钢管内混凝土灌注论文

邯郸输元河大桥拱肋钢管内混凝土灌注

内容摘要：以邯郸输元河大桥为例，简单介绍钢管混凝土拱桥拱肋内混凝土灌注施工技术及工艺。

关键词：钢管混凝土拱桥钢管内混凝土连续灌注

１工程概况

邯郸输元河大桥主拱采用中承式双肋悬链线无铰拱，计算跨径100m，计算矢高22.5m，矢跨比为1/4.444，拱轴系数m=1.5，k=0.962，两片拱肋的中心距离为25.4m。主拱圈断面采用上下两根钢管和中间的缀板组成的哑铃型断面形式，断面高2.5m。上下钢管外径Φ1000mm，间距1.5m，缀板间距0.7m，钢管厚度及缀板厚度在拱脚段为24mm，其余段均为16mm。一幅主拱拱肋共设置4组横撑，其中在拱顶设2组K形横撑，每个拱脚处设一组H形横撑，横撑由Φ500×14主钢管和Φ245×8腹杆构成，为桁架式结构。桥全长220米，主桥采用30+100+30m三跨连续自锚式钢管混凝土拱桥，两端各布置一孔30mT梁。主拱拱肋上下弦管及中间缀板均采用C50补偿收缩混凝土，全桥共计784.7m3。其中上弦管282.2 m3，下弦管276.2 m3，中间缀板226.3m3。工程于2005年6月份开工，2007年3月份竣工验收通车，由中铁十局集团第四工程公司负责施工。

2 施工方案

根据对称与均衡加载原则，即以拱顶为对称线两半跨对称加载，以桥轴线为对称线东西两片拱肋交替加载。按照设计文件要求并结合现场实际，本桥混凝土的灌注将分别从一幅桥的四个拱脚处同时泵送混凝土，一次顶升灌注成功。

同时按照设计文件要求：下一次混凝土灌注时上一次混凝土强度必须达到设计强度的90%以上，因此全桥混凝土灌注共分六次来完成，施工时先灌注下弦管，然后是上弦管，最后灌注中间缀板。

2.1 钢管内混凝土的配制技术要求及配合比的确定

设计要求钢管混凝土采用C50高强微膨胀混凝土。根据混凝土具备大流动性、收缩补偿，延后初凝、早强等工作性能，结合钢管混凝土灌注特点及商品混凝土搅拌站的拌合能力，运输时间及等待时间，并根据混凝土灌注施工时外部大气环境条件情况，仔细计算出灌注一根钢管的持续时间，要求混凝土拌合坍落度24～26㎝，坍落度损失6小时

≤3㎝或无基本无损失,初凝时间15h以上(环境气温18℃时)，砂率34%～45%，混凝土配制强度不低于59MPa，另外为了加快工期进程要求混凝土7d强度达到90%以上。同时按设计要求，本桥钢管混凝土的膨胀率大于0.3‰。

经过反复试配，选用混凝土的组成材料是：水泥为普通42.5（R）组，砂为邢台河中砂，碎石为5～20㎜的连续级配武安碎石，外掺剂为FJ-1型泵送减水剂，膨胀剂为FNC 膨胀剂，粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，其配合比为：水泥：砂：碎石：水：外掺剂：粉煤灰：膨胀剂=494：675：895：178：29.1：49.4：39.5，该配合比经过试验并通过验证，其限制膨胀率（28d）为0.31‰，符合上述技术要求，报监理工程师批复后，实施时予以采用。

2.2 设备的选择及施工现场的布置

2.2.1施工设备

根据现场电力条件及主拱结构的实际条件，采用90型电力拖式泵四台，90型内燃泵拖式泵一台做为备用泵，共五台拖泵。同时保证电力的正常供应防止出现突然停电等意外情况的发生，现场设置两台220KVA内燃发电机组作为备用电源。

混凝土全用在商品混凝土拌合站内拌合，利用混凝土运输车直接运至工地。混凝土运输车辆数量的确定是按照每次灌注混凝土的总量，并保证每台混凝土输送泵在泵送混凝土过程中不出现缺料而中断灌注来综合考虑，通过计算安排每台输送泵3台混凝土运输车，每一次灌注需要配备12台运输车，并增加两台备用，共需要14台混凝土运输车。

2.2.2施工场地布置

四台混凝土输送泵分别布置于每幅桥的四个拱脚位置处，备用泵暂放在场地宽阔道路便利的大桥南侧；两台内燃发电机组分别布置于桥的两头，试运转完毕后分别接入内网中，以便在外线电网出现断电情况后能够立即切换电路，在最短的时间内恢复供电。

3 钢管内混凝土灌注

3.1灌注顺序

施工按照对称与均衡加载的原则，结合现场的实际情况，本桥共分六次灌注，每一幅桥分三次，分别是下弦管、上弦管，最后是中间缀板。

3.2 混凝土灌注工艺流程

施工准备工作→泵送砂浆→泵送混凝土→封堵排气孔→封堵振捣孔→插打截止阀→施工现场清理。

3.3 混凝土灌注前的准备工作

3.3.1 设置灌注口及安装输送管道

灌注口开设在钢管的外侧，孔径与输送泵管内径相同，均为Φ133mm，与主拱成30°夹角，灌注管另一端焊接法兰与输送泵输送管相联。灌注口开设时采用气割，开口时先在拱肋上气割椭圆孔，同时将开割下的母材保存好，待管内灌注完混凝土达到强度后，割除灌注口钢管后再补上。

输送泵输送管道长度根据已经开割好的灌注管计算好长度后，再配置输送管道并联结密闭好。

3.3.2 设置排渣、排气及振捣孔

在拱顶分隔板两侧各设置振捣孔，上下弦管各设一个，中间缀板在左右两侧上端各设一个振捣孔，焊接直径均为Φ152mm的钢管接出，同时为了有利于混凝土灌注过程中气体更好地排出并防止溢出混凝土污染钢管拱肋，灌注时在每一个振捣孔上方加接1.5m高的塑料管。

在拱脚最低处设置排渣孔，采用直径Φ50mm的钢管接出拱脚，排渣管外焊接球阀进行控制，球阀与水带相联，以便将水及时排走。排气孔设置在主拱侧面，采用直径Φ50mm 钢管焊接，混凝土灌注过程中加装1.5m塑料管接长，方便空气的排出。

振捣、排气孔在管内混凝土达到设计强度后，将钢管割除，用开孔时切割下的原材进行填焊孔洞（如果母材丢失，可采用与拱肋同材质、等壁厚的钢材进行填补）。

3.3.3 截止阀设置

在混凝土灌注管上设置防混凝土回流装置的截止装置，装置采用法兰装备，中间加装插销板，设计装置及图如下：

在混凝土灌注过程中，将截止阀中间的插销板抽到最顶端并固定稳妥，防止在混凝土灌注过程因外力作用而发生脱落。混凝土灌注完毕时，立即松开紧固螺母，用铁锤把插销打入槽内，直至完全堵住混凝土灌注管口为止，等水泥浆将其缝隙出填满后，可以拆除泵送管。

3.3.4 钢管内冲洗

每根钢管及缀板灌注前，从拱顶振捣孔的钢管内注入清水以清洗主拱拱肋钢管及缀板内部，清洗后的水及锈渣等从拱脚处设置的排渣孔排走。