 8 m 3 为保证 导管 有一 定埋 深 混 凝 土灌 注 时 一 般不 随意 提升导 管 即使需 要 提升 每次 提升 的高 度 都 严格 控制 在 3 0 c m 以 内 4 混凝 土 浇 注 时 应 尽 量 保 证 同一 个 仓 内混 凝土 面均 匀 整 体 上 升 当接 近设 计 标 高 时 加 大 观 测频 率 避 免混 凝土 面起伏 过 大 临近 结束 时 全 面 复测 混凝 土 面标高 对混 凝 土 面 偏 低 的点 重新 补 料 至设计标高 保证混凝土面高差不大于 1 0 c r