鋼拱橋鋼管混凝土泵送砼施工技術(shù)應(yīng)用

郭雙橋

摘 要：該文結(jié)合鄖西縣佘家灣70 m跨鋼管混凝土拱橋的實際建設(shè)情況，詳細介紹了單跨鋼管混凝土拱肋管內(nèi)混凝土灌注的施工技術(shù)，通過施工方案的確定及施工工藝的闡述，指出其優(yōu)缺點，可為同類工程提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：橋梁工程 拱肋混凝土灌注 施工技術(shù)

中圖分類號：TU755.6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）02（a）-0052-02

1 工程簡介

鄖西縣佘家灣鋼管拱橋，設(shè)計為1-70 m系桿拱主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土梁。主橋采用人字坡。橋縱坡為4%、豎曲線半徑R=1000 m。

主拱拱肋采用下承式上下弦管無鉸拱，計算跨徑70.00 m，計算矢高14.00 m，矢跨比l/5，每片拱肋由2根φ800×16 mm的鋼管組成，內(nèi)灌C50微膨脹混凝土作為弦桿，上弦和下弦橫向兩根鋼管之間用平聯(lián)鋼板（厚δ=l6 mm）作為腹板聯(lián)接，在平聯(lián)板內(nèi)內(nèi)灌注C50微膨脹混凝土。在橋面以上、上下弦之間采用PES7-73拉索，組成桁式拱肋。拱肋高2.00 m，寬0.80 m。兩主拱肋間中心距為17.40 m，共設(shè)2組“一”字橫撐和2組“K”字橫撐，每道橫撐均為空鋼管桁架，由設(shè)置在拱肋上、下弦管間腹板上的φ800×16 mm（直撐）和φ800×16 mm（斜撐）組成。拱肋鋼結(jié)構(gòu)分為主拱鋼結(jié)構(gòu)、橫撐、K撐及附屬鋼結(jié)構(gòu)，總重約為165噸。橋梁總體布置如圖1：

本工程根據(jù)對稱與均衡加載原則，以拱頂為對稱中線組織鋼管混凝土的灌注施工。為了保證拱肋混凝土的密實性，采用在拱肋兩端泵送澆筑鋼管拱肋混凝土的泵送頂升壓注澆筑方法，灌注時由輸送泵將混凝土連續(xù)不斷地自下而上壓入鋼管拱內(nèi)，且不需振搗，直至管頂冒出混凝土使管內(nèi)混凝土密實為止。

2 施工方案

2.1 施工順序

鋼管混凝土灌注施工順序為：C50微膨脹混凝土配制→開設(shè)排漿口→焊接進料短管→布設(shè)輸送泵管→人工澆筑進料管以下區(qū)段混凝土（拱腳第二次混凝土澆注時完成）→壓注清水濕潤輸送泵管→泵送高標號砂漿→對稱泵送C50微膨脹混凝土→從拱頂排漿孔振搗混凝土→關(guān)閉防回流截止閥→清洗泵管完成泵送。結(jié)合實際進度，拱肋鋼管砼的灌注順序為：左側(cè)上拱肋→右側(cè)上拱肋→左側(cè)下拱肋→右側(cè)下拱肋→左側(cè)綴板→右側(cè)綴板。單片單根拱肋必須在1.5 h內(nèi)灌注完畢。全橋拱肋鋼管混凝土灌注計劃8 h完成。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

（1）拱肋混凝土在灌注時不能中斷，要連續(xù)灌注。

（2）在灌注混凝土時要求必須縱向嚴格對稱進行。泵壓過程中需注意泵的壓力和揚程，泵的壓力一般控制在16MPa以下。

（3）拱肋單片泵送時，需確保單側(cè)上、下弦拱內(nèi)混凝土在混凝土初凝前完成，所以在泵送完一道管時應(yīng)及時連接好下一道管的輸送管，以縮短泵送時間。

