拱管混凝土灌注施工技术

拱管混凝土灌注施工技术研究

摘要：本文结合飞水崖钢管砼拱桥拱管砼灌注施工实践，介绍了拱管内砼灌注的组织及施工技术研究，以及如何检测管砼质量和控制、处理措施。

关键词：拱管混凝土灌注技术研究

1.工程概况

深溪沟飞水崖大桥为一座中承式钢管砼拱桥。右岸桥台采用重力式结构，刚性扩大基础，左岸桥台采用桩基础。桥面标准全宽16.6m。桥面纵向设1.8%单向坡，横向设1.5%双向坡。

本桥采用一跨过河形式，净跨径lo=133米，净矢高f=33.25米，矢跨比f/l=1/4，拱轴系数m=1.5，拱脚连线与水平线夹角为

1.05º。由上、下游两条拱肋共同组成，间距14.1m，每一拱肋由4肢φ600的钢管组合而成。拱肋吊装焊接完成后在钢管内灌注砼，形成钢管砼组合受力截面。

拱管内砼采用c50微膨胀砼，全桥共320m3。拱肋混凝土灌注采用从拱脚到拱顶泵送混凝土顶升法灌注混凝土。单侧压注拱轴线长度约75米，压注高度约34米。

2.技术要求

1、拱管混凝土要求采用微膨胀、低水化热的流态混凝土。使用微膨胀剂后混凝土膨胀率控制指标为：标准养护14d膨胀率不超过2.0×10-4〔基本对应于峰值膨胀率〕，28d混凝土膨胀率为1.8×10-4±0.1×10-4。

2、拱圈混凝土的浇筑程序遵循工序对称、均衡的原则进行。灌注过程自两岸同一拱肋同时开始，保持对称、均衡的原则，一个节间进度差控制在1.775m范围内。

3.保证措施

1、拱顶管内设置δ=10mm钢板隔板，隔板在加工钢管时预埋。隔板两侧设置φ110mm出浆孔。出浆孔采用∮=127×5,高1.5m钢管焊接在弦管出浆孔上作为冒浆用。入口处设法兰接头和插板与输送泵管口联接。待砼灌注到设计标高后用插板堵死开口，防止砼外溢。

2、在拱脚上、下弦管设置灌注孔，施工前在距离拱脚1m位置上弦管内弧侧、下弦管外弧侧设置φ=200mm灌注孔。(灌注孔至拱脚段弦管采用人工灌注,插入式震动器捣固)。以保证混凝土的密实度。混凝土灌注完毕达到强度后用主拱肋同型号钢板填焊孔洞。

3、混凝土采用微膨胀、低水化热的流态混凝土。塌落度15—19cm，水灰比小于0.45。灌注温度控制在5℃—35℃。超过35℃或者钢管温度达到55℃时采用湿麻袋洒水降温。为保证混凝土的密实度。灌注过程中需连续进行不得间断。每一根钢管的砼灌注完成时间不的超过第一盘入管混凝土初凝时间。

4、钢管混凝土拱桥在混凝土灌注过程中，随着砼方量的增加并逐步充满拱管，在没有完全凝固前砼重力完全作用于拱肋，对拱肋的整体稳定性造成了一定的影响，为了保证灌注过程中拱肋的稳定需要注意一下几点：

（1）保留扣索，使扣索承受一定索力以作为安全储备；

（2）关注施工期间风速风向的变化，适时张拉调整缆风索，增强拱肋侧向稳定。

（3）严格按照已定的施工方案确定的灌注顺序进行施工，尽量避免不科学施工导致拱肋受力状态改变，形成不均匀受力影响拱肋整体安全性。

4.砼灌注工艺流程及施工顺序

工艺流程：封铰砼前通水清洗管内污物→安设泵送插管、拱顶排气（浆）口→开设拱脚及泵送插管处振捣孔并做好准备工作→润滑泵机并泵送砼至插管位置→人工振捣插管以下区段混凝土并补

