青藏鐵路風火山隧道高性能泵送混凝土的試驗研究

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鐵　道　建　筑RailwayEngineering

December,2004

文章編號:100321995(2004)1220030204

青藏鐵路風火山隧道高性能泵送混凝土的試驗研究

谷煉平,李培安,于治海

(中鐵二十局集團,陜西咸陽　712000)

摘要:風火山隧道的施工和使用都處在負溫以下,需研究出適于負溫下施工的高性能混凝土,文章詳細

介紹低溫早強高性能混凝土試驗中材料的選擇、配合比的優(yōu)化、施工參數(shù)選定及施工的質(zhì)量控制。關鍵詞:低溫早強　高性能混凝土　試配試驗　施工質(zhì)量中圖分類號:TU528131;U455191　文獻標識碼:B

212　原材料選擇

(1)水泥。選用3215R以上的低堿普通硅酸鹽水

1　工程概況

風火山隧道全長1338m,軌頂標高海拔4908139m,處于高原冰雪型氣候區(qū),其特征是干燥、急風、暴雪、雷電等變化無常,常年平均氣溫在-6℃以下,年平均地溫為-115℃～-410℃。地質(zhì)巖層復雜,集飽冰凍土、富冰凍土、裂隙冰、泥砂巖于一體,施工基本是在負溫下進行的,是在低溫下使用,凝土施工的研究。

泥或硅酸鹽水泥,主要技術指標見表2。

(2)細骨料。>218秀水河河砂,主3。

(3),不得含有冰、雪等3,主要技術指標見表4。(3065處右側(cè)泉水,其指5。

表2　水泥主要技術指標

指　　標標準允許值實

測值

祁連山大通河

細度標準稠度Π%≤10315410

26132615

2　211　復合外加劑的選擇

用水量

安定性

初凝

必須合格合格合格

≥45min

終凝≤10h

抗折

抗壓

≥515≥3215813813

43154218

凝結(jié)時www.lotusphilosophies.com間28d強度ΠMPa

試驗中選取的復合外加劑試配試驗及其性能檢驗見表1。復合外加劑是由鐵道科學研究院研制的、適

用于青藏鐵路沿線不同環(huán)境氣候條件下和各種結(jié)構部位及類型的系列混凝土外加劑,在規(guī)定負溫條件下混凝土7d、14d、28d的抗壓強度比同期基準混凝土分別提高20%～40%、30%～40%、25%～35%。當氣溫>-5℃時,摻復合外加劑為Ⅰ型;當氣溫在-5℃～-10℃時,摻復合外加劑為Ⅱ型;當氣溫在-10℃～-15℃時,摻復合外加劑為Ⅲ型。

表1　復合外加劑性能

性能外加劑

凝結(jié)時間差

減水泌水含氣Πmin率率比量

Π%Π%Π%初凝終凝

000

412415414

+20+40+40

1h36min3h30min1h45min3h50min

表3　細骨料主要技術指標

指　標標準值實測值315

含泥泥塊堅固云母氯化硫化輕物

細度

量含量性含量物含量物含量質(zhì)含量堿活性模數(shù)

Π%Π%Π%Π%Π%Π%Π%

≤310

018

118

015

01004

≤110

015

≤011活性

骨料

表4　碎石主要技術指標

抗壓強度比

Π%

指　標標準值實測值

含泥量Π%≤110

016

泥塊含堅固性針片狀顆粒量Π%≤0125

壓碎指標Π%≤910

510～716

堿活性≤011無

Π%≤810

210

總含量Π%≤1010

911～512

-7d28d

-7d-7d

+28d+56d115123120

132129129

復合外加劑1918復合外加劑2010復合外加劑1815

+502613Π-5℃102+432315Π-10110+432019Π-15126

表5　水質(zhì)主要技術指標

不溶物

指　標

(mgΠΠL)標準值

注:-7d+28d系指在負溫下養(yǎng)護7d后轉(zhuǎn)入標準條件下再養(yǎng)護28

d;-5℃時的抗壓強度比是指在規(guī)定負溫條件下7d的抗壓強度與同期

基準混凝土抗壓強度的比。

可溶物

(mgΠΠL)

