靈江三橋鋼管拱肋混凝土施工

【摘 要】鋼管拱肋混凝土由于施工的特殊性，要求有較高的工作性能，而鋼管拱肋混凝土的灌注施工是拱肋合攏后的關(guān)鍵工序，其施工質(zhì)量直接關(guān)系到拱肋的強(qiáng)度、線形和受力性能。結(jié)合靈江三橋施工實(shí)例，介紹鋼管拱肋混凝土配制和灌注工藝，為類似工程提供了參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】鋼管拱肋混凝土；配制；灌注；工藝

1 工程概述

靈江三橋主橋?yàn)?6+110+36m的飛鳥式鋼管混凝土拱橋，主橋中跨為中承式鋼管混凝土拱橋，拱軸線為二次拋物線，矢跨比1/4，矢高27.5m，凈跨徑101.7m。拱肋橫橋向設(shè)置二片，左右側(cè)拱肋中心間距27m，拱肋斷面形式為橫啞鈴形四管桁式，拱肋高2.7m，寬2.0m，主弦管采用φ70cm δ=16mm的鋼管，拱肋靠近拱腳處設(shè)置10m實(shí)心段和5m實(shí)腹段，縱向四根鋼管和實(shí)心段、實(shí)腹段綴板內(nèi)灌注C50混凝土。

2 鋼管拱肋混凝土配合比配制

鋼管混凝土是一種高等級(jí)混凝土，一方面便于澆筑，要求混凝土塌落度大，和易性好且不泌水，不離析，另一方面為充分發(fā)揮鋼管套箍作用，要求混凝土的收縮率小，填充飽滿。為滿足混凝土強(qiáng)度、坍落度、和易性要求，采用高效減水劑，以降低用水量，減小水灰比，增大混凝土流動(dòng)性，提高混凝土強(qiáng)度和耐久性。為保證管內(nèi)混凝土密實(shí)性，減小混凝土收縮系數(shù)和孔隙率，按設(shè)計(jì)要求加入膨脹劑。為改善管內(nèi)混凝土性能，在混凝土中摻入適量粉煤灰，以降低水化熱，提高混凝土的施工和易性。根據(jù)上述要求，在查閱同類工程相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，靈江三橋采用自流平免振搗混凝土進(jìn)行灌注。免振混凝土一般要求坍落度大于200mm、擴(kuò)展度大于550mm、粗集料最大粒徑小于25mm、砂率大于40%，以保證混凝土在流動(dòng)自密下不產(chǎn)生離析。經(jīng)試驗(yàn)，靈江三橋c50鋼管拱肋混凝土采用如下配合比：

水泥：粉煤灰：礦粉：膨脹劑：黃砂：碎石：水：減水劑=285：155：77：39：713：871：190：0.8%，砂率為45%，水灰比為0.34，單位用水量為190kg。

水泥采用PO42.5紅獅水泥，粉煤灰采用臺(tái)州嘉豐的二級(jí)灰，礦粉采用南京梅寶S95礦粉，膨脹劑采用浙江合力的UEA-Y，碎石采用5-25mm與5-16mm按7：3摻配后的連續(xù)級(jí)配，黃砂采用閩江中砂，外加劑采用江蘇博特。

試拌測(cè)得混凝土的各項(xiàng)指標(biāo)為：坍落度215mm， 5小時(shí)的坍落度損失測(cè)度為2cm，混凝土試件在30h后發(fā)生水化作用開始初凝，32h達(dá)到終凝，28d進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、強(qiáng)度為60.3MPa，達(dá)到了設(shè)計(jì)的120%。該配合比的各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足施工要求。

3 拱肋混凝土灌注順序

靈江三橋拱肋混凝土分三次灌注完成，拱肋混凝土灌注步驟如下：

左幅拱肋 右幅拱肋

灌注步驟：1灌注右拱肋下弦內(nèi)側(cè)鋼管砼→2灌注左拱肋下弦內(nèi)側(cè)鋼管砼→3灌注左拱肋下弦外側(cè)鋼管砼→4灌注右拱肋下弦外側(cè)鋼管砼→5待四根下弦鋼管砼達(dá)到90%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后再灌注右拱肋上弦內(nèi)側(cè)鋼管砼→6灌注左拱肋上弦內(nèi)側(cè)鋼管砼→7灌注左拱肋上弦外側(cè)鋼管砼→8灌注右拱肋上弦外側(cè)鋼管砼→9待四根上弦管砼達(dá)到90%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后灌注右拱肋實(shí)心、實(shí)腹段砼→10灌注左拱肋實(shí)心、實(shí)腹段砼。

4 拱肋混凝土灌注

拱肋混凝土灌注采用泵送頂升法施工，泵送頂升法是在鋼管拱腳部適當(dāng)位置處開壓注孔并將設(shè)有閘閥的鋼管進(jìn)料口與泵管相連，在鋼管頂部設(shè)一根增壓管(兼排氣管)，混凝土在泵壓力作用下，由下而上頂升，靠自重?cái)D壓密實(shí)充填管腔，與鋼管共同工作。拱肋混凝土必須對(duì)稱灌注，兩側(cè)管內(nèi)混凝土高差不宜大于2m，并在混凝土初凝時(shí)間內(nèi)完成灌注。

