鋼管混凝土灌注施工方案

周挺，婁紹輝

（1. 浙江臨海市宏業(yè)混凝土有限公司，浙江 臨海 317000；2. 浙江忠信混凝土有限公司，浙江 臨海 317000）

鋼管混凝土灌注施工方案

周挺1，婁紹輝2

（1. 浙江臨海市宏業(yè)混凝土有限公司，浙江 臨海 317000；2. 浙江忠信混凝土有限公司，浙江 臨海 317000）

文章主要介紹鋼管混凝土施工方法、施工工藝流程、施工中的質(zhì)量要求和施工中應(yīng)注意的一些問題。

鋼管混凝土；頂升壓注法；施工

1 工程概述

靈江三橋主橋為36m+110m+36m的飛鳥式鋼管混凝土拱橋，主橋中跨為中承式鋼管混凝土拱橋，拱軸線為二次拋物線，矢跨比1/4，矢高27.5m，凈跨徑101.7m。拱肋橫橋向設(shè)置二片，左右側(cè)拱肋中心間距27m，拱肋斷面形式為橫啞鈴形四管桁式，拱肋高2.7m，寬2.0m，主弦管采用Φ70cm、δ=16mm的鋼管，拱肋靠近拱腳處設(shè)置10m實心段和5m實腹段，實心段和實腹段鋼管間設(shè)δ=12mm綴板連成一體，桁架段橫向設(shè)Φ40cm、δ=12mm的直聯(lián)桿，豎向鋼管間設(shè)Φ25cm、δ=12mm的直腹桿和斜桿；縱向四根鋼管和實心段、實腹段綴板內(nèi)灌注C50混凝土，其余均為空鋼管。

2 鋼管混凝土施工方案

2.1 鋼管混凝土配合比設(shè)計

鋼管混凝土要求坍落度大、和易性好，且不泌水、不離析。同時充分發(fā)揮鋼管套箍作用，要求混凝土收縮率小，填充飽滿。

為滿足混凝土強度、坍落度、和易性要求，采用高效減水劑以降低用水量、減少水灰比、增大混凝土流動度、提高混凝土強度和耐久性。為保證管內(nèi)混凝土密實性，減少混凝土收縮系數(shù)和孔隙率，按設(shè)計要求加入膨脹劑。膨脹劑擬采用UEA膨脹劑，以補償混凝土收縮。為改善管內(nèi)混凝土性能，擬在混凝土中摻入適量粉煤灰，以降低水化熱，提高混凝土的施工和易性。

根據(jù)上述要求，在查閱同類工程相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，決定采用自流平免振搗混凝土進行澆筑，以確保拱肋混凝土灌注質(zhì)量。免振混凝土一般要求坍落度大于200mm、擴展度大于550mm、粗集料最大粒徑小于25mm、砂率大于40%，以保證混凝土在流動自密下不產(chǎn)生離析。

現(xiàn)場混凝土攪拌要求：混凝土的攪拌時間自全部配料加完至攪拌完成不得少于150s，減水劑在加完水后加入，以確保新拌混凝土性能。

2.2 泵送頂升法施工

2.2.1 基本原理

泵送頂升法是在鋼管拱腳部接近地面適當位置處開壓注孔，并將設(shè)有閘閥的鋼管進料口與泵管相連，混凝土在泵壓力作用下，由下而上頂升，靠自重擠壓密實充填管腔，與鋼管共同工作。混凝土從進料支管出來后，在重力作用下填充支管口與隔板之間的空腔，直至淹沒進料支管口，此時粗骨料最先下降，所以泵送前要先泵送砂漿，以免粗骨料反彈以及接頭處混凝土質(zhì)量差。

2.2.2 泵送工藝

影響管內(nèi)混凝土灌注質(zhì)量因素主要是泵送混凝土配合比以及泵送工藝。泵送工藝主要流程：清洗管內(nèi)油污→濕潤內(nèi)壁→安設(shè)壓注頭和閘閥→泵送高強度等級砂漿→泵送壓注管內(nèi)混凝土→拱頂排漿孔振搗混凝土→關(guān)閉壓注口處閘閥→拆除閘閥完成泵送。

為潤滑管壁，減少泵送過程混凝土和管壁之間摩擦力，在泵送混凝土前，先泵入適量水泥漿后再開始壓注混凝土，直至拱頂鋼管排漿管排出合格混凝土?xí)r停止，然后關(guān)閉下壓注口倒流截止閥，待混凝土終凝后即可拆除倒流截止閥，管內(nèi)混凝土泵送施工過程中應(yīng)保持輸送泵儲料斗內(nèi)混凝土量不少于料斗容量一半，以減少泵送時吸入空氣數(shù)量，并保證連續(xù)施工。

