金雞河輔道橋系桿拱橋鋼管拱肋泵送混凝土施工技術(shù)

蘇俊根

(運(yùn)城市龍?zhí)┞窐蛴邢薰?，山西運(yùn)城 044000)

1 工程概況

金雞河輔道橋主橋?yàn)橄鲁惺戒摴芑炷料禇U拱橋。主橋分上下行兩幅橋梁。單幅橋?qū)?5.5 m，跨徑為92.4 m，計(jì)算跨徑L=90 m。

主橋基礎(chǔ)為1 500灌注樁，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30水下;鋼筋籠主筋Φ25，Φ16，加強(qiáng)筋Φ12，螺旋箍筋8，樁長(zhǎng)75 m，共16根，主橋共有2個(gè)橋墩，其中7號(hào)墩在現(xiàn)狀河道中。

主橋上部結(jié)構(gòu)主要有:鋼管拱肋2片，風(fēng)撐6道，拱腳4處，系桿2根，端橫梁2根，中橫梁15根，吊桿錨固30套。拱肋為啞鈴形鋼管，每片的總重量為59.9 t，上下鋼管直徑為900 mm，腹部寬度為450 mm，高度為521 mm，壁厚為14 mm，拱肋高為2 200 mm，寬為900 mm，拱肋一般構(gòu)造見(jiàn)圖1;系桿采用箱型斷面，高為2 200 mm，寬為1 500 mm。端橫梁為箱型斷面，高為2 040 mm，寬度為2 100 mm。中橫梁為“T”型斷面，高為1 650 mm，寬度為1 100 mm。

圖1 拱肋一般構(gòu)造圖

2 混凝土泵送澆筑順序

澆筑順序:1)澆筑下鋼管;2)澆筑腹腔;3)澆筑上鋼管。

3 施工準(zhǔn)備

3.1 灌注孔安設(shè)

灌注孔采用125 mm，與混凝土輸送管等直徑，注漿管進(jìn)入弦管內(nèi)5 cm～10 cm，注漿管與弦桿焊縫質(zhì)量等級(jí)等同鋼管拱主體?；炷凛斔凸芘c壓漿管法蘭盤(pán)連接，并設(shè)止?jié){閥(對(duì)于矢高超過(guò)30 m的為防止從拱腳處不能一次澆筑到拱頂，在1/2高度處對(duì)稱(chēng)再各增設(shè)一個(gè)澆筑口作為備用)。每道拱肋上共布置壓漿孔兩處，開(kāi)孔位置應(yīng)設(shè)置在接近拱腳混凝土界面50 cm范圍之內(nèi)，具體見(jiàn)圖2。若開(kāi)孔位置過(guò)高，在進(jìn)行水泥漿潤(rùn)管時(shí)，開(kāi)孔位置以下為水泥砂漿，不能滿(mǎn)足管內(nèi)混凝土要求。

3.2 輸送泵的布設(shè)

根據(jù)鋼管混凝土對(duì)稱(chēng)灌注的原則，南北側(cè)鋼管拱肋從拱腳兩側(cè)同時(shí)灌注。同時(shí)在拱肋上對(duì)稱(chēng)布設(shè)兩組輸送管，每個(gè)拱腳各布置一臺(tái)輸送泵，現(xiàn)場(chǎng)多設(shè)一臺(tái)泵車(chē)作為備用。

圖2 灌注孔安設(shè)示意圖

3.3 混凝土泵的選擇和要求

混凝土輸送泵采用地泵輸送，泵送要求:單側(cè)最大灌注量約為30 m3，每片拱肋單根計(jì)劃在2 h內(nèi)完成泵送。保證每小時(shí)供應(yīng)不少于20 m3混凝土。輸送泵的系統(tǒng)泵壓控制在8 MPa左右，泵送高度:本橋施工最大泵送高度按30 m考慮。泵送水平距離100 m。輸送泵管徑采用125 mm。

3.4 混凝土運(yùn)輸車(chē)

為了保證拱肋混凝土灌注工作連續(xù)進(jìn)行，應(yīng)配置適當(dāng)數(shù)量的運(yùn)輸車(chē)，其配備數(shù)量應(yīng)根據(jù)混凝土運(yùn)輸距離，攪拌車(chē)混凝土容量以及泵送頂升時(shí)間等因素確定，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件做具體的安排布置。