4.1 泵送準(zhǔn)備工作

4.1.1 原材料準(zhǔn)備

原材料應(yīng)提前進(jìn)場(chǎng)，并充分考慮富余量。材料進(jìn)場(chǎng)后，嚴(yán)格按規(guī)范要求進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的檢測(cè)，對(duì)于不符合要求的原材料必須予以退場(chǎng)處理。開盤前，外摻劑按每盤混凝土用量稱量裝袋，實(shí)測(cè)骨料含水率，調(diào)整施工配合比。

4.1.2 輸送泵選型

泵送混凝土前，進(jìn)行混凝土輸送泵選型。根據(jù)泵送高度、距離、泵送速度計(jì)算最大泵送壓力及泵送功率，確定選用四臺(tái)HBT-90型高壓固定式混凝土輸送泵作為泵送機(jī)械，其中二臺(tái)作為備用?；炷凛斔捅脩?yīng)當(dāng)性能可靠，保證能連續(xù)灌注，輸送泵的額定揚(yáng)程應(yīng)大于1.5倍灌注頂面高度，輸送泵的出口泵壓不能超過規(guī)范要求，以免鋼管被壓裂。

4.1.3 布設(shè)管道

單根弦管兩側(cè)拱腳各設(shè)一處進(jìn)料管，安設(shè)在上、下弦鋼管頂面或側(cè)面。因夾角越小泵送阻力越小，對(duì)鋼管壁的沖擊力亦越小，故進(jìn)料管與拱肋鋼管軸線夾角宜小于30°。進(jìn)料管材質(zhì)、管徑與輸送管相同，進(jìn)料管設(shè)防回流閥門，并與主拱鋼管焊接加勁處理。在弦管頂設(shè)置排漿管，排漿管高1500mm，直徑Φ200mm，排料管弦管焊接連接，并略向外傾斜，避免排料過程中污染弦管防腐層。

管道布設(shè)過程中盡量選用直管、小角度彎管。管道布設(shè)完成后，檢查管路是否有懸空點(diǎn)，并設(shè)置足夠支點(diǎn)，尤其彎管處應(yīng)固定牢靠，并配備足夠的備用輸送管、密封圈、卡扣等。

4.2 拱肋混凝土灌注

4.2.1 泵送清水

泵送清水主要為濕潤(rùn)輸送泵及輸送泵管，檢查泵送系統(tǒng)氣密性，施工中不得將清水泵入主弦管內(nèi)，一切正常后，將輸送泵管與進(jìn)料管接好，準(zhǔn)備泵送。

4.2.2 泵送砂漿

清水泵送完畢后，泵送高標(biāo)號(hào)砂漿。泵送量據(jù)輸送泵管長(zhǎng)度確定，其主要作用為潤(rùn)滑管道，減小混凝土與泵管之間的阻力。

4.2.3 泵送C50混凝土

砂漿泵送后接著開始對(duì)稱灌注拱肋C50混凝土，拱肋內(nèi)砼面逐漸上升，待砼灌到排氣孔處并冒出濃漿后，灌注砼停頓15 min，待拱內(nèi)混凝土充分排氣、排水后再補(bǔ)灌一次砼，待增壓管再次冒出與出機(jī)狀態(tài)相同的混凝土后正式結(jié)束灌注工作，然后插打進(jìn)料管上截止閥，整個(gè)泵送過程完成。

4.2.4 設(shè)備清洗及封閉主弦管

泵送完成后清洗、拆除輸送泵及其管道，過程中注意對(duì)主弦管防腐層的保護(hù)?；炷两K凝后割除進(jìn)料管、排漿管，用與弦管相同材質(zhì)、規(guī)格的鋼板封堵，防雨水進(jìn)入，并有效防止混凝土碳化。

5 質(zhì)量檢查

對(duì)于拱肋混凝土的灌注質(zhì)量可用敲擊鋼管的方法進(jìn)行初步檢查，聲音沉而啞者表明混凝土正飽滿，對(duì)于有異常者，可用超聲波進(jìn)一步檢測(cè)。

超聲波檢測(cè)的目的是檢查管內(nèi)混凝土是否均勻，混凝土與鋼管是否密貼，管內(nèi)混凝土是否存在空洞和冷接縫及混凝土強(qiáng)度是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)語

隨著人們對(duì)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的深入，加之橋梁設(shè)計(jì)、施工手段的逐漸成熟，鋼管混凝土拱橋已逐步成為大型、特大型橋梁的首選橋型。靈江三橋鋼管拱肋混凝土的成功灌注，對(duì)類似工程施工具有借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]交通部第一公路工程局，公路施工手冊(cè)《橋涵》（下），北京人民交通出版社，1993；

[2]JTJ 041-2000，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范，北京：人民交通出版社，2000；