钢管拱混凝土灌注的施工工艺

钢管拱混凝土灌注的施工工艺

王茂丁贵生

【摘要】本文结合临汾市鼓楼西汾河大桥钢管拱混凝土灌注特点，详细的介绍了灌注的施工工艺，以及采取的技术措施。

【关键词】配合比砼灌注顶升施工工艺

一工程概况

临汾市鼓楼西汾河大桥，主桥结构采用30米（边跨）+80米（从跨）+105米（主跨）+80米（从跨）+30米（边跨）的五跨中承式钢管拱，主桥矢跨比1/3；从跨矢跨比为1/4；拱轴线采用二次抛物线。主跨及从跨主拱肋采用钢管混凝土结构，拱肋弦管内径为768㎜，平联尺寸为40㎝×20㎝，均采用C50微膨胀混凝土填充，灌注混凝土量如下表，共1248.8m3。

二施工方法的论证

临汾市鼓楼西汾河大桥拱肋弦管外径均为80cm,上、下平联为40㎝×20㎝，因吊杆的位置设计在平联上，平联实际最小空间为5㎝×20㎝。

在封闭的钢管中浇灌混凝土，同时又要保证混凝土在钢管中能密实成型，存在以下施工难点：其一，拱形钢管中的混凝土在施工时无法进行振捣，故此混凝土必须实现免振捣自密实性能；普通混凝土在硬化时会出现收缩现象，为保证混凝土在钢管中能密实成型，故此混

凝土要实现无收缩或微膨胀性能；而其设计强度等级又高达C50；普通混凝土难以实现以上性能。其二，由于钢管全部闭封，如采用常规施工方法在拱顶开口泵送混凝土入钢管，可能造成空气滞留钢管内造成施工缺陷（产生气泡或断层），故常规施工方法无法保证工程质量， 同时拱脚经专家论证可与钢管拱同时灌注。根据上述问题所以确定采用：(1)设计出可满足施工要求的混凝土配合比；(2)泵送顶升法施工方案。 三 工序的组织

临汾市鼓楼西汾河大桥钢管拱每条拱肋由4个弦管和2个平联组成，共需36次灌注混凝土。灌注顺序遵循先上弦管，后下弦管；先外弦管，后内弦管的原则。其顺序如下图所示：

下游拱肋 上游拱肋

钢管拱混凝灌注顺序：1 2 3 4 上下平联， 同一步拟按先下游，后上游，先东80米，再西80米，后105米的顺序进行。在灌注下游1后，待砼强度达到70%后，灌注上游1，待上游1达到70%后，按顺序对称连续灌注2、3、4、上下平联板。