焊振捣孔→压注高标号砂浆→压注高压水清洗湿润钢管→压注钢

管混凝土→冒浆直至冒出纯砼后关闭插管稳压→拆除输送管完成

泵送。

灌注顺序：拱肋混凝土的灌注顺序见下图。本桥拱管砼灌注分四组八批进行，每组灌注上、下游两对称拱管。两管施工顺序为连续灌注，先施工上游管完成后调整泵机砼输送管方向继续灌注下游拱管。每灌注一组弦管混凝土，待混凝土强度达到80％设计强度后，进行第二组弦管的灌注。

5.混凝土泵机选型及布置

该桥泵送混凝土数量较多，8根主弦钢管内混凝土分4组进行泵送，根据均衡受力要求，输送泵机的额定速度v为：v ≥1.2q／t。q要求灌注的砼数量，t砼终凝时间。经反复比较选用3台三一重

工60型中压泵自两岸对称泵送，泵送压力控制在2.0 mpa以下。泵机布置在两侧桥台位置，施工时，依靠展线布置至拱脚插管处与钢管连接。

管径选择及混凝土泵送管道布置

（1）钢管内径600mm，其管壁侧面开孔设临时插管时，考虑开孔截面不宜过大，以免破坏骨架的受力性能，实际选择的临时插管内径为150mm与泵机输送管内径相同。

（2）输送管道布置应考虑如下措施：由于顶升压注混凝土，管出口压力较大，故临时插管需与主弦钢管开孔焊接;与混凝土输送管采用泵机专用卡相连。布管时尽量沿地面布管，需架空时注意支架的稳定，为防泵送时抖动失稳可用5t倒链将泵管反向与拱管连接。

6.c50微膨胀混凝土的配合比设计

设计原则：

1、配置微膨胀、低水化热的流态混凝土，水灰比不大于0.45，塌落度150mm--190mm。

2、使用微膨胀剂后混凝土膨胀率控制指标为：标准养护14d膨胀率不超过2.0×10-4；28d混凝土膨胀率为1.8×10-4 ±0.1×10-4 。

3、采用优质中粗砂、骨料和有保证的水泥，级配粗骨料采用卵石，粒径5～30mm，粒径20mm及以下者占粗骨料95％。

7.2、施工准备

1、泵送插管与钢拱焊接，插管设置在距拱脚位置4m处，与钢管成30°倾角。插管以下位置于拱肋拱背处开设两处φ10cm振捣孔。第一处距离拱脚1米，用于清理泵机开动时润滑机械及泵管的砂浆、水。第二处振捣孔位于插管以下20cm，用于人工振捣插管部位以下自由落体的砼，保证此段砼的密实度。

2、割焊拱顶φ110mm出浆孔及排浆管。并在排浆孔处安放水管准备注入清水。泵送前连接输送管管道，并仔细检查管接头应十分严密，不得漏浆、漏水。

7.3、泵送施工

1、泵送清水使管内湿润，泵送砂浆润滑泵管。

2、泵送微膨胀混凝土，顶推水柱及水泥砂浆至拱管拱脚处。

3、继续灌注砼，使水加砂浆从拱脚1米处振捣孔全部溢出，停止灌注，插入振捣棒振捣拱管底部砼密实。

4、焊接封孔板，继续灌注砼至插管与拱管连接位置。

5、停止砼泵送，从插管处振捣孔插入振捣棒，人工振捣管内砼。

6、封孔。泵送高标号水泥沙浆0.8m3，然后从拱顶冒浆孔注入清水1m3后。继续压注砼，砼连续不停压注，直至冒浆孔将注入的清水及砂浆全部排出，开始冒稠密的纯砼后停止压注。稳压观察冒浆孔内砼有无回落现象，发现管内砼停泵后有一定下沉时需要启动泵机再次压注直至冒浆管内砼稳定后及时打紧插板挡板，拆除泵管清洗机械准备下根拱管灌注。