（4）鋼管拱內(nèi)的混凝土強度達到50%以上時，即可以拆除鋼管拱肋上的灌注孔、排氣孔，所有的孔都應(yīng)該用原切割下來的鋼板焊接封閉。切割、焊接時，需做好降溫處理，避免燒傷混凝土?？追忾]應(yīng)焊接平整光滑，不突出和漏焊。

（5）待拱肋混凝土的強度均達到設(shè)計強度的80%之后，檢查拱肋混凝土是否密實。管內(nèi)混凝土的澆灌質(zhì)量，采用超聲波檢測。

（6）為了承擔混凝土產(chǎn)生的水平力，需分階段張拉縱梁預(yù)應(yīng)力束。

（7）端橫梁的變形控制是全橋施工的關(guān)鍵。應(yīng)在主橋墩兩側(cè)面做好測量標志，用全站儀觀察每一個階段的墩頂水平位移情況。

3 施工工藝

3.1 C50微膨脹混凝土的配制

為了保證混凝土能充滿鋼管，密實，混凝土必須具有無收縮補償?shù)男阅?，也就是微膨脹性。鋼管拱混凝土特殊的施工工藝，要求混凝土在不加振搗的情況下自密實成型具有低氣泡、高流動性、坍落度要求18～22cm，粗骨料在頂升過程中不能因自身的重力而下落，否則就會造成頂升壓力過大而失敗。在設(shè)計混凝土配合比的過程中，碎石應(yīng)稍微呈懸浮的狀態(tài)，不能有下沉現(xiàn)象，而且還要防止離析，2 h坍落度損失<3cm。為能連續(xù)泵送，要求混凝土的初凝時間在8 h以上。出于工期方面的考慮和現(xiàn)場施工的張拉要求，要求混凝土在澆注后能盡快地達到張拉的要求，混凝土具有早強性，要求5天強度≥90%混凝土的設(shè)計強度。

3.2 泵送設(shè)備的配置

泵送設(shè)備及其能力要求：每次泵送均在兩端布置1臺高壓固定式混凝土輸送泵同步進行泵送。每臺泵車平均每小時泵送30 m3混凝土，考慮一些其他因素，每片拱肋單根計劃在2 h內(nèi)完成泵送。輸送泵的系統(tǒng)泵壓一般在8MPa左右，不能超過16MPa，防止爆管。綜合以上各項因素，選用三臺HBT-60型高壓固定式混凝土輸送泵作為泵送機械，其中一臺作為備用泵。

運輸車輛的配備：共配備了5輛混凝土攪拌車，為了避免在灌注的時候出現(xiàn)間斷，要多配備1臺備用車，隨時根據(jù)施工實際情況作出相應(yīng)調(diào)整。

混凝土攪拌的設(shè)備：設(shè)有一座拌和站，在開始攪拌前，對所有攪拌設(shè)備、發(fā)電設(shè)備和水處理設(shè)備進行施工前全面檢驗調(diào)試，符合施工條件后，方可進行施工。

另外，還需配備兩臺高壓水槍，以便混凝土從出漿孔冒出后，隨即清洗拱身。

3.3 灌注管、排氣管及冒漿孔的布置

吊裝前應(yīng)在拱肋上焊接完拱肋混凝土灌注管、排氣管及冒漿孔。

單側(cè)單根拱肋設(shè)置二個灌注孔，于拱肋對稱中心線對稱設(shè)置在拱肋上部管壁，灌注孔與拱肋軸線成30 °角，。沿拱肋軸線上設(shè)置二個冒漿孔，在跨中位置附近設(shè)置。

排氣管及冒漿孔直徑為20 cm，灌注砼時，留出砼后立即用木楔封堵。

鋼管拱內(nèi)砼的強度達到設(shè)計50%以后，可拆除鋼管拱肋上的灌注管、排氣管及冒漿孔，所有的施工用孔均用原來切割下來的鋼板復(fù)原焊接封閉。endprint

