地下线整体道床混凝土泵送施工难点分析与控制

地下线整体道床混凝土泵送施工难点分析与控制
张希海;付强新
【摘要】通过对影响地铁地下线整体道床混凝土泵送施工的难点问题原因的分析,如混凝土坍落度损失大,泵送施工中堵管、爆管等问题,提出对应的解决办法.并通过严密的组织和科学的施工方法,及时解决了施工中出现的问题,保证了地下线整体道床混凝土施工质量.
【期刊名称】《铁道标准设计》
【年(卷),期】2008(000)007
【总页数】3页(P44-46)
【关键词】地铁;整体道床;混凝土;泵送;施工
【作者】张希海;付强新
【作者单位】中国中铁一局集团新运工程有限公司,陕西咸阳,712000;中国中铁一局集团新运工程有限公司,陕西咸阳,712000
【正文语种】中文
【中图分类】U231
1 概述
在地铁及城轨的地下线中，轨下基础基本采用钢筋混凝土整体道床结构，由于地下线一般穿越城市中心及繁华地段，受周围环境的制约，往往施工场地狭窄且很少设置竖井，除了预留的用于铺轨基地施工的竖井外，如有竖井几何尺寸也狭小，间距
也较远，无法满足大量混凝土运输、浇筑的需要；特别是近年来为了满足减振需要而采用的钢弹簧浮置板道床及整体道床道岔的施工，由于施工地段比较分散，工序复杂，需要连续浇筑混凝土，施工周期较长。

为了保证总体施工进度的要求，一般均需要提前预铺施工，而混凝土的运输及浇筑便成为制约施工的关键因素。

泵送混凝土由于具备适用于工地狭窄和有障碍物的施工现场，且其具有施工效率高、劳动力省、保证连续施工的优点，成为以上地段整体道床混凝土浇筑施工的首选方法。

但是，在混凝土泵送的连续浇筑过程中，如果配料和操作不当，则常常出现混凝土坍落度损失大、混凝土泌水及离析、输送管堵塞或输送管爆裂等质量问题或事故，不仅延误混凝土浇筑工期和混凝土浇筑质量，严重的可能造成无法挽回的质量事故，甚至还可能造成人员伤亡。

笔者针对北京地铁10号线地下整体道床施工，详细分析混凝土泵送施工中出现问题的原因，并提出处理对策。

2 泵送混凝土坍落度损失大
混凝土坍落度损失率，根据工程条件的不同有很大的差别，对于地铁整体道床混凝土泵送施工而言，由于其施工方法、位置及环境的特殊性，综合起来影响最大的因素是停放时间、气温、外加剂及其掺入方式。

2.1 停放时间的影响
泵送混凝土的配合比及坍落度应根据混凝土原材料、混凝土运输距离、高度、混
凝土泵与混凝土输送管径、气温等及有关规定选用，必要时，应通过试泵来确定。

混凝土运送的路线、时间段、每台混凝土泵所需配备的混凝土搅拌运输车台数都应根据相关规定认真测算，运输延续时间应满足规范的要求，尽量压缩运输车辆的运行及等待时间，做到连续泵送、随到随泵；如确实运输延续时间延长的情况下，可考虑适当增大混凝土坍落度。

2.2 外加剂的影响
加入泵送混凝土的外加剂一般为高效减水剂，但高效减水剂与水泥有相容性的问题，
所以应选择合适种类的水泥。

一般而言，高效减水剂对防止絮凝及水泥颗粒分散很有效，但加入高效减水剂的流态混凝土其坍落度损失的速率大，而且坍落度损失主要在搅拌后30 min到60 min内，所以对掺有高效减水剂的流态混凝土要严格控制灌注时间，以减少因坍落度损失带来的麻烦。