SO4

(mgΠΠL)

pH值5～9

2004年第12期青藏鐵路風火山隧道高性能泵送混凝土的試驗研究　　　　　　31

213　配合比的優(yōu)化

低溫早強高性能混凝土的影響因素較為復雜,選

擇L9(3)正交表頭進行正交試驗,所擬因素水平見表6,試驗結(jié)果及分析見表7。

表6　L9(3)因素水平

分析正交試驗的結(jié)果可得出:①水膠比是影響混

凝土強度的主要因素,當WΠC膠≥0138時,強度達不到設計要求;②砂率對混凝土和易性有顯著影響,取值在41%～43%為最佳;③復合外加劑摻量對混凝土的坍落度和含氣量影響顯著,當摻量

經(jīng)過正交優(yōu)化設計試配后,初步確定了風火山隧道采用的混凝土配合比,見表8。

表8　混凝土配合比

強度等級

C30

水平

123

ABC

水膠比

013501380141

砂率Π%

404244

復合外加劑Ⅲ型摻量Π%

81012

水泥用量3

(kgΠΠm)

378～400

水膠比

砂率

Π%

復合外加劑摻量Π%

10～11

0135～013740～43

表7　L9(3)正交試驗與結(jié)果分析表

214　配合比試驗方法及養(yǎng)護條件

R28

因素

編號

坍落度Πmm

90185200155185205

水膠比砂率Π%摻量Π%空列

Q2010Q2011Q2012Q2013Q2014Q2015Q2016Q2017Q2018

01350135013501380138013801410141014115815518729410411413013461141104011510

40424440424440424413818517747412411411011421241154316211

810121012881013318218552319411413014431142184113118

1233123116016018020412412410012

Π%

319410410410319416410413

ΠMPa

381539153718281628142919

ΠMPa

45194710451340344414401339104111

根據(jù)《青藏鐵路高原多年凍土區(qū)隧道工程施工技

術細則》《、術條件》以及設計、,;試件成(設定溫度為

,養(yǎng)護7d后再轉(zhuǎn)入標養(yǎng)條件下養(yǎng),28

d,以作強度對比之用;另外還需制作混凝土抗凍融、抗?jié)B及護筋性等試件。215　混凝土拌合物性能試驗通過對優(yōu)化后配合比的試拌和拌合物性能的檢測,其結(jié)果見表9。

表9　混凝土拌合物性能

強度

等級

C30

坍落度極差分析

K1K2K3RK1K2K3RK1

影響規(guī)律:

11復合外加劑摻量影響最大,取1210%,坍落度最大;

21砂率有一定影響,取中間值最佳;

31空列最小,試驗結(jié)果合理。影響規(guī)律:

11摻量影響較大,不宜超過中值;

21水膠比有一定影響,不宜>0138;

31砂率有影響,取42最佳;41空列R稍大,試驗合理性欠佳。

水泥用量外加劑坍落度含氣量泌水率

和易性3

(kgΠmmΠ%Π%Πm)摻量Π%Π

387

175

413

良好

含

氣量極差分析

216　混凝土力學性能及強度發(fā)展規(guī)律

R28

極

差分析

K2K3R

4118影響規(guī)律:

11水膠比影響大;431921砂率影響不大;

31強度隨復合外加劑摻量的增大而明顯降低;4115

41空列R稍大,試驗合理性欠佳。214

共制作試件48組,按不同齡期進行強度試驗,其

結(jié)果見表10。通過分析可以發(fā)現(xiàn),在負溫條件下混凝土并沒有停止水化,水化仍以一定速度進行;混凝土強度發(fā)展規(guī)律表現(xiàn)為強度隨齡期增長明顯;從標準養(yǎng)護強度上,混凝土早強、增強效果好,有利于混凝土早期抗凍。

表10　混凝土強度試驗結(jié)果

強度等級

C30

混凝土抗壓強度ΠMPa

-3d515

(12)

-7d-14d-28d-56d1015(23)

1818(41)

2318(52)

2819(63)

7d3411(74)

28d4518(100)

-7d+28d3618(80)

注:①水泥為甘肅永登祁連山牌3215R級普通硅酸鹽水泥。②使用青藏公路里程3022處碎石場石子最大粒徑為40mm。③試驗機械拌制成型。④文章中涉及外加劑的摻量均為內(nèi)摻法。

