鋼管混凝土系桿拱橋混凝土頂升的施工技術(shù)

胡長軍

(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司)

鋼管混凝土系桿拱橋混凝土頂升的施工技術(shù)

胡長軍

(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司)

摘要:近幾年來，鋼管混凝土系桿拱橋的應(yīng)用前景非常廣泛。如何進(jìn)行鋼管混凝土系桿拱橋混凝土頂升的施工是該類橋施工技術(shù)的關(guān)鍵?；诖?，本文以總溪河大橋施工闡明鋼管混凝土系桿拱橋混凝土頂升的施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞:鋼管拱橋;混凝土;頂升;施工技術(shù)

中圖分類號:U442

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:C

文章編號:1008－3383(2015)04－0094－01

1　工程概況

總溪河特大橋橋址位于畢節(jié)市納雍縣厙東關(guān)鄉(xiāng)和董地鄉(xiāng)交界處，橫跨總溪河。特大橋全長928 m，主橋?yàn)閮艨?60 m的上承式鋼管混凝土變截面桁架拱，主拱凈矢高69 m，矢跨比1/5．127。橋面凈寬24．5 m，主拱圈采用變高度等寬度空間桁架結(jié)構(gòu)，管軸線斷面高度從拱腳的11 m變化至拱頂?shù)? m。管軸線單片拱肋寬度4 m，橫橋向兩片拱肋間的中心距拱腳和拱頂處均為14 m。肋間設(shè)置橫聯(lián)和米撐。上、下弦拱肋均采用變截面鋼管，上拱肋管徑由拱腳φ1 200×26 mm變至拱頂φ1 200×35 mm。下拱肋管徑由拱腳的φ1 200×35 mm變至拱頂?shù)摩? 200×26 mm。鋼管拱肋對稱接頭采用內(nèi)法蘭盤栓接、管外焊接的形式進(jìn)行連接。管內(nèi)灌注C55自密實(shí)微膨脹混凝土3439．7 m3。在施工開始之前，要對鋼管拱混凝土的配置、材料的選用、設(shè)備的選擇等環(huán)節(jié)，要進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)，以防安全事故的發(fā)生。

2　施工技術(shù)

2．1施工籌備工作

(1)混凝土配合比調(diào)配

設(shè)計配合比為:①組成成分:普通硅酸鹽水泥P．O42．5、碎石(5～20 mm)、機(jī)制砂(0～4．75 mm)、總溪河水，PCI聚羧酸系高性能減水劑、MA－FS摻合料、微硅粉、膨脹劑;②混凝土設(shè)計配合比例: 1m3混凝土實(shí)際用量(kg) :水泥∶碎石∶砂∶水∶PC－I聚羧酸系高性能減水劑∶MA－FS摻合料∶微硅粉∶膨脹劑= 457∶835∶855∶170∶7．938∶20∶52∶38，化簡之后其比例為1∶1．82∶1．87∶0．37∶0．017∶0．044∶0．114∶0．083。

混凝土試配資料控制參數(shù):初拌混凝土坍落度保持在26～28 mm，坍落擴(kuò)展度控制在600～700 mm，初凝時間控制在11 h左右，終凝時間則維持在17 h左右，在初期，混凝土標(biāo)養(yǎng)試件為7D，強(qiáng)度應(yīng)高于52．0 MPa;一個月之后，其混凝土標(biāo)養(yǎng)試件強(qiáng)度應(yīng)不低于63．0 MPa，而混凝土標(biāo)養(yǎng)試件彈性模量控制在3．7×106MPa。

