鋼管拱混凝土堵管處理施工質(zhì)量控制

陳彥發(fā)

摘 要：泵送混凝土過程中的堵管現(xiàn)象是建筑施工的難點(diǎn)。通過對混凝土泵送時在鋼管內(nèi)的流動特性的分析剖析了堵管現(xiàn)象發(fā)生的機(jī)理，對混凝土堵管處理和二次混凝土頂升問題。經(jīng)超聲波檢測，修復(fù)后鋼管混凝土拱橋滿足設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：鋼管拱混凝土;泵送混凝土;堵管處理;質(zhì)量控制

1 工程概況

京杭運(yùn)河特大橋中心里程為DK173+495.13，起訖里程為DK171+858.48和DK175+131.78，橋梁全長3 273.30 m?？缭骄┖歼\(yùn)河的主橋?yàn)椋?2 m+132 m+62 m）預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁和中孔鋼管混凝土加勁拱組合結(jié)構(gòu)體系，引橋?yàn)楹喼Я簶颉?/p>

連續(xù)梁拱組合結(jié)構(gòu)橋，采用先梁后拱的施工方法;主橋鋼管拱拱軸線采用二次拋物線，拱肋計(jì)算跨度132 m，計(jì)算矢高22 m，矢跨比1/6。拱肋于拱頂設(shè)置最大0.088 m的預(yù)拱度，施工矢高22.088 m，拱肋實(shí)際施工采用施工拱軸線制作和拼裝。拱肋采用啞鈴形鋼管混凝土截面，鋼管直徑1 m，拱肋全高2.8 m，腹板寬0.6 m，拱腳處局部加寬至1 m，上下弦管及腹腔內(nèi)灌注C50微膨脹混凝土，兩榀拱肋橫橋向中心距7.2 m。

全橋共設(shè)3道一字撐和4道K撐，一字撐和K撐的橫撐均采用直徑0.7 m的圓形鋼管截面，K撐的斜撐采用直徑0.5 m的圓形鋼管截面。

全橋共設(shè)吊桿14對，順橋向間距8 m;吊桿采用PES（FD）7-85型低應(yīng)力防腐拉索，外套復(fù)合不銹鋼管，配套使用LZM7-85型冷鑄鐓頭錨，吊桿上緣錨固在拱肋下緣鋼錨箱內(nèi)，下端錨于吊點(diǎn)橫梁底。

4根主拱肋鋼管和腹腔內(nèi)灌注C50微膨脹混凝土，其跨度132 m，鋼管外徑1 000 mm，管內(nèi)需要灌注C50混凝土共計(jì)508 m3，分八次灌完?；炷敛捎脧牡撞肯蚋咛幹苯禹斶M(jìn)的方法施工。

京杭運(yùn)河特大橋連續(xù)梁拱鋼管拱進(jìn)行首次砼頂升施工，先灌注的是線路左側(cè)下弦管，當(dāng)橋梁兩端各泵入兩車混凝土?xí)r，出現(xiàn)了堵管現(xiàn)象，致使頂升混凝土施工無法繼續(xù)進(jìn)行。

2 原因分析

鋼管混凝土頂升失敗后，經(jīng)分析這次鋼管混凝土頂升失敗的原因主要有如下幾點(diǎn)：

（1）混凝土的初凝時間有點(diǎn)短;

（2）鋼管內(nèi)吊桿位置的結(jié)構(gòu)構(gòu)造對混凝土前進(jìn)不利，給混凝土增加很大的阻力;

（3）進(jìn)漿管與拱軸線的角度設(shè)置太大;出漿口管徑過小，角度轉(zhuǎn)彎太急，不利于氣體和混凝土的排放，形成阻力;

（4）混凝土配制坍落度較大，取允許值的上限值，容易造成混凝土離析;

（5）鋼管拱放置時間過長，拱內(nèi)可能有一部銹漬，混凝土頂升過程中吸收混凝土水分，對混凝土坍落度有影響。

3 鋼管內(nèi)混凝土處理方案

擬對已灌注的上游側(cè)下弦管內(nèi)的混凝土進(jìn)行處理，主要是對已灌注的混凝土質(zhì)量進(jìn)行超聲波檢測，在已灌注混凝土頂面附近開孔鑿除不合格的混凝土，并使混凝土面與鋼管軸線垂直，然后將開孔部位焊接好，重新按照頂升方案施工余下的混凝土。