注:-7d+28d系指在負溫下養(yǎng)護7d后轉(zhuǎn)入標準條件下再養(yǎng)護28

d;負溫控制在-13℃～-17℃;括號內(nèi)為達到28d強度百分比。

32鐵　道　建　筑December,2004

217　混凝土的長期耐久性能(4)混凝土施工設備。進出口各使用:1臺DXLZ21112AX型蒸汽鍋爐,布置暖氣片,對原材料進行預加

經(jīng)過對成型的試件進行長期耐久性的試驗,見表11。混凝土的各項耐久性指標均符合青藏鐵路耐久性

指標標準要求。

表11　混凝土長期耐久性能試驗結(jié)果

序號

指標名稱

抗凍相對動彈性模量PΠ%

熱;2臺JS500型強制式混凝土攪拌機和2套PLB1200

型自動計量配料機進行混凝土拌制;2臺TST26型6m軌行式混凝土攪拌運輸車水平運輸;2臺HBT60116175ZAG型混凝土輸送泵壓至模板臺車內(nèi);1

標準值

P≥60

大通河水泥實測值

6216

祁連山水泥實測值

6510314113

臺9m長軌行式襯砌臺車進行初期襯砌施工,2臺6m

長軌行式襯砌臺車進行二次襯砌施工。

(5)原材料的保溫及加熱。原材料根據(jù)氣溫不同進行調(diào)整。當氣溫低于-5℃時,使用蒸汽加熱水的預熱方法,當水溫超過60℃時,就先將骨料與水拌合,均勻后再加入水泥、外加劑等。當氣溫低于-10℃時,采用水與骨料同時加熱的方法。

(6)混凝土的攪拌�；炷恋陌柚平y(tǒng)一在拌合站集中進行,拌合站設置于暖棚內(nèi),采用2臺JS500型強制式混凝土攪拌機和2套PLB1200型自動計量配料機進行混凝土拌制,拌制的時間控制在210～215;,按,5%～6%。

2臺TST26。當氣候,在容器外套保溫罩,混凝土運輸至澆筑處的溫度與熱工計算的要求不相符時,及時采取措施進行調(diào)整,盡量減少混凝土的運輸和現(xiàn)場停留時間。根據(jù)含氣量的損失試驗,控制時間為30min。

(8)混凝土的澆筑�；炷恋臐仓捎�2臺HBT60116175ZAG型混凝土輸送泵壓至模板臺車內(nèi),利

性能

300次

強度損失率fcΠ%質(zhì)量損失率ωnΠ%

fc≤25

ωn≤5

S≥S12Q≤1000

2345678

抗?jié)B性能S

抗?jié)B透Cl-性能Q/C抗裂性能(裂縫寬度)δΠmm

-耐SO24腐蝕性能K

14mmΠ112MPa5390118011140133

27mmΠ112MPa8980103111170125

δ≤012

K≥018G≤0150

(kgΠ耐磨性能GΠm2)

護筋性能

抗堿—骨料反應性能εtΠ%

無銹蝕ε0110t≤

無銹蝕

0104

無銹蝕

0104

注:混凝土強度等級為C30,均評定為合格。

3　(1)凝土配合比為:水泥∶石∶水∶外加劑=1∶1199∶2175∶0139∶0111。復合外加劑摻量內(nèi)摻法為10%,外摻法為11%,塌落度為16～18cm。負溫控制在-13℃～-16℃內(nèi)養(yǎng)護時,R-3=516MPa,R-7=1015MPa,

R-7+28=4112MPa;負溫控制在-7℃～-10℃內(nèi)養(yǎng)護

時,R-3=614MPa,R-7=1116MPa,R-7+28=4312MPa;負溫控制在0℃～-5℃內(nèi)養(yǎng)護時,R-3=715MPa,R-7=1214MPa,R-7+28=4318MPa。

(2)動力設備。根據(jù)施工及生活用電總功率及發(fā)

用插入式振動器振搗密實,最后利用臺車上安裝的附

著式振動器振搗1min,一次成型。澆筑現(xiàn)場入模溫度控制在5℃～8℃。

(9)洞內(nèi)通風、供氧、保溫。風火山隧道地處高原,空氣稀薄,含氧量低,影響施工工作效率,洞內(nèi)施工要求環(huán)境溫度-5℃～5℃,為保證洞內(nèi)施工人員每分鐘

應有4m新鮮空氣,且空氣中氧含量≮19%,二氧化

碳≯015%,氮氧化合物濃度

20mΠh,氧氣純度達96%)連續(xù)供氧,洞內(nèi)的供氧方式采用管道彌散式結(jié)合移動氧吧車。在隧道進出口各掛一道棉帳門簾(預留通行口),以控制洞內(nèi)外熱量、氧量的交換。

