鋼管拱橋拱肋混凝土的壓注施工

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1 工程概況

231省道車路河大橋主橋采用80m鋼管混凝土系桿拱，矢高f=17．778m，跨比D≈1/4．5，拱軸線為二次拋物線，拱肋采用啞鈴形的鋼管拱。拱肋主弦管及綴板內(nèi)填充C40微膨脹砼，弦管及綴板上均設(shè)置砼下料孔，拱部設(shè)置出氣孔，采用砼泵兩端對稱同步壓注到位。

2 施工流程

采用高壓砼輸送泵，從拱腳對稱一次頂升灌注至拱頂。施工流程為:設(shè)置溢流管→安裝連接砼泵管→檢測泵管氣密性→高標(biāo)號水泥砂漿濕潤泵管→輸送泵壓注C40微膨脹砼→拱頂溢流管排出適量砼→關(guān)閉倒流截止閥→拆管完成壓注。

3 設(shè)備的配置

根據(jù)現(xiàn)場施工條件，配備砼輸送泵兩臺，地泵安放位置盡量靠近拱肋進料位置處，以減小砼泵送的壓力損失?，F(xiàn)場配置足夠數(shù)量的泵管，各管節(jié)連接螺栓必需擰緊，在使用前充分檢查接頭處是否嚴(yán)密。泵送管道必須支撐固定牢靠，避免下部懸空。

壓注砼在砼拌和站使用自動稱量的強制式拌和機拌制，使用4臺砼罐車分別向兩側(cè)運送砼。拌和站電力供應(yīng)接電網(wǎng)，同時配置發(fā)電機組，保證砼拌和連續(xù)進行。

4 拱肋砼壓注施工方法及施工要點

4．1 拱肋壓注砼順序

鋼管拱肋砼的壓注分左右幅對稱進行，共需12次壓注施工，施工順序安排如下:左幅下弦管(先外后內(nèi));左幅上弦管(先內(nèi)后外);左幅綴板(先外后內(nèi));右幅下弦管(先外后內(nèi));右幅上弦管(先內(nèi)后外);右幅綴板(先外后內(nèi))。施工時嚴(yán)格按照順序安排壓注施工，注意兩側(cè)壓注施工需同步、對稱均衡。

4．2 壓注施工前準(zhǔn)備工作

(1)施工前由技術(shù)負(fù)責(zé)人向施工班組及主要操作人員進行技術(shù)交底，詳細(xì)說明砼拌和質(zhì)量要求、拱肋壓注施工的順序、操作流程以及施工要求、質(zhì)量檢驗的方法和容許偏差。

(2)砼原材料進場前必需試驗檢測，符合要求后方能使用。泵送頂升壓注的砼應(yīng)具有低含氣量、大流動性、收縮補償、緩凝早強等性能，其配合比應(yīng)經(jīng)試驗確定。

(3)施工前需配置足夠的施工機械，特別是砼輸送泵使用前應(yīng)做好維護保養(yǎng)，確保性能良好。

(4)拱肋鋼管的壓注孔、排氣孔、防倒流截止閥等使用前應(yīng)做好檢查，防止堵塞。

(5)在鋼管頂面每隔10m設(shè)一小孔，壓注砼時便于排除管內(nèi)空氣，減小砼上升阻力，也便于操作人員觀察砼頂面高度，壓注到位后需及時封堵。

(6)施工應(yīng)選擇一天中氣溫較低的時間段進行，在六級以上的大風(fēng)時應(yīng)停止施工，以確保施工安全。

(7)施工前從拱頂壓注清水沖洗管道，使管道內(nèi)殘渣及雜物通過設(shè)置在拱腳處的出渣口排出，沖洗完成后封閉出渣口。

4．3 設(shè)置溢流管

在鋼管拱肋頂面設(shè)置溢流鋼管，其直徑為20cm，高度為150cm。壓注砼時水泥漿和砼通過溢流管溢出，從而保證拱肋砼的施工質(zhì)量。

4．4 安裝連接砼泵管

砼壓注口進料短管設(shè)置在距拱腳底部1m處，進料管與拱肋交角為30度，較小的交角使得壓注砼時較為順暢，減少砼沖擊拱肋鋼管內(nèi)壁，減少砼粗細(xì)骨料的分離和離析。進料管的接頭應(yīng)能保證與砼輸送泵兼容連接。在進料短管上設(shè)置防倒流截止閥，確保啟閉良好有效。