3.1 作業(yè)平臺搭設(shè)

對已灌注的鋼管內(nèi)混凝土進(jìn)行鑿除，需要搭設(shè)一作業(yè)平臺，根據(jù)現(xiàn)場施工條件，決定在準(zhǔn)備開孔的位置安裝幾個掛籃作為施工平臺，平臺長3.0 m，寬3 m。

平臺采用鋼管拱焊接時的掛籃拼裝而成，在鋼管拱肋每側(cè)設(shè)置3個掛籃，掛籃掛在拱肋上，并與拱肋可靠焊接，兩側(cè)掛籃相互交錯掛在拱肋上，并相互焊接在一起。兩側(cè)掛籃底部之間采用5 cm厚的木板滿鋪，形成一個作業(yè)平臺，木板兩端用鐵絲綁扎牢固。

3.2 混凝土質(zhì)量檢測

檢測對上游側(cè)下弦管已灌注混凝土進(jìn)行超聲波檢測，檢查混凝土的均質(zhì)性，有無空洞。

3.3 鋼管開孔

3.3.1 開孔位置的確定

鋼管開孔應(yīng)盡量避開鋼管對接焊縫位置，開孔尺寸環(huán)向?yàn)?0 cm，沿著拱軸線方向?yàn)?0 cm，具體位置在現(xiàn)場用石筆在鋼管上標(biāo)出后再進(jìn)行開孔作業(yè) 。

3.3.2 開孔

開孔采用氧割沿著鋼管上畫出來的框線在鋼管上切出一個方形孔，主要是方便人員作業(yè)和鑿除的混凝土棄碴的運(yùn)出。開孔時，要將開孔部位的鋼板整體切割下來，不得切割成小塊，切割下來的鋼管要保存好，專人負(fù)責(zé)，不得破壞其形狀。

3.4 混凝土鑿除

混凝土鑿除每側(cè)各安排6人負(fù)責(zé)，其中3人負(fù)責(zé)在管內(nèi)對不合格的混凝土用風(fēng)鎬進(jìn)行鑿除，輪換作業(yè)，1人負(fù)責(zé)將鑿除的混凝土裝袋捆好，運(yùn)出鋼管，平臺上安排1人和梁上安排1人負(fù)責(zé)將混凝土棄碴運(yùn)到指定的地方棄置。河?xùn)|河西要同時作業(yè)。

開孔完成后，要先將管內(nèi)的積水清理干凈，再對混凝土進(jìn)行鑿除。

3.5 鑿除質(zhì)量要求

（1）對混凝土頂部不合格的混凝土要全部鑿除，露出新鮮的混凝土面;

（2）鑿除完成后的混凝土面與鋼管軸線方向要做成臺階狀或直接與鋼管軸線垂直。

3.6 鋼管焊接

鋼管內(nèi)混凝土鑿除合格，將開孔部位用原來的鋼板重新焊接好，焊接時要將焊接部位打磨成斜坡口，焊縫鈍邊不大于2 mm，坡口角度以60±5°為宜。焊接方法和焊接質(zhì)量均要求達(dá)到一級焊縫要求。焊接完成后，對焊縫打磨平整。

4 鋼管混凝土頂升

4.1 進(jìn)料管和出漿管的布置

在鋼管兩側(cè)已澆筑混凝土頂面位置處各設(shè)一處進(jìn)料管，安設(shè)在下弦鋼管側(cè)面。進(jìn)料管與拱肋鋼管軸線夾角介于30°左右，夾角越小泵送阻力越小，對鋼管壁的沖擊力亦越小。進(jìn)料管材質(zhì)、管徑與輸送管相同（Φ125 mm），進(jìn)料管設(shè)防截止閥門，并與主拱鋼管焊接加勁處理。將拱頂處出漿口直徑擴(kuò)大Φ150 mm，出漿管直接朝上接出，然后再用彎管接到梁上。在泵管水平管與豎直管位置處搭設(shè)泵管支架，使泵管順著支架到達(dá)鋼管拱進(jìn)漿口處，支架需加固牢固，支架采用I45工字鋼制作，將泵管固定在工字鋼上。其制作方法見相關(guān)方案。