3.5 拱肋混凝土

拱肋內(nèi)填充混凝土為C40微膨脹混凝土，根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》中有關(guān)規(guī)定，灌注混凝土要求具有低含氣量，大流動(dòng)性，收縮補(bǔ)償，延后初凝和早強(qiáng)的性能。

要求:

1)初凝時(shí)間:≥8 h，終凝時(shí)間:≤12 h。

2)混凝土澆筑坍落度:18 cm～22 cm，坍落度損失4 h時(shí)不大于6 cm。

3)混凝土限制膨脹率:28 d，0.002g～0.006g。混凝土和易性，可泵性良好，無(wú)泌水現(xiàn)象。

4)混凝土配置強(qiáng)度應(yīng)比設(shè)計(jì)強(qiáng)度提高10%～15%。

混凝土還需具有早強(qiáng)性能(3 d強(qiáng)度達(dá)30%，7 d強(qiáng)度達(dá)70%，10 d強(qiáng)度大于85%)。

4 鋼管拱混凝土泵送施工

1)每次混凝土泵送前要對(duì)所有設(shè)備和部件進(jìn)行檢查并試運(yùn)行。確保泵送過(guò)程中，設(shè)備運(yùn)行良好，泵送混凝土?xí)r不間斷進(jìn)行。

泵送時(shí)先泵送南側(cè)和北側(cè)拱肋下鋼管，單根鋼管兩端對(duì)稱(chēng)泵送，且混凝土泵送速度應(yīng)基本相同(實(shí)際操作時(shí)總指揮和每個(gè)泵車(chē)操作員之間采用對(duì)講機(jī)聯(lián)系)混凝土頂面高差不能超過(guò)3 m，接近拱頂時(shí)，混凝土頂升面高差不能超過(guò)1 m，以確保拱肋的縱向穩(wěn)定，混凝土泵送應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，如有間歇，間歇時(shí)間不得超過(guò)混凝土初凝時(shí)間。對(duì)左右兩側(cè)(或稱(chēng)南北側(cè))下鋼管亦應(yīng)同時(shí)對(duì)稱(chēng)泵送混凝土，保證兩根下鋼管泵送進(jìn)度一致。

腹腔內(nèi)及上鋼管也按此順序和要求泵送混凝土。

2)輸送管道布設(shè)時(shí)，盡量減少?gòu)澒軘?shù)量，管道固定牢固，接頭緊密，不漏漿，不漏氣，減少泵送壓力損失。

3)泵送混凝土前先泵入素水泥砂漿清洗及濕潤(rùn)管道，再泵送混凝土。

4)混凝土應(yīng)連續(xù)供應(yīng)，當(dāng)混凝土出現(xiàn)間斷，應(yīng)留一車(chē)混凝土，每5 min泵送一次，直到下車(chē)混凝土運(yùn)來(lái)。輸送泵料斗必須有足夠的混凝土，防止無(wú)混凝土空泵而泵入空氣到鋼管中，引起堵管，或引起混凝土內(nèi)出現(xiàn)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。

5)當(dāng)拱頂增壓管?chē)姵鏊酀{時(shí)，應(yīng)停止灌注混凝土，穩(wěn)壓5 min，然后適當(dāng)加大壓力，再次灌注拱肋混凝土，讓混凝土從冒漿孔中緩緩流出，如此反復(fù)幾次，待排氣管內(nèi)流出的混凝土濃度與泵送混凝土濃度相同時(shí)即可停止灌注。注意冒漿過(guò)程中伴隨著氣體排出會(huì)產(chǎn)生水泥漿濺射，拱頂觀察的人員應(yīng)在冒漿孔2 m之外，下方應(yīng)設(shè)警戒范圍不得有人。

6)鋼管拱內(nèi)混凝土強(qiáng)度達(dá)到50%后，即可拆除鋼管拱肋上的灌注管、排氣管，所有的孔都應(yīng)用原切割下來(lái)的鋼板焊接封閉。

7)待拱肋混凝土強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的85%后，檢查拱肋混凝土是否密實(shí)。管內(nèi)混凝土的澆灌質(zhì)量，可用敲擊鋼管的方法進(jìn)行初步檢查，對(duì)有異常者，可用超聲波進(jìn)一步檢測(cè)。同時(shí)做好混凝土試塊，分別做3 d，7 d，10 d，28 d試塊，以28 d強(qiáng)度報(bào)告為準(zhǔn)。對(duì)不密實(shí)的部位，應(yīng)采用鉆孔壓漿法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，然后將鉆孔補(bǔ)焊封閉。

