偏態拱拱肋混凝土壓注的施工

中鐵大橋局集團第一工程有限公司 周治武

偏態拱拱肋混凝土壓注的施工

中鐵大橋局集團第一工程有限公司 周治武

石武客運專線河南段鶴壁特大橋跨濮鶴高速鶴壁收費站高速匝道由1-（50+50）m偏態拱+3-24m雙線簡支箱梁、+1-（48+ 80+48）m雙線連續箱梁、+2-32m雙線簡支箱梁和+1-（50+50）m偏態拱結構形式組成。偏態拱拱肋混凝土采用高壓泵送壓注頂升技術。

一、工程概況

石武客專鶴壁特大橋偏態拱（形狀類似于耳朵形）共4跨，位于京珠高速與濮鶴高速鶴壁高速收費站處。南北向橫跨高速苜蓿葉式（互通式）西側匝道之上。理論拱軸線采用旋轉角度α= 26.565°的偏態二次拋物線，拱軸線方程在XOY坐標系下為：Y=-0.0236068X2+1.5X，坐標原點O在邊支座中心線和梁頂以下0.85m處。每跨50m，拱截面為矩形上下加圓弧形組成，拱肋寬0.7m，拱肋高1.2m，其中，中拱腳處局部圓順過渡加高至2.0m。矢跨比1/5。兩拱之間設3道橫撐。拱中間與梁體用斜拉索相連，是石武客專在鶴壁市區的一道風景。拱肋鋼管分段在工廠預制，現場拼裝。每根拱肋用混凝土40m3，設計混凝土強度等級為C50微膨脹混凝土。

二、拱肋混凝土泵送頂升壓注施工

1.混凝土泵送采用輸送泵單管從兩邊頂升壓注一次到頂的施工方法。泵送混凝土總重量約為96t，水平距離50m，高度10m。混凝土由混凝土工廠集中拌制，一次性運至現場，輸送由兩臺汽車泵從橋下輸送到橋上兩臺地泵內，再壓注至拱肋。

2.混凝土所用材料選擇。水泥為P.O 42.5，摻和料為F類粉煤灰，礦粉為S95，膨脹劑為型號HCSA，細骨料為信陽河砂（II區中砂），粗骨料為淇縣廟口5～25mm連續級配（5～10mm∶10～25mm=20∶80），外加劑為AN4000聚羧酸系外加劑，纖維素纖維，水為地下水。所有材料經檢驗合格后，才允許使用。

3.配合比。

（1）設計參數。拌和方法為機械方法，工地振實采用自密實方式。設計強度等級為C50，配制強度為59.9MPa，拌和物設計初始坍落度為200±20mm，拌和物初凝時間為16～20h，粉煤灰摻量為15%，礦粉摻量為8%，膨脹劑摻量為12%，膠凝材料用量不宜大于500kg/m3（實際用量490kg/m3），電通量＜1000C（電通量實測值為：665C），混凝土最大堿含量≤3.0kg/m3（實測值為：2.309kg/m3），混凝土氯離子總含≤0.10%（實測值為：0.0038%）。

（2）混凝土每方材料用量。

水泥∶粉煤灰∶礦粉∶膨脹劑∶砂∶碎石∶水∶外加劑∶纖維=319∶73∶39∶59∶735∶1058∶150∶6.86∶0.90。水膠比：0.31（設計≤0.50）。砂率：0.41。

4.混凝土技術條件及各項性能指標。混凝土為自密式砼，凝結硬化后要與鋼管密切接觸，具有補償收縮性，其微膨脹率大于或等于收縮率，泌水率低，可泵性好，在泵送期間能始終保持優良的工作性能，在一定時間段內狀態穩定。在較高溫環境下施工也能正常凝結且不開裂。

拌和物初始坍落度220mm，擴展度650mm；1h后坍落度210mm，擴展度590mm；初凝時間17h 55min，終凝時間20h 05min，含氣量3.0%，立方體抗壓強度R7=50.6MPa，R28=54.3MPa，R56=64.5MPa。

抗裂性I級；抗滲等級P＞20；抗凍等級F300；56天電通量665C；總堿含量、氯離子總含量均符合設計要求。

5.壓注孔、排氣出漿孔設置。在每根拱肋距拱腳1.0～2.0m范圍，拱內側開兩個橢圓形孔，孔大小與切割好的壓注管口大小一致。接管與泵管直徑大小相同，與拱大約成30°夾角，便于混凝土順利壓注到拱內，法蘭及加勁板應焊接牢固，壓注管設防回流閘閥，將焊接好的壓注管用鋼絲繩捆綁在拱肋上，以防止壓注時產生的振動太大，壓注管受到損壞。

在拱頂最高處開口并焊接一根1.0m長的泵管，上面帶一根180°彎管，彎管一端與泵管連接，另一端綁扎塑料管，塑料管一直通到橋下地面挖好的排污坑內。整個管線要暢通無阻，用于壓注時排氣和壓注滿后的出漿，防止漿體污染拱肋和橋面。

三、施工中的控制要點

1.所用機械設備必須事先檢查維修保養，主要機械同規格型號的要各自多備一臺。

2.在焊好的壓注管的一端接好地泵，地泵與壓注管必須在一條線上，地泵要支撐穩固，壓注管不得受力，地泵工作時產生的振動能自行恢復。萬一出現故障，更換要方便。

3.在拱頂安裝供水管，用以拱肋降溫、泵管潤濕及清洗。

4.偏態拱拱肋最高點不在中間，事先必須算好出漿孔兩側需要壓注混凝土方量，合理調配混凝土，在拱肋側面做好標記。壓注時讓方量大的一邊先壓注，待多出的方量壓夠時，兩邊地泵再同時壓注。壓注時人工用錘敲擊鋼管壁，判斷混凝土標高，進而調整兩邊泵送速度和壓注方量。

5.混凝土生產符合相應技術要求，計量要準確，誤差不能超過相應范圍，攪拌時間大于2min，砂石料要經過清洗，各項指標合格。

6.泵管及拱內壁的清洗濕潤。車輛應提前清洗干凈，泵管、拱內壁不留有油污、鐵銹、油漆等，以免影響將來混凝土凝結硬化后的黏結。泵送前用水泥砂漿進行管道潤滑，以減少摩阻力，水泥砂漿泵入拱肋，再泵混凝土，由混凝土頂推水泥砂漿向上潤管，直至注滿后從出氣排漿管排出。

該4跨偏態拱橋已于2010年10月份竣工，鋼管拱混凝土經超聲波無損檢測，拱內混凝土填充飽滿密實，表明泵送壓注施工技術切實有效。