3.4 泵管的布置

泵管采用直徑為125 mm高壓管，由攪拌站派專職技術(shù)人員進行排定。在壓注孔的位置及管道線路上，搭設(shè)支架專門用于架設(shè)混凝土輸送泵管，確保管道的牢固，盡量減少彎頭的數(shù)量。為了避免泵送過程中發(fā)生堵塞、爆裂和泄露等現(xiàn)象的發(fā)生，在泵管對接之前，仔細檢查管內(nèi)壁是否清潔，接頭和密封圈是否完好。對接好之后，對輸送管還要逐節(jié)進行檢查，以確保管節(jié)接口的嚴密性，杜絕混凝土頂升過程中發(fā)生脫管的現(xiàn)象。另外，在現(xiàn)場還要配備同樣長度數(shù)量的泵管、彎頭和密封圈一套，用來避免意外的發(fā)生，對備用管道的更換要先進行試驗，熟練掌握。泵管安裝好之后，禁止人員在管道上行走。

在混凝土澆注前，應(yīng)在壓漿管上設(shè)置防回流截止閥（法蘭盤），并對壓漿管與拱肋鋼管及法蘭盤接口的焊縫進行加勁處理。

3.5 人工澆筑壓漿管以下區(qū)段混凝土

人工澆筑壓漿管（低端壓注管）以下區(qū)段混凝土即拱腳第二次混凝土澆注時拱腳段拱肋有2 m的拱肋鋼管混凝土須灌注。該區(qū)段混凝土直接采用輸送泵輸送，插入式振搗器振搗。施工前在距拱肋與拱腳接觸界面上50 cm處拱背軸線上開直徑25 cm的圓孔，作為拱肋鋼管混凝土通過此孔輸送，插入式振搗棒也通過此孔伸入振搗，確保拱肋混凝土密實?；炷凉嘧⒑箜斆鎽?yīng)比壓漿管口低40～50 cm，以免后續(xù)鋼管混凝土泵送時集料分離，造成混凝土不密實、蜂窩、麻面等質(zhì)量問題。

3.6 泵管水密試驗及管內(nèi)廢渣清除

泵送混凝土之前，要將壓漿管上的防回流截止閥關(guān)閉，在輸送泵料斗內(nèi)裝清水泵送，檢查泵管是否有漏氣現(xiàn)象，另外，用清水從拱頂排氣管注入，對鋼管內(nèi)所有廢渣及銹跡完全清洗，并由拱腳段的排渣孔（直接利用拱腳第二次混凝土澆注時在距拱肋與拱腳接觸界面上50 cm處拱背軸線上開直徑10 cm的圓孔作排渣孔，）排出，清洗完后封固排渣孔。

3.7 泵送高等級砂漿

在泵送混凝土之前先泵送2 m3高等級砂漿潤泵管，主要作用是濕潤管道減小混凝土泵送阻力，注意砂漿不得進入鋼管拱內(nèi)。

3.8 泵送C50微膨脹混凝土

澆注時間選擇一天中溫度較低時進行。拱肋采取全跨度從兩側(cè)拱腳處對稱地連續(xù)澆筑，并在拱腳混凝土初凝前全部完成。鋼管拱灌注時按照如下步驟及要求進行：

（1）混凝土拌制時各種組成材料應(yīng)計量準確，外加劑宜拌制成均勻溶液加入拌和，每盤凈拌時間不得少于2 min。

（2）泵送混凝土拌制時，試驗室人員要隨時抽取施工時樣品，根據(jù)施工條件來調(diào)整混凝土配合比。

（3）混凝土坍落度出料時須大于20 cm，泵送時須大于18 cm，且無離析泌水，嚴禁向攪拌車內(nèi)加水，以防止造成質(zhì)量事故；對坍落度過大的混凝土，應(yīng)立即退回攪拌站，并通知攪拌站采取相應(yīng)調(diào)整措施進行控制；

（4）鋼管拱肋混凝土施工應(yīng)選擇在常溫下進行，施工時備好土工布、水管等，土工布鋪在鋼管拱上，以作好養(yǎng)護準備，并防止突然升溫，給澆筑帶來不利影響?；炷另斏龝r，應(yīng)測量拱肋表面溫度，如溫度過高，須在拱肋表面覆蓋土工布并澆水降溫。