同时，高效减水剂的掺入宜采用后掺法，这样坍落度相对同时掺加的损失要小。

2.3 气温对坍落度损失的影响
气温升高，一方面水泥的的水化反应加快，坍落度损失增大；另一方面，升温后引起的水分蒸发增大，也将导致坍落度的损失。

温度对坍落度的影响见表1。

表1 混凝土坍落度经时损失值气温/℃掺粉煤灰和木钙经时1h的坍落度损失
/mm10～205～2520～3025～3530～3535～50
表1说明，气温升高坍落度经时损失增大，因此，夏季高气温施工时，除用湿草
袋等遮盖输送管，避免阳光照射外，可适当增大混凝土坍落度。

3 泵送混凝土施工中堵管、爆管
3.1 输送设备及操作问题
输送设备主要包括泵机和配管。

泵机的选择应适合混凝土工程特点、要求的最大输送距离、最大输送量及混凝土浇筑计划要求。

泵机选择不当时，压力达不到要求，过大过小都有造成堵管的可能。

而混凝土输送管应根据工程和施工场地特点、混凝土浇筑方案进行配管。

输送管使用中反复疲劳受力，达到一定寿命后，可引起爆管。

另外输送管使用后，如未及时用水及空气清洗干净，管中所余混凝土凝固后在下次使用时，必然增大管壁的摩阻力，造成应力集中，这也是导致堵管和爆管的原因之一。

此外布管不当，开始泵送时又未试机，也易造成堵管。

使用中如不能连续泵送、泵送中断时间超过混凝土初凝时间，也会导致堵管。

3.2 混凝土组成材料及配合比
(1)水泥品种和用量
在泵送混凝土中，水泥砂浆起到润滑输送管道和传递压力的作用，所以在泵送混凝土中，水泥用量非常重要，水泥用量过少，混凝土的和易性差，泵送阻力大，泵和输送管的磨损也加剧，容易产生堵管。

水泥用量过多，混凝土的黏性加大，也会增大泵送阻力，为此应在保证混凝土设计强度和顺利泵送的前提下，尽量减少水泥用量，《混凝土泵送施工技术规程》(JGJ/T10—95)(以下简称《规程》)规定合适的
可泵性要求的最小水泥用量为300 kg/m3。

水泥品种对混凝土可泵性有一定的影响，一般应选择硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥为宜，并均应符合相应的水泥标准的规定。

(2) 骨料的最大粒径与级配
粗骨料最大粒径的选择应适合工程和配管要求。

粗骨料最大粒径与输送管径之比：泵送高度在50 m以下时，碎石不宜大于1∶3，卵石不宜大于1∶2.5；泵送高度
在50～100 m时，宜在1∶3～1∶4；泵送高度在100 m以上时，宜在1∶4～1∶5。

通常100 mm的管径，粗骨料卵石的最大粒径为40 mm，125 mm的管
径最大粒径为50 mm，150 mm的管径最大粒径为55 mm，管径为200 mm时最大粒径为70 mm。