2.2.3 施工順序及方法

拱肋灌注示意圖見圖1。

圖1 拱肋灌注順序圖

灌注步驟：1灌注右拱肋下弦內(nèi)側(cè)鋼管混凝土，2灌注左拱肋下弦內(nèi)側(cè)鋼管混凝土，3灌注左拱肋下弦外側(cè)鋼管混凝土，4灌注右拱肋下弦外側(cè)鋼管混凝土，5待四根下弦鋼管混凝土達到90%設(shè)計強度后再灌注右拱肋上弦內(nèi)側(cè)鋼管混凝土，6灌注左拱肋上弦內(nèi)側(cè)鋼管混凝土，7灌注左拱肋上弦外側(cè)鋼管混凝土，8灌注右拱肋上弦外側(cè)鋼管混凝土，9灌注右拱肋實心、實腹段混凝土，10灌注左拱肋實心、實腹段混凝土。

拱肋混凝土灌注兩頭對稱進行，共投入3臺高壓泵，其中2臺同時灌注，1臺備用。由于泵送時，泵送壓力是間歇性的，對輸送管有較大沖擊力，因此輸送管不宜有太大折角。輸送管在拱肋上要牢牢固定，特別是在灌注孔位置。

灌注孔安設(shè)：灌注孔孔徑采用125mm，與混凝土輸送管等直徑，其方向向上，與鋼管軸線成30°?；炷凛斔凸芘c鋼管灌注管用法蘭盤連接，并設(shè)止?jié){閥。

排氣孔安設(shè)：在每個法蘭盤下側(cè)及拱頂增壓管兩側(cè)2m處各設(shè)排氣孔一個，孔徑50mm，露出管外200mm，方向垂直于鋼管軸線，并在拱頂增設(shè)Φ200mm鋼管作為增壓管，管長1.5m。灌注過程中應(yīng)減少兩側(cè)混凝土灌注的時間間隔，灌注結(jié)束后利用增壓管對鋼管拱內(nèi)混凝土的沉落間隙進行壓灌。

2.2.4 技術(shù)保證措施

所有輸送泵在每次混凝土灌注前對各部件進行認真檢查，并試運行，確保在整個混凝土灌注過程中，機器設(shè)備運行良好。同時備用一臺輸送泵，保證在輸送泵有問題時，能及時進行更換。布設(shè)輸送管時，盡量減少彎管的數(shù)量，管道固定牢固，接頭連接緊密，不漏漿、不漏氣。當出氣孔冒漿時，應(yīng)立即堵塞該出氣孔，出氣孔未冒漿時不得堵塞。

混凝土應(yīng)連續(xù)供應(yīng)，并有一車混凝土的備用量，當混凝土供應(yīng)出現(xiàn)間斷時，用到備用混凝土只每隔5min泵送一次維持可持續(xù)泵送施工狀態(tài)，直到下車混凝土到來。輸送泵料斗必須有足夠的混凝土，防止無混凝土空泵使管中泵入空氣引起堵管，或鋼管內(nèi)混凝土進入空氣而形成空洞影響混凝土質(zhì)量，或因壓縮空氣產(chǎn)生高壓造成鋼管壁破裂。

2.2.5 質(zhì)量保證措施

為保證混凝土泵送施工順利進行，按實際泵送距離和高度進行設(shè)備試運行及混凝土壓注模擬試驗。

灌注混凝土前，壓入清水洗管并潤濕內(nèi)壁（管內(nèi)不得留有油污和銹蝕物），再泵入水泥漿，然后連續(xù)泵入混凝土。一根管內(nèi)混凝土從兩側(cè)拱腳對稱灌注，兩端灌注速度須保持均衡，混凝土攪拌車供料的方量相同，保證泵送的高度基本一致，結(jié)束灌注以拱頂增壓管大量涌出品質(zhì)相同的混凝土為標志。

泵送混凝土?xí)r兩邊泵送速度加強協(xié)調(diào)，盡量對稱頂升。特別是接近拱頂時，要注意避免一邊上升過快越過拱頂，引起鋼管骨架的縱向振動。混凝土泵送完后，立即關(guān)閉止?jié){閥門，拆除輸送管，配備兩臺高壓水槍，及時清洗拱肋?；炷凉嘧⑼?4h后，應(yīng)對鋼管表面淋水降溫，以保證混凝土的質(zhì)量。

3 結(jié)論

通過采取上述一系列綜合措施，臨海市靈江三橋主橋中跨的中承式鋼管混凝土完成施工，拱肋的混凝土在達到設(shè)計強度后，依據(jù)《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》CECS28:90，用超聲波、輔用錘擊法檢查密實度，經(jīng)檢測，本橋鋼管拱混凝土完全符合設(shè)計和規(guī)范要求。由于采取了適當?shù)拇胧┖凸に?，該橋已竣工并順利通車?/p>

通過實踐證明，只要采取科學(xué)的施工方案，并運用合理的預(yù)防措施和嚴格的過程監(jiān)控，鋼管混凝土的一些通病能很好的得到解決。

[1]公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].JTJ041-2000

[2]鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程[S].CECS28:90

[單位地址]浙江省臨海市古城街道許墅村臨海市宏業(yè)混凝土有限公司（317000）

周挺（1979-），男，臨海市宏業(yè)混凝土有限公司實驗室副主任，主要研究方向混凝土工民建。