芯模振动工艺圆管涵干硬性混凝土施工

　　[摘要]本文以安徽省G42S上海至武汉高速公路无为至岳西段圆管涵施工为背景，根据安徽地区农田灌溉渠较多，确保在明年春季春灌工作到来之前完成圆管涵施工，让耕地能够顺利灌溉，确保春耕工作能够顺利完成，路基施工能够有条有序的施工。

　　[关键词]芯模振动;干硬性混泥土

　　1工程简介

　　岳武高速公路东延线全长179.5公里，经过燕桥镇南，红庙镇以北，沿巢湖南侧路线，在庐江高速铁路北侧下穿合安客运专线。马堰枢纽与合安高速公路相连(该区域长71.4公里);它将与合安高速公路改道为8车道，并将在桐城市南部交界处重建并改建为西部(重建段长44.1公里);经桐城市范岗镇、新渡镇至青草镇，设置青草枢纽接安庆支线，继续向西进入潜山县源潭镇，穿过大沙河，穿过槎水镇，毛尖山乡到岳西县，最后是岳西北交汇处，再到户武高速公路(G42S)的岳西至武汉段(该段长64公里)。

　　2施工准备

　　2.1场地选择

　　圆管涵场地是租用怀宁县月山镇恒凯建材有限公司的预制场地，该场地已经完成场地平整、硬化和水、电线路的布设，道路宽阔、交通便利。

　　2.2原材料选用

　　水泥：怀宁海螺水泥有限公司生产的海螺牌P.042.5级水泥。细骨料(砂子)：太湖牛镇天河砂场产0~5mm砂，储存量大，颗粒清洁，采样的细度模数和级配合格。粗骨料(碎石)：冬至县石强石材厂生产的碎石5~10mm、10~20mm级配碎石，石材坚硬，洁净，无碎屑，经取样试验合格。钢材：马鞍山钢材有限公司的钢筋，经取样试验合格。拌和用水：采用怀宁县月山镇自来水公司的自来水，经取样试验合格。

　　2.3混凝土配合比设计

　　涵管采用C30干硬性砼配合比：水泥：砂：碎石(10~20mm)：碎石(5~10mm)：水=362：754：792：340：152，混凝土配合比只有在监理工程师批准后才能使用。

　　2.4机械设备配备、芯模振动设备采购和模板制作

　　龙门吊1台15T、龙门吊2台10T、10KW管焊机1台、16KW芯模振动机2台、底托60套、发电机组100千瓦1台、钢筋调直机1台、JS750拌合机1台、Z50装载机1台、120T电子汽车衡1台。

　　模板刚度要满足要求，接缝应严紧、密合，防止振捣砼时发生漏浆现象。模板安装要牢靠，每次拆模后要清理干净，以备下一周期使用，并定期校整模板，防止模板变形影响构件质量。芯模振动设备是厂家按照国家标准制作，并安装到项目施工场地。

　　2.5钢筋加工

　　根据设计要求按照圆管涵通用图用滚焊机加工出圆柱式钢筋笼，该工艺加工出的钢筋笼尺寸标准、焊接牢固。双层钢筋网之间设固定钢筋确保钢筋网不变形和有合格的保护层。

　　3制管工艺以及施工流程

　　3.1制管机械工作原理

　　工作原理：核心模具振动管制造过程是内模和外模垂直竖立在坑中的底托盘上。通过循环移动的布料装置将混凝土混合物倒入中间和外部管模具中。安装在内模中的高频振动器通过张紧连接环传递激振力，然后从内模传递到管模中的混凝土混合物。由于强烈的高频振动力，混凝土混合物液化并填充模型，同时排出空气并逐渐压实。

　　通常，当管子形成时，插座位于底部，插座位于顶部，底部托盘是由插座形成的模具，管子的上端设有固定插座，形状管体由振动和压实形成，专用插座用于压碎和推动插座板，使管座部分密集形成。插座板的形状为管座模具的形状，管体通过振动和压实形成，并且专用插座用于压碎插座板以使管座部分紧凑地形成。增加了主体的表面积，因此，心轴振动管工艺可以改善管的紧凑性和强度。根据芯模振动管制造过程的圆周高频振动成型原理，管子采用干硬混凝土成型，成型后立即脱模。

　　3.2制管工艺

　　安装底膜、吊运模具至基座、放置钢筋笼、喂料振实、顶口碾压成型、吊离基座(脱内模)、吊运脱模(外)、管壁刷水泥浆和抹面(主要处理管壁划痕和气泡)、薄膜覆盖养生、吊运至存放区(第二天)。

　　4干硬性混凝土涵管施工要点、养护和存放

　　4.1原材料

　　严格控制原材料的质量，因此材料要求供应商提供质量保证，并且必须根据规格检查骨料中的泥浆含量，分级和有害物质。检试水泥的细度，凝结时间，稳定性和砂浆强度。

　　4.2混凝土搅拌

　　通过强制式搅拌机搅拌混凝土，搅拌系统必须配备有电子秤的配料机。在使用配料机之前，应根据配合比要求精确校准总量的校准，严格控制搅拌时间不少于2分钟。

　　4.3混凝土运输

　　混凝土搅拌站靠近制管设备，采用运输带运输混凝土，首次使用前，必须清理干净，并用适量的水湿润运输带以及储料仓，尽量避免水分损失。每天工作结束后要清理干净运输带以及储料仓。