(2)頂升施工配置

決定出口壓力大小與輸送方量的基礎(chǔ)在于混凝土輸送泵的電機(jī)功率的大小。當(dāng)混凝土電機(jī)功率保持一定時，如果增加壓力則輸送量會降低;反之，則輸送量會增加。因而要想使混凝土輸送泵一方面擁有強(qiáng)大的輸送量，另一方面保證出口壓力的穩(wěn)定，那么在混凝土輸送泵的設(shè)計理念中，應(yīng)該選擇恒定功率的柱塞泵。當(dāng)恒定功率值選定后，隨著出口壓力的升高，油泵輸出排量會自行降低，直到與所要求的功率相一致時趨于平衡;要想增強(qiáng)出口壓力的同時加大輸送量，增加電機(jī)功率應(yīng)該是僅有的方法。

輸送泵的額定泵送力應(yīng)大于灌注速率，輸送泵的額定壓力要能適應(yīng)其最大泵送壓力，也就是靜壓力與泵送壓力之和。輸送泵的額定揚(yáng)程應(yīng)是灌注頂面高度的1．5倍。

頂升壓力計算公式:按照流體力學(xué)能量方程可得△P = γh +Σp，Σp為各種壓力損失總和。

γh =2 500×9．807×69≈1．69 MPa。功率=△P×s×v。

從以上公式可知選擇型號為SYS110HBC90混凝土輸送泵比較適合，最大理論泵送垂直高度為150 m，最大理論輸出量約為50 m3，需要四臺功率為161 kW的電機(jī)，兩岸各一臺以備不時之需。

2．2鋼管混凝土工藝標(biāo)準(zhǔn)

(1)管內(nèi)不能有斷縫現(xiàn)象，不能出現(xiàn)混凝土與管壁分離情況; ; (2)對單根鋼管拱混凝土灌注時要注意進(jìn)行不間斷的澆筑，而且其灌注時間不高于首盤混凝土的初凝時間; (3)混凝土的選取上要選擇緩凝、微膨脹的混凝土。(4)在對混凝土進(jìn)行澆筑時，要提前將拱肋弦桿用塑料薄膜進(jìn)行覆蓋，避免損壞鋼管。

2．3頂升混凝土施工步驟

第一進(jìn)程(現(xiàn)場準(zhǔn)備環(huán)節(jié)) :主要的準(zhǔn)備工作有鋼管拱的驗(yàn)收、設(shè)備的到位情況、管道的連接是否正常、計量設(shè)備的檢測以及設(shè)計配合比的現(xiàn)場調(diào)整與現(xiàn)場監(jiān)理工程師的認(rèn)可等工作。鋼管拱混凝土壓筑前要先對拱管內(nèi)的污物進(jìn)行清洗，并對管壁進(jìn)行濕潤，然后先壓入一定量的水泥漿。

第二進(jìn)程(壓注施工環(huán)節(jié)) :在續(xù)壓混凝土的過程中，要時刻關(guān)注混凝土的頂升情況、入料情況，嚴(yán)格把控兩拱腳混凝土泵送速率。在泵送中，要使拱肋兩拱腳混凝土泵送的步調(diào)保持統(tǒng)一。

第三進(jìn)程(壓注完成環(huán)節(jié)) :混凝土被壓注到拱頂后，一直到流出原漿后，才能終止泵送，立即使用混凝土倒流截止閥來封閉導(dǎo)入孔，從而順利完成壓住環(huán)節(jié)。該過程中，要控制單側(cè)混凝土的上升速度。待混凝土現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)度為2．5 MPa時，才可加將拱頂泄?jié){孔管進(jìn)行拆除。因?yàn)榛炷猎谀Y(jié)中的不穩(wěn)定性，所以在拆除倒流截止閥松時要仔細(xì)認(rèn)真。