5 現(xiàn)場(chǎng)檢查及試驗(yàn)準(zhǔn)備

管口抱箍是否緊固;水平管道支撐是否穩(wěn)定牢固，豎線管道抱箍是否穩(wěn)定;拱肋注漿口管道焊接檢查，截止閥安裝情況;泵送壓力不得超過(guò)8 MPa;兩邊頂升混凝土?xí)r，第一車(chē)混凝土開(kāi)始完成時(shí)間應(yīng)記錄，泵送時(shí)應(yīng)對(duì)稱(chēng)同步，頂升過(guò)程中隨時(shí)觀察泵管的受力情況，穩(wěn)定情況，溫度變化，以彎管處，接頭處為重點(diǎn)檢查對(duì)象。

檢查的工具和防護(hù)用品:緊固的扳手;防止漏漿包裹的材料;預(yù)備抱箍存放的位置;護(hù)目鏡;預(yù)備管道。

第一車(chē)混凝土到場(chǎng)后進(jìn)行工作性試驗(yàn)，試驗(yàn)工具要提前準(zhǔn)備到位，1 m×1 m鋼板一張，試模準(zhǔn)備:標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)4組，同條件養(yǎng)護(hù)的3 d，7 d，10 d，28 d 各3 組，共16 組。

6 現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)的質(zhì)量原因分析和處理措施

6.1 管內(nèi)混凝土不密實(shí)，存在空洞和氣泡

原因分析:

1)泵送速度過(guò)快，產(chǎn)生的氣泡來(lái)不及釋放，以至于依附在管壁上或混凝土內(nèi);

2)坍落度較小，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)泵送混凝土坍落度在13 cm以上時(shí)都可以順利泵送，對(duì)于鋼管自密實(shí)混凝土坍落度在13 cm～15 cm時(shí)，在一定泵送速度下易形成氣泡，造成混凝土不密實(shí)。

處理措施:

1)事前預(yù)控:應(yīng)安排責(zé)任心強(qiáng)有經(jīng)驗(yàn)的施工管理人員在現(xiàn)場(chǎng)督導(dǎo)，控制泵送速度在允許范圍之內(nèi)。若坍落度較小時(shí)可在鋼管外壁上安裝附著式振搗器稍加振動(dòng)。

2)事后處理:澆筑完成后，采用錘擊和超聲波等方法進(jìn)行檢測(cè)，標(biāo)出存在空洞的部位，壓注水泥漿處理。

6.2 堵管，爆管

原因分析:

1)澆筑時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，管內(nèi)混凝土已超過(guò)初凝時(shí)間或坍落度過(guò)小或輸送泵內(nèi)存在氣體;

2)泵車(chē)操作人員玩忽職守未隨時(shí)觀察壓力表數(shù)據(jù)，泵速過(guò)快壓力過(guò)大造成爆管。

處理措施:

1)在施工前對(duì)泵車(chē)操作人員進(jìn)行思想教育和安全培訓(xùn);

2)對(duì)工作性不符合要求的混凝土必須退回;

3)保證混凝土的連續(xù)供應(yīng)，間隙時(shí)間不得超過(guò)15 min，受料斗應(yīng)具有足夠的混凝土，防止吸入空氣產(chǎn)生阻塞;

4)確因泵送壓力過(guò)大不能進(jìn)行時(shí)，應(yīng)該在混凝土界面以上50 cm左右重新開(kāi)孔注入。有備用壓注口時(shí)，應(yīng)提前布設(shè)好輸送管道，以作為應(yīng)急措施;

5)施工前請(qǐng)專(zhuān)業(yè)單位在管壁上貼應(yīng)力片，隨時(shí)監(jiān)測(cè)施工過(guò)程中應(yīng)力變化情況，防止爆管。

7 結(jié)語(yǔ)

在公路橋梁系桿拱的施工中，施工人員對(duì)混凝土配合比，施工機(jī)械，施工細(xì)節(jié)，質(zhì)量檢驗(yàn)，問(wèn)題處理進(jìn)行了詳細(xì)的探索和完善，有效解決系桿拱施工管內(nèi)混凝土不密實(shí)，存在空洞和氣泡以及堵管，爆管等現(xiàn)象，從而使系桿拱的施工質(zhì)量得到有效提升。