碎石比卵石小10 mm。

使用挤压泵时，河卵石的最大粒径
为40 mm。

骨料的级配不仅影响混凝土硬化后的性能，同时也会影响和易性。

因此，应根据推荐的泵送混凝土骨料级配曲线选择最佳级配。

(3) 砂率
砂率过小时，泵送混凝土易在输送管弯管和锥形管位置堵塞。

为此，泵送混凝土与普通混凝土相比，宜适当提高砂率，以适应管道输送的需要。

《规程》规定砂率宜控制在38%～45%，应视具体情况而定。

但砂率过高时，不仅会降低和易性，同时，也会影响混凝土硬化性能。

因此，应在满足可泵性的情况下尽量降低砂率。

(4) 外加剂
泵送混凝土要有高的流动性必须加入外加剂，通常宜选择加入木质素磺酸钙减水剂等。

加入木钙类外加剂，通常可增加混凝土的流动性，延缓水泥凝结时间，因而不仅利于混凝土的泵送，还可降低大面积混凝土水化热、减少温度应力、避免温度裂缝。

(5) 掺和料
加入泵送混凝土中的掺和料主要为粉煤灰。

粉煤灰中含有小颗粒的实心微球和空心的玻璃球，掺入混凝土中起到润滑的作用，可以改善混凝土拌和物的和易性，大大提高混凝土的流动性，有利于泵送。

但掺量必须由实验确定，过多不利于混凝土强度。

如加入其他掺和料时，应不引起混凝土速凝，否则也会引起堵管。

3.3 环境温度的影响
环境温度过高过低都会影响泵送性能。

夏季气温偏高，混凝土受风吹日晒，混凝土拌和物水化反应加快，并随时间的延长而愈来愈干稠，也将造成坍落度不同程度的损失，因此除用湿草袋等遮盖输送管，避免阳光照射外，可适当增大混凝土坍落度。

在大气温度为30 ℃以上时，可采用下式计算混凝土拌和物出机坍落度
Tg=TcX-2(1+K)
其中，Tg为坍落度；Tc为出机坍落度；X为出机后时间；K为水泥品种差异系数。

严寒季节施工时，若混凝土受冻也会导致堵管和爆管，此时，应用保温材料包裹输送管，防止管内混凝土受冻，并保证混凝土的出罐温度。

综合以上的因素，要避免堵管、爆管，必须在施工中选择合适的骨料粒径、砂率、水泥、外加剂和施工设备，并制定合理的施工方案，组织施工。

4 泵送混凝土的离析与泌水
和易性好的泵送混凝土在管中的流动为柱塞式流动，此时，混凝土与管壁之间有一层起润滑作用的砂浆层。

在混凝土泵的推动下，当泵的压力超过管壁与砂浆层之间的摩阻力时，混凝土即向前移，而该半径以内的混凝土拌和物以等速随之移动，像
固体似的向前运动。

但混凝土出现泌水时，水浮到上面，以致造成水先流动，骨料与砂浆分离，其后果不仅影响顺利泵送，而且会形成粗骨料分层，引起堵塞，同时也会引起混凝土质量不均匀。

泵送混凝土较普通混凝土易于发生离析与泌水，其原因，一方面与泵送混凝土的组成材料及配合比有关，如泵送混凝土一般用水量大，外加剂掺量大；另一方面与泵送混凝土的施工工艺有关，如长距离、高空或深井输送都易引起离析。

避免离析，减少泌水除选择合适的组成材料和配合比以外，选择合适的输送设备及施工工艺也是必要的。

泵送混凝土的施工是一项综合技术，混凝土自原材料进场至泵送入模的全部过程涉及到许多工种、工序、技术、设备，其中任何一个环节技术不过硬或配合不协调，都可能引起上述质量问题。

因此泵送混凝土施工，应严密组织，施工现场应有统一的指挥和调度。

混凝土泵与输送管连通后，应按混凝土泵使用说明书的规定全面检查，符合要求后，方可进行空运转。

一般还应泵水检查，确认混凝土泵和输送管无异物后，再泵送1∶2的水泥砂浆，以润滑管壁。

泵送时，如出现压力升高且不稳定，不得强行泵送，应立即查明原因，采取措施排除。

当输送管堵塞时，可采取下述排除方法：重复进行反泵和正泵，逐步吸出混凝土至料斗中，重新搅拌后再泵送；用木槌敲击查明堵塞部位，将混凝土击松后，重复进行反泵和正泵，排除堵塞；用上述方法无效时，应将混凝土卸压后，拆除堵塞部位输送管，排除堵塞物。

施工中同时应严格检测坍落度损失、泌水率等指标，不合要求应及时调整。

5 结语
混凝土的泵送施工直接影响着地下线整体道床的质量及进度，特别是对混凝土浇筑连续性有着严格要求的钢弹簧浮置板道床，更是施工的关键控制环节。

我单位在地铁10号线整体道床泵送混凝土施工中，严格控制混凝土的配合比，坍落度、砂率、
骨料最大粒径与级配等重要指标，并选用合适的输送泵，通过严密的组织及科学的施工方法，消除了施工中出现的问题，保证了整体道床的浇筑质量。

参考文献：
[1]JGJ/T 10—95，混凝土泵送施工技术规程[S].。