钢管拱混凝土的灌注是一项工序要求比较复杂和严格的工程。中铁三局铁科公司大桥项目部针对钢管拱灌注的每一个施工环节聘请

了专家进行分析论证，总结工序如下：

上述工序有的单独进行有的同步进行，项目部为了快速有效的灌注好钢管拱混凝土，将上述工序进一步优化，分为四个步骤：1、支架

搭设；2、泵管架设，机械转场，泵管加固；3、泵送混凝土；4、拆除泵管，清洗泵车及泵管。这四个环节，项目部派专人专职负责，同时由生产经理统一协调指挥。

四机械的配置及泵送混凝土前的准备工作

临汾市鼓楼西汾河大桥钢管拱设计为三跨，每跨单侧拱肋需进行六次混凝土灌注施工，按照设计钢管拱的灌注必须两岸（上游下游）两侧(东侧西侧)对称灌注，同时第二个灌注循环必须是在第一个灌注循环强度达到设计70%以上时方可进行，此外临汾市鼓楼西汾河大桥钢管拱的灌注施工已进入冬季，混凝土的灌注只能在白天气温较高时进行。（夜间气温低细骨料结块，搅拌困难，无法保证灌注的连续性）为确保工期和混凝土的连续灌注，通过论证；（1）输送泵额定扬程大于1.5倍灌注顶面高度，105跨灌注顶面高度最大为45米，HBT60额定扬程200米﹥1.5×45米；（2）输送泵的额定速度v≧1.2Q/t（v为输送泵的额定速度， Q为要求灌注的砼量，t为砼的终凝时间），同一循序3根管砼量最大140m3，两台泵灌注，单泵灌注量70 m3，砼终凝时间按8h计算，HBT60额定速度60 m3/h﹥1.2×70 m3/8h。所以项目部配置了四台HBT60输送泵，分别布置在4#、5#、6#、7#墩旁边，先泵6#～7#墩，其次4#～5#墩，最后泵5#～6#墩。这样就能保证每天完成三跨单侧一根弦管的混凝土灌注，又保证了两岸对称施工，同时又保障有两台泵车备用。

运输车辆配备：共配备4辆混凝土运输罐车，每台泵配备2辆罐车，如发生意外，随时根据施工实际情况作出调整，以保证拱肋钢管

混凝土连续浇筑。

混凝土搅拌设备：施工现场现有一座拌和站，每盘搅拌1.2 m3，每盘搅拌时间按2min计算，每小时最多可搅拌36 m3砼，完全可满足施工要求。

施工机械配置表

泵送混凝土前的准备工作

(1) 泵送管道的安装

在施工方案确定的位置焊接泵送管道，为了减小泵送压力，泵送管与拱形钢管侧壁必须成不大于30度角进行焊接，焊接前应事先在钢管侧壁选定的开口位置进行开口，开口处事先应画好形状与尺寸，保证与泵送管焊接时尺寸相符、密封良好。泵管采用内径为125mm钢管，经理部派专职技术人员进行排定，在压注孔的位置及管道线路上，搭设支架专门用于架设混凝土输送泵管，保证管道的稳固性，并尽量减少弯头。在泵管对接前，仔细检查管内壁是否清洁，接头和密封圈是否完好，确保不会在泵送过程中发生堵塞、爆裂和泄露现象。对接好后，对输送管还要逐节检查，确保管节接口严密，杜绝混凝土顶升过程中发生脱管现象。另外，防止意外发生，在现场配备同样长度数量的泵管、弯头和密封圈一套作为备用，对备用管道的更换要先行试验，

熟练掌握。泵管安装好后，禁止人员在管道上行走。

在混凝土浇注前，在灌注管上设置防回流截止阀(法兰盘)，并对压浆管与拱肋钢管及法兰盘接口的焊缝作加劲处理。

(2) 泵送管道上阀门的设置

本方案确定使用阀板式阀门，阀板洞口的尺寸应不小于泵送管道的内径，以避免增加泵送压力。加工阀板时两面应平整并涂以黄油以保证阀门处的密封。

(3) 排气口的设置

排气口的位置位于拱顶正上方，直径150mm，在排气口处焊接一直径150mm的钢管（状如烟囱），在排出浮浆层后可保证排气口处混凝土的密实度。

(4) 搅拌站除了提前备齐所有的生产原材料外，搅拌设备也提前做了检查。考虑到连续泵送，应检查混凝土运输车，确保泵送时是连续泵送。试验室人员应对生产过程进行全程监控，并派人到施工现场全程监控并随时反馈现场情况。

五混凝土的要求及配合比的选定

必须选用质量优异的高效减水剂或泵送剂，必须保证此混凝土拌合物在2个小时内均能保持较大的流动性（2小时内坍落度保持在180mm以上），钢管拱混凝土采用C50流动性微膨胀混凝土，混凝土的可泵性，和易性，坍落度直接影响着泵送混凝土时的泵送压力，泵送时间及管内混凝土的质量。临汾市往年十一月最低气温为-70C，根据这一条件，选定配合比使用最低环境不应低于-100C，强度要求f c4≥45Mpa，f c28≥50Mpa混凝土应自密成型，无收缩补偿的性能。具有微膨胀性，低气泡，高流动性，骨料应微呈悬浮状态，不能下沉，而