4.2 施工準(zhǔn)備

共安排4臺輸送泵，每側(cè)各2臺，其中1臺為備用;8臺混凝土罐車，其中河西5臺，河?xùn)|3臺;一個工班，共15人來完成左側(cè)下弦管剩余混凝土的頂升工作。

4.3 混凝土配合比試配

頂升前對混凝土進(jìn)行試配，確保攪拌站生產(chǎn)的混凝土質(zhì)量能夠滿足鋼管混凝土頂升要求。

4.4 混凝土頂升

一切準(zhǔn)備工作就緒后，即可開展剩余混凝土頂升工作?；炷另斏龝r，要注意以下幾方面的問題：

（1）遵守兩側(cè)同時對稱泵送的原則，兩側(cè)混凝土在鋼管內(nèi)的量不宜超過2 m長鋼管弧長;

（2）混凝土自拌合站生產(chǎn)出來后，將對混凝土質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，不合格的混凝土嚴(yán)禁出站;

（3）混凝土到工地后，對每車混凝土均要進(jìn)行檢查，要檢查坍落度、和易性和流動性，不合格的混凝土堅(jiān)決不能放入泵車料斗內(nèi)。

5 質(zhì)量保證措施

為了保證此次及以后混凝土頂升施工的順利進(jìn)行，施工完成后混凝土質(zhì)量合格，要采取以下措施：

（1）鑿除的混凝土面一定要與鋼管軸線垂直，不能形成一個斜面;

（2）開孔位置進(jìn)行封閉焊接時，要安排原鋼管拱焊接人員進(jìn)行焊接，焊接方法與原來的要一致，焊接質(zhì)量要達(dá)到一級焊縫的要求;未焊接好，不得進(jìn)行混凝土的頂升施工;

（3）泵管布置時，要盡量減少彎管的數(shù)量，泵管固定要牢固;

（4）混凝土試配時，要做坍落度損失試驗(yàn)，配制出來的混凝土初凝時間應(yīng)能滿足混凝土順利泵送;攪拌站出站的混凝土應(yīng)與試配的混凝土質(zhì)量一致;

（5）進(jìn)料管的角度應(yīng)盡量減小，這樣有利于混凝土的泵送;出漿口應(yīng)大一些，便于鋼管內(nèi)空氣的排放和混凝土的排放。

6 安全注意事項(xiàng)

（1）鋼管拱混凝土灌注前，由安全部門對施工人員進(jìn)行安全教育培訓(xùn)，未參加培訓(xùn)的人員不得從事相關(guān)作業(yè);

（2）注意高空作業(yè)安全。在鋼管拱肋上和掛籃平臺上進(jìn)行操作時，要做好防護(hù)，系好安全繩，嚴(yán)禁身體不能從事高空作業(yè)的人員登高作業(yè);

（3）注意用電作業(yè)安全。施工現(xiàn)場要有一名專業(yè)電工，負(fù)責(zé)輸送泵用電和照明用電的施工，嚴(yán)禁非專業(yè)電工進(jìn)行用電操作;

（4）在鋼管拱肋內(nèi)進(jìn)行鑿除混凝土的人員必須戴好防塵口罩和墨鏡，防止吸入灰塵和混凝土殘?jiān)鼘ρ劬Φ膿p傷;

（5）注意機(jī)械設(shè)備操作安全。對攪拌機(jī)和輸送泵操作的人員必須是經(jīng)過培訓(xùn)合格且持證的人員，嚴(yán)禁非持證人員進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的操作;

（6）注意機(jī)械車輛的駕駛安全?；炷凉捃囘\(yùn)輸混凝土，駕駛車輛的必須是專業(yè)司機(jī)，嚴(yán)禁非專業(yè)司機(jī)駕駛混凝土罐車，車輛證照必須齊全、有效;

（7）所有泵管必須安設(shè)牢固，不得有松動現(xiàn)象。

7 結(jié)論

鋼管拱拱內(nèi)混凝土泵送施工是施工現(xiàn)場廣泛采用的一種施工方法，由于鋼管混凝土拱橋拱肋是整個橋梁的主要承重結(jié)構(gòu)，在實(shí)際施工過程中，由于外界條件的變化，常常會造成混凝土堵管。但只要我們嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作，做到防微杜漸，不斷地從每一次堵管中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，就一定能將堵管的可能性降到最低。

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