　　4.4混凝土养护

　　管节成型脱模后薄膜覆盖加上自动喷淋洒水养生，吊运至存放区后洒水带膜存放养生，并制定养护制度，安排专人负责。

　　4.5砼施工

　　芯模振动施工采用干硬性混凝土，水灰比为0.41，施工时应控制好砼维勃稠度，严格控制在20~25s。浇筑砼时人工控制喂料机，喂料必须均匀、适量，过量、欠量易使振动不实影响砼质量。芯模振动停机后对成品进行细致的检查，对存在蜂窝麻面的部位要及时进行处理。

　　4.6涵管存放

　　吊装时应采用龙门吊配备专业吊具，要轻吊轻放，防止碰撞造成涵管成品混泥土损伤，运至存放区，存放前应按照生产日期的先后顺序，对存涵管统一编号，存放的顺序按照日期进行统一存放。存放前是应先把存放涵管场地整平，表层铺上3-5cm细砂，保证涵管在放置后不会因涵管自身原因发生滚动，存放场地周围布置喷淋养护管道，对存放存的成品进行洒水养护。

　　5存在的问题以及解决方法

　　5.1外观麻面、气泡的原因分析

　　(1)干硬性水泥混凝土的原因：由于圆管涵使用的干硬性水泥混凝土，本身就水灰比小，水泥浆少，气泡不宜排出，容易出现麻面和气泡。

　　(2)施工工艺的原因：芯模振动工艺存在气泡很难排出来，成型后立即脱去内外模，芯模和外膜与管壁之间产生摩擦，导致管子内外壁易出现粗糙拉痕。需要增加一道工序对内外管壁进行刷水泥浆和抹面处理，这样能有效的解决脱模板过程中模板和管壁之间产生的划痕及施工过程中管壁表面存在的气泡，能保证圆管涵混凝土表面的光洁的要求，这样看起来就达到高速公路要求，做到内实外美。

　　(3)管子内外壁表面有气泡、麻面的原因：钢模内外壁有残留的混凝土干浆。预防方法是：预制管节拆模后，将钢模内外壁上用钢丝刷、清洁球清理干净，并均匀涂刷一层隔离剂。定型钢模的接口不严密，混凝土跑浆。预防方法是：在钢模接口处加用柔性材料，钢模板组装时将螺栓旋紧，保障接口严密无缝隙。混泥土运输过程中水分损失过大，混泥土过干造成。预防方法是严格控制混泥土水灰比，缩短运输距离，极少水分流失。

　　5.2成形管节内壁表层出现收缩裂纹

　　成形后管节内外壁出现收缩裂纹主要原因有两种：第一种是生产时操作不当管壁达到密实状态后，没有经过缓慢降速而直接停机。严格按照操作规程施工，并注意逐渐降速即可解决。第二种是自动喷淋养护阶段养护未跟上，混凝土表面温度突然升高，至使混凝土产生收缩应力而形成。预防方法：应安排专人负责自动喷淋养护，确保每个圆管涵都能养护到位。

　　5.2.1试验处理方法

　　对配合比进行调整：砂宜采用中砂(细度模数靠近下限)，砂率从38%到48%进行调整，之间对每一个砂率均做三个涵管进行了对比，从中发现砂率小，气泡、麻面较多;砂率过大，涵管上口容易出现环向裂缝，质量保证不了。细砂做的涵管也容易出现环向裂缝。由试验得出44%的砂率较其他砂率较好，混合料干湿经试验得出7.2的含水量较好。

　　5.2.2现场处理方法

　　(1)现场对喂料振实时间控制调整喂料时间分别进行环形布料高度20cm/min、17cm/min、14cm/min、10cm/min的喂料振实试验，圆管的表面稍有变化，考虑到进一步延长进料时间，芯模振动管工艺的工作效率将会丧失。此方法不符合施工，不做考虑。

　　(2)现场对芯模振频进行调整调整芯模振频频率分别进行1号频率(一阶段2800次/min、二阶段3000次/min、三阶段3200次/min)、2号频率(一阶段2900次/min、二阶段3200次/min、三阶段3300次/min)、3号频率(一阶段3000次/min、二阶段3300次/min、三阶段3400次/min)的振频试验，经多次试验振频在(一阶段2900次/min、二阶段3200次/min、三阶段3300次/min)为最佳。

　　(3)调整顶口碾压时间分别进行2分钟、3分钟、4分钟碾压试验，发现碾压时间过长顶口出现裂缝，对圆管外观影响较小，碾压时间在2分钟时整体外观最佳。从以上试验得出环形布料时间改变基本没有太大变化，芯模振频2号频率最佳，顶口碾压时间在2分钟最佳。

　　6结束语

　　经过多方了解，以及和厂家沟通，此工艺最佳改变外观方法是增加一道人工对管壁除划横刷水泥浆抹面工序，能让管壁光洁无气泡，有效改变外观，此生产工艺成熟，生产效率高，生产圆管质量好等优点。

　　参考文献

　　[1]JTJ/TF50-2011，公路桥涵施工技术规范[S].

　　[2]GB50204-2002，混凝土结构工程施工质量验收规程[S].[3]JGJ18-2003，钢筋焊接及验收规程[S].

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