(10)初襯混凝土的兩階段養(yǎng)護。在未拆模板之前主要采用洞內(nèi)控溫、保溫養(yǎng)護;脫模后噴涂一次養(yǎng)護液,采用洞內(nèi)控溫、保溫進行保溫養(yǎng)護,并及時監(jiān)測溫度變化以調(diào)節(jié)洞內(nèi)溫度,確�；炷恋臏囟仍谙陆档�

電機組的24h工作情況,進出口各配備2臺揚州英泰功率為250kW的250GF型移動式發(fā)電機組,1臺揚州華東功率為264kW的HDV325型移動式發(fā)電機組。根據(jù)用風量,進出口各配備3臺750HH型(空壓機公

稱容積流量2112mΠmin,發(fā)動機功率224kW)美國壽

力移動式空壓機,適用于高海拔、缺氧地區(qū)的隧道施工。

(3)通風設備。暖季進出口各使用1臺8821型軸

流通風機向隧道內(nèi)通風(風量1000mΠmin);寒季使用我單位研制的STDK2100型空氣加熱隧道通風機(風量

3880mΠmin)。

2004年第12期

鐵　道　建　筑RailwayEngineering

文章編號:100321995(2004)1220033203

兩種模式下的線路平面施工復測

李善軍

(中鐵二局第四工程公司,成都　610300)

摘要:設計單位向施工單位交樁時,或者交接中線樁,或者交接導線點。文章針對兩種交接模式,分別介

紹利用J2型全站儀進行施工復測的內(nèi)外業(yè)工作方法。關鍵詞:線路施工　施工測量　中線法　導線法中圖分類號:U212124　文獻標識碼:B　　施工單位中標一項線路工程后,首先要做的一項重要工作就是對所轄管段進行線路平面施工復測。復測目的是對設計單位所交樁點和線路資料進行現(xiàn)場核對,以保證施工放樣出來的中線符合設計要求。

以前設計單位交樁時,常將線路的交點、副交點、直線轉(zhuǎn)點、曲線五大樁和線路資料交給施工單位,施工單位復測時通常沿著設計單位所走線路對水平角和距離進行復核。線上,一旦開工肯定要被破壞,要依據(jù),需要不停地恢復,置六個護樁,,細部放線時還要置鏡在恢復的中樁上進行。這種傳統(tǒng)復測

方法不僅要浪費很多物力和時間、效率不高,而且細部放線的誤差也較大。

現(xiàn)在由于全站儀在施工單位的普及使用,使得利。,,施工時利用主,由于每次,所以測設精度不受影響。

中線樁的,簡稱中線法交樁復測;近年來不少設計單位習慣將控制線路的導線點和線路資料交給施工單位,對這種交樁方式的復測更簡單,簡稱導線法交樁復測。下面詳細闡述這兩種復測方法。

0℃以前能獲得抗凍所需的臨界強度。

4　高性能泵送混凝土的施工質(zhì)量控制

檢查拌制混凝土所用原材料的品種、規(guī)格和用量、每一工班至少2次;檢查混凝土在拌合站和澆筑地點的含氣量、泌水率、坍落度,每工作班至少2次;在每一工作班內(nèi),當配合比受外界影響有變動時,及時調(diào)整混凝土的施工配合比。在澆筑地點制作3組混凝土試件進行強度試驗,其中1組試件在標準養(yǎng)護條件下養(yǎng)護,1組放置在與結(jié)構物同條件下養(yǎng)護(最好放在易于受凍的部位);1組放置在與結(jié)構物同條件下養(yǎng)護7d后轉(zhuǎn)入標準養(yǎng)護條件下養(yǎng)護。檢驗抗?jié)B、抗凍等所用試件,應在與結(jié)構物同條件下養(yǎng)護28d后,再按標準養(yǎng)護條件養(yǎng)護28d后進行耐久性指標試驗。通過對強度試件及耐久性試件按《青藏鐵路高原多年凍土區(qū)混凝土耐久性技術條件》進行檢測均滿足要求,見表12。

強度等級

表12　混凝土強度及長期耐久性能試驗結(jié)果

強度實測值ΠMPa

融300次抗?jié)B

銹蝕強度損失質(zhì)量損失相對動彈標號作用率fcΠ%率WnΠ%性模量P(S≥12)

(Δfc≤25)(ΔWn≤5)(P≥60)無

211～514

115～314

慢凍法凍融300次

快凍法凍

C303614～5118≥75>12

5　結(jié)語