钢管拱混凝土施工工艺及要点

钢管拱混凝土施工工艺及要点

陈磊

中铁二十局集团六公司

【摘要】宝鸡市广元路渭河大桥是我国西北首座连续五孔无风撑、双承载面下承式的钢管混凝土系杆拱桥，现以本桥为例，介绍钢管拱混凝土的施工工艺及要点。

关键词钢管拱混凝土施工工艺要点

1 前言

钢管混凝土结构自60年代初就已引入我国，最近几年我国在钢管拱应用方面发展较快，许多大跨度的桥梁设计采用了钢管拱技术。因其具有以下优点，该桥型目前在我国得以流行：

1.1 形态优美。

1.2 跨度大，施工简便。

1.3 抗震、抗压、抗裂性能显著提高

钢管拱混凝土充分利用了钢管的套箍作用，采用了微应力混凝土，其抗压、抗裂性能显著提高。三向应力混凝土的主要特性是强度高，变形性好，在外荷载作用下，由于钢管约束其内部核心混凝土的横向变形，使在三向应力作用下的核心混凝土的强度比普通浇注的混凝土提高了2～3倍。普通混凝土受压的压缩应变≥0.002时，出现纵向裂缝而破坏。三向应力作用下的混凝土可看作弹塑性材料，当压缩应变达0.002时，不但仍有承载能力，而且表面不发生裂缝，它是一种很好的抗震材料。

2 工程简介

宝鸡市广元路渭河大桥桥宽28.5m ，全桥总长585.56m 。两端引桥部分为8

跨32m 后张法预应力大孔板梁，主桥部分由五孔无风撑、双承载面下承式的钢管混凝土系杆拱组成（64m+64m+72m+64m+64m ）。拱的矢跨比为1/5，拱轴线为二次抛物线，拱肋采用圆端形扁钢管结构。拱肋高度72m 跨为0.9m ，64m 跨为0.8m ，宽均为1.8m ，钢管内填充C 40微膨胀砼。拱肋钢管材质Q345d ，厚度为16mm 。截面见下图：

72 米 跨（mm ） 64 米 跨(mm)

3 准备工作

3.1 方案比选

3.1.1 方案一 采用连续抛落无振捣浇注混凝土的施工方法，混凝土由拱顶连续抛落。但对距拱顶4m 以下的混凝土仍需开天窗用插入式振动器进行振捣，且所浇注混凝土不易密实，施工难度较大。

3.1.2 方案二 压注顶升法。即在距离拱脚1.5-2米处的拱轴线处,两侧对称各开压注孔，利用混凝土输送泵的压力将混凝土从压注孔处焊接好的泵管连续不断地自下而上压入钢管拱内，并达到砼自密实的效果。这种施工工艺简便易行。但必须选用压力大、性能好的输送泵。

我们采用压注顶升法施工，取得了满意的效果。并学习总结出了施工中需注意的一些问题。

3.2 施工前的观测

观测的目的是为了确定拱轴线、控制点的标高是否正确。如果轴线有偏差可用预先设置好的风揽进行调整；如果因焊接、拼装等原因造成一侧的控制点高程偏大，而另一侧的高程偏小，则可在压注混凝土的过程中调整，具体操作见下文。

3.3 人员

工人要求能熟练拆装混凝土泵管，责任心强。

技术人员包括拱上混凝土压注指挥、泵车指挥、实验、测量四组，各组间通过对讲机保持联系。

3.4机具

3.4.1泵送顶升施工需要有较大的泵送压力，泵车的选择是混凝土顶升压注成功与否的关键。本工程选用了三辆三一牌HBT—60B型拖泵，其中一台备用。此泵出口泵压可达6.3Mpa，对混凝土的适应性较强。

3.4.2 为确保泵送压注顶升的连续进行，施工时根据混凝土拌和站的位置和泵送速度，每台泵车配备了3辆砼运输车，并有一辆备用。

3.4.3 混凝土拌和站

做好搅拌机的检查、维修工作。

3.4.4 原材料

在混凝土施工前要做好原材料的进场检验工作。水泥和外加剂的质量是保

证混凝土膨胀率的关键。

4 施工工艺

4.1 “二级压注，一次成型”

由于钢管为扁形，加劲肋布置较远，且矢高较大，根据混凝土所能产生的压力及扁钢管的抗变形能力计算，若混凝土从拱脚一直压到拱顶，则混凝土的压力将把扁钢管的直线部分压弯，所以采取“二级压注，一次成型”的方法，即除原有拱脚底预留焊接的泵管接头外，在拱高1/2处（拱高含拱顶排气管1.5m），两边对称，增设型号一致的泵管接头，在紧靠拱顶吊杆位置两侧设两根Ф20cm，高1.5m的排气增压钢管。示意图如下：

K0 K0

K3 K4

K1 K2

K0：排气增压管

K1、K2、K3、K4：混凝土压注孔（带混凝土止回闸板阀）

4.2 施工中钢管拱的观测

为了获得较完整的测量数据，混凝土压注过程要进行全程观测。混凝土压至每一个控制点，都对拱轴线及标高施测一次，并将测量结果绘制成随时间或工况变化曲线图，根据这一曲线，可以较直观地了解钢管拱在泵送混凝土各阶

段变化情况。

4.3 压注顶升施工程序

4.3.1 灌注前认真检查泵管及输送泵的各个接头，接头之间应垫像皮圈防止漏气、漏浆。

4.3.2 开启止回闸阀K1、K2，用与混凝土相同品种及标号的水泥搅拌的砂浆润滑泵车与泵管，以减小混凝土泵送时的摩阻力，砂浆必须在钢管拱外排出。4.3.3 对称进行灌注混凝土，同时有专人观察拱内混凝土的泵送情况，两台泵灌注的速度尽量保持一致，如有不对称现象应及时调整。最简单而实用的观察办法就是“锤击法”，即用铁锤敲击钢管拱，听到清脆的声音和沉闷的声音交界处就是混凝土已压注到的位置。这一观测能确保混凝土的对称同步浇注如果发现两侧的压注速度不一致，应及时通过对讲机与泵车指挥人员联系，进行调整。小部分偏载造成的钢管拱弹性变形可以完全恢复，有效的保证了拱轴线符合设计要求。

4.3.4 当混凝土灌注至超过K3、K4压注孔约1米时，停止泵送，立即关闭K1、K2闸板阀，已最快的速度将泵管接至K3、K4压注孔，打开K3、K4闸板阀，开始第二级混凝土的压注。

4.3.5 当混凝土从排气孔冒出时，控制灌注速度，改两台泵同步对称泵送为交替泵送，继续压注约1～2m3混凝土，确保钢管拱内混凝土压注密实。

4.3.6 关闭止回闸阀，避免混凝土倒流，清洗泵管、泵车。

4.3.7 做好钢管混凝土的保温工作。

5 要点