混凝土壓注原則和順序:單管、單層、對稱、相向壓注的的原則進(jìn)行。先澆筑上弦管，再澆筑下弦管，澆筑完成一幅后才能進(jìn)行另一幅的混凝土澆筑。

2．4頂升工藝

當(dāng)各項(xiàng)準(zhǔn)備工作就緒，經(jīng)驗(yàn)收達(dá)標(biāo)后，方可進(jìn)行泵送施工。鋼管混凝土壓注從拱腳開始，同一根鋼管兩巖相向?qū)ΨQ同時進(jìn)行壓注。為保證混凝土的密實(shí)性，確混凝土的壓注質(zhì)量，須在橋跨中鋼管拱頂處設(shè)置排漿孔，為了防止排出的混凝土污損拱肋鋼管，應(yīng)將排漿管口設(shè)置在中拱頂?shù)纳蟼?cè)面，而且還應(yīng)在鋼管拱肋上鋪設(shè)防污膜，等到將含有石子的混凝土全部排凈時即可終止泵送，并拆除泵管。

為保證混凝土泵送壓注工藝順利進(jìn)行，可在肋間橫梁跟第一道立柱間增設(shè)備用的灌注孔，每道弦管上要對稱的設(shè)置兩個備用灌注孔，同時要將備用泵送管接頭與倒流截止閥安裝到位，在兩岸拱腳處搭設(shè)腳手機(jī)混凝土澆筑平臺，將混凝土輸送泵的泵送管接頭與倒流截止閥完美銜接。當(dāng)混凝土正常從拱腳頂升時，備用倒流截止閥應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)泵機(jī)壓力與頂升要求不相符時而無法壓注時，則應(yīng)將拱腳處的倒流截止閥關(guān)閉，而啟用備用灌注孔倒流截止閥，繼而繼續(xù)進(jìn)行混凝土的頂升工作。

3　質(zhì)量管理精益求精

(1)確保施工指揮的統(tǒng)一性和高效性，明確分工，責(zé)任到人，成立專門的施工指揮部?？傊笓]由項(xiàng)目經(jīng)理擔(dān)任，施工時必須在場，對工程各方面負(fù)責(zé);現(xiàn)場指揮由生產(chǎn)副經(jīng)理擔(dān)任，統(tǒng)籌整個作業(yè)的方方面面;鋼管拱的兩端各安排一專業(yè)人負(fù)責(zé);明確各灌注口的人員安排及崗位責(zé)任。(2)在施工前，組織相關(guān)人員檢查泵送頂升混凝土采用的水泥、砂、石子、摻合料、外加劑、水等材料技術(shù)指標(biāo)是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。(3)在施工中為每一個泵送口準(zhǔn)備備用泵，以應(yīng)付突發(fā)的機(jī)械問題，保證施工的不中斷，按時完成作業(yè)任務(wù)。總之，在整個施工過程中嚴(yán)格遵照《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》和《建筑工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》的有關(guān)規(guī)定，快速、有質(zhì)量的完成工程任務(wù)。

4　結(jié)語

該大橋在鋼筋混凝土頂升作業(yè)完成后，由有資質(zhì)的專業(yè)人員現(xiàn)場運(yùn)用多種檢測方法對作業(yè)情況及質(zhì)量進(jìn)行評估認(rèn)為施工質(zhì)量優(yōu)良，如鋼管混凝土超聲波檢測結(jié)果良好，混凝土質(zhì)量抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)結(jié)果符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》(GBJ 81－85)的要求?？傊敬喂こ棠軌蛉〉猛隄M成功主要有以下兩個方面的原因，一是有專家的親臨指導(dǎo)，科學(xué)的找出了符合本次工程作業(yè)要求的混泥土配合比;二是在頂升作業(yè)前制定了一套科學(xué)，完善，可操作的施工方案。如此這些，都使此次作業(yè)成為同類施工中的一個典范。

參考文獻(xiàn):

［1］付超，況勇，等．大跨徑鋼管混凝土拱橋混凝土泵注技術(shù)［J］．鐵道建筑術(shù)，2000，(2)．

［2］肖生智等．鋼管混凝土拱橋管芯混凝土泵送頂升澆灌法施工［J］．華東公路，2007，(3)．

作者簡介:胡長軍(1980－)，男，貴州盤縣人，工程師，研究方向:公路建設(shè)。

收稿日期:2014－12－17