4．5 檢測泵管氣密性

連接好砼輸送泵至進料管的泵管，施工前關(guān)閉進料管上的閥門，在輸送泵料斗中打滿清水，啟動輸送泵向泵管內(nèi)壓注清水，檢查泵管是否存在漏水及漏氣現(xiàn)象，如有則及時擰緊接頭重新試驗，確保泵管的氣密性符合要求。

4．6 高標(biāo)號水泥砂漿濕潤泵管

正式開始泵送時，拌和站先拌制2m3高標(biāo)號水泥砂漿，兩臺輸送泵分別泵入1m3高標(biāo)號水泥砂漿至拱肋內(nèi)，起到潤滑泵管及拱肋管壁，減小砼泵送壓注阻力的作用。

4．7 拱肋C 40微膨脹砼的壓注

(1)施工前應(yīng)測定碎石和中砂的含水量，及時調(diào)整施工配合比。拌和站對各種原材料的稱量應(yīng)準(zhǔn)確，拌和時采用強制式拌和機攪拌均勻，每盤料的攪拌時間需在1．5分鐘以上。

(2)砼罐車運輸砼時應(yīng)保持罐體慢速旋轉(zhuǎn)拌和，防止運輸過程中因顛簸造成砼的離析，運輸過程中嚴(yán)禁向罐體內(nèi)加水。罐車到達現(xiàn)場后應(yīng)檢測砼的坍落度，坍落度一般要求在18～22cm，不符合要求或發(fā)生嚴(yán)重泌水的砼嚴(yán)禁使用。

(3)施工現(xiàn)場安排專人使用對講機指揮和調(diào)度，以保證兩臺泵同步施工。

(4)泵送時，混凝土泵應(yīng)處于慢速、勻速并隨時可能反泵狀態(tài)。泵送的速度應(yīng)先慢后快。同時應(yīng)觀察混凝土泵的壓力和系統(tǒng)的工作情況，待各系統(tǒng)運轉(zhuǎn)順利，方可用正常速度進行泵送。混凝土泵送連續(xù)進行，如必須中斷時，其中斷時間不得超過攪拌至澆筑完畢所允許的延續(xù)時間。

(5)泵送混凝土?xí)r，混凝土泵的活塞應(yīng)盡可能最大行程運轉(zhuǎn)。如輸送管內(nèi)吸人了空氣，應(yīng)立即反泵吸出混凝土至料斗中重新攪拌，排出空氣后再泵送。

(6)當(dāng)混凝土泵出現(xiàn)壓力升高且不穩(wěn)定、油溫升高、輸送管明顯振動等現(xiàn)象而泵送困難時．不得強行泵送，并應(yīng)立即查明原因，采取措施排除。

(7)砼從拱腳至拱頂對稱、均衡地壓注，壓注需連續(xù)進行，不得中斷。兩岸砼的壓注需均衡，施工時需防止一邊過快?？烧{(diào)整砼卸料速度、兩臺輸送泵的泵送速度和敲打拱肋鋼管檢查砼面位置等方法來控制。要求拱肋內(nèi)兩端壓注的砼長度差不大于1m。