（5）拱肋混凝土由高壓固定泵自拱腳壓注管自下而上灌入拱肋無需振搗。開始泵送時，泵機應(yīng)處于低速壓送狀態(tài)，并應(yīng)注意觀察泵的壓力和各部件工作情況，待壓送順利后方可提高政策壓送速度。

（6）泵送混凝土時要盡量避免停泵現(xiàn)象出現(xiàn)。在施工時，如果混凝土供應(yīng)不充足時，要盡快降壓減速，防止中斷。

（7）當混凝土壓送困難時，泵壓升高，管路產(chǎn)生振動時，要放慢壓送速度或使泵反轉(zhuǎn)，并且要檢查管道，避免堵管。

（8）壓送混凝土時，料斗應(yīng)裝滿混凝土。在混凝土壓送過程中，如若有空氣，要立即反泵，待空氣與混凝土都排出管內(nèi)，方可正轉(zhuǎn)繼續(xù)工作。

（9）當輸送泵管被堵塞時，關(guān)閉防回流截止閥，可用木棍敲打管路，找到被堵的段落，待混凝土泵卸壓后將其管道拆卸下來，取出造成堵塞的物品，并檢查其余管路無堵塞后才可接管。重新壓送混凝土時，應(yīng)打開防回流截止閥再行泵送。

（10）單片拱肋鋼管混凝土泵送時，應(yīng)嚴格遵循拱肋兩邊對稱的施工要求，防止一邊上升過快引起拱圈縱向振動?？赏ㄟ^混凝土產(chǎn)量、混凝土泵送量及敲擊檢查結(jié)果等來判斷，兩岸管內(nèi)混凝土長度差不超過1 m。施工人員要隨時保持聯(lián)系，保證兩端混凝土頂升速度同步對稱。

（11）當排漿孔有漿排出時，放慢泵送速度，每泵一下需停一下，并人工配合用竹竿等在排漿孔抽插，使多余的氣體和漿液排出，直到干凈混凝土（排氣管內(nèi)流出的混凝土濃度與泵送混凝土濃度相同）溢出為止，然后穩(wěn)壓，關(guān)閉防回流截止閥。

（12）待灌注到設(shè)計標高后，用插板堵死管口，關(guān)閉止回閘閥，防止混凝土外溢，再清洗泵管。泵送過程中應(yīng)隨時注意泵送壓力，發(fā)現(xiàn)泵送困難時及時換用備用接頭。

（13）鋼管混凝土在達到80%強度之前，需間隔2～3 h對鋼管表面進行澆水降溫。

3.9 清洗設(shè)備及封堵壓、排漿孔

清洗、拆除輸送泵管，待混凝土泌水停止后，割掉壓漿管等并用原割鋼板復(fù)原封度焊接，以防雨水進入，防止炭化反應(yīng)。

4 結(jié)語

鋼管混凝土的灌注是鋼管拱橋施工的一道關(guān)鍵工序，保證鋼管混凝土的灌注質(zhì)量就是保證鋼管混凝土拱肋安全受力的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。鋼管混凝土用輸送泵，泵送頂升法灌注，必須要保證其順利進行，并且一氣呵成。為了使鋼管混凝土在灌注后達到密實，并且具有收縮補償性，還要混凝土強度滿足設(shè)計要求，必須在混凝土的試配、制作、鋼管混凝土的灌注等方面，精心的組織，科學(xué)的施工。該項工程的施工經(jīng)驗是鋼拱混凝土施工關(guān)鍵技術(shù)積累，也是鋼拱橋施工的關(guān)鍵工序之一。

參考文獻

[1] 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程[S]. （DL/T5089-99）.

[2] 于濤.大跨度鋼管混凝土拱橋主拱肋灌注施工[J].鐵道標準設(shè)計，2006（11）.

[3] 高吉才.鋼管混凝土拱橋主拱肋混凝土灌注施工質(zhì)量控制[J].華東公路，2003（2）.

[4] 張佐安.巫山長江大橋拱肋鋼管內(nèi)混凝土灌注[J].公路，2005（1）.endprint