大跨度鋼管混凝土拱橋拱肋混凝土無(wú)隔艙泵送施工技術(shù)

□劉占雷（中國(guó)中鐵七局集團(tuán)