(8)當(dāng)拱頂溢流管排出水泥漿時，應(yīng)減慢泵送的速度，直至拱頂端溢流管排出正常砼時方可停止泵送。

(9)拱肋砼壓注完成后應(yīng)及時關(guān)閉壓注口的防倒流截止閥。

(10)微膨脹砼泵送時操作要點:①泵送砼時，采用3臺高壓輸送泵，其中1臺泵作為備用，每條拱肋的鋼管和綴板內(nèi)腔砼采用2臺泵從兩端對稱同時泵送。②在現(xiàn)場配備同樣長度數(shù)量的泵管、彎頭和密封圈一套作為備用。③微膨脹砼泵送前每個輸送泵先壓一定量的水再壓一定量的砂漿做先導(dǎo)，用以濕潤鋼管拱內(nèi)壁和輸送管內(nèi)壁，部分多余砂漿由排氣孔鋼管排出，部分多余砂漿在泵送砼時由排放孔排出，排放孔排出多余砂漿后，用原來的開口蓋板封住并焊接和磨平。④微膨脹砼進入運輸罐車前的坍落度，由拌和站試驗人員先檢驗，混凝土到現(xiàn)場后坍落度控制在18～22cm之間。⑤由輸送泵把微膨脹砼泵送到鋼管內(nèi)，待上面的出氣孔出漿并溢出混凝土后，兩側(cè)泵應(yīng)暫停5分鐘并穩(wěn)住壓力。⑥泵送時要求控制每條拱肋兩端的砼液面的高差在100cm以內(nèi)。⑦按照兩端對稱壓注的原則，以每車為單位，對稱壓注微膨脹砼。⑧現(xiàn)場質(zhì)檢人員做好記錄，控制好同一段時間內(nèi)兩端輸送的砼方量大致相等。為保證兩端砼面高差在100cm以內(nèi)，現(xiàn)場按以下兩種方法來控制:a．控制兩端砼罐車的車數(shù)。每臺泵泵完1車砼后，待另一端的一車砼泵送完后再同時泵送另一車，確保同一時間內(nèi)所輸出的砼車數(shù)相同。b．每根鋼管有雙數(shù)臺罐車運送砼土，每端的砼罐車的臺數(shù)相同，每端的砼罐車臺數(shù)中有1臺罐車運送砂漿。⑨砼罐車出混凝土速度與泵送速度要一致，避免無混凝土運轉(zhuǎn)。⑩在泵送砼時，對拱頂標(biāo)高、四分之一拱跨處的鋼管頂標(biāo)高、拱腳位移進行檢測，防止鋼管拱肋發(fā)生縱向失穩(wěn)和拱腳位移過大，檢測頻率為拱肋每端各泵送完一車砼檢測一次。

設(shè)專人觀察排氣孔鋼管冒漿情況，排氣孔鋼管冒出砼后，立即停止泵送微膨脹砼，以避免排氣孔鋼管破裂。

4．8 封堵出漿、進料口

砼壓注完畢后，待微膨脹砼強度達到設(shè)計強度的50%以上后，割去上鋼管、下鋼管及綴板上的灌注孔短鋼管和排氣孔鋼管，將開口蓋板按設(shè)計要求進行補焊。補焊前先把砼鑿至補焊的鋼板底面稍低處，用砂漿填補，立即壓上蓋板再焊接并磨平。

4．9 砼密實性檢查

拱肋砼壓注完成，管壁與砼應(yīng)結(jié)合緊密，管內(nèi)的砼應(yīng)密實。砼達到設(shè)計強度后，對砼與鋼管的密實情況用超聲波無損檢測進行檢查，如發(fā)現(xiàn)砼未完全壓滿壓實，采用鉆孔壓漿填充密實。

4．10 質(zhì)量控制和檢測

(1)質(zhì)量控制。①控制好原材料質(zhì)量:做好砼配合比的設(shè)計，施工過程中根據(jù)現(xiàn)場情況及時調(diào)整施工配合比，使其滿足施工可泵性的要求;②合理施工組織:根據(jù)施工方案合理安排施工設(shè)備，施工過程中加強控制，確保壓注過程連續(xù)、均衡地進行。③施工過程中做好壓注記錄，及時質(zhì)量檢測。

(2)檢測方法。采用敲擊法全面檢測拱肋鋼管砼的壓注質(zhì)量，同時采用超聲波無損檢測。對敲擊中發(fā)出異響的部位鉆孔檢測，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

根據(jù)同類鋼管拱砼壓注經(jīng)驗，在拱頂10～15m范圍普遍存在0．3-2．0cm的空隙，因此在拱頂10～15m范圍內(nèi)鉆ф8mm檢查孔檢查拱頂是否存在空隙。對問題部位進行壓漿處理，并復(fù)查密實為止。超聲波每跨檢測拱腳、L/4處、拱頂五個斷面。

5 結(jié)語

采用砼泵送壓注施工工藝，鋼管拱肋內(nèi)砼密實，內(nèi)部質(zhì)量較好。經(jīng)檢測，該橋拱肋砼壓注密實，強度和線型達到設(shè)計要求，為類似橋梁的施工提供了有益的參考。

［1］董愛芳．鋼管混凝土系桿拱拱肋混凝土壓注施工技術(shù)［J］．山西建筑，2007，33(4):289-290．

［2］鞏亞定．鋼管混凝土拱橋混凝土灌注技術(shù)研究［J］．甘肅科技，2012，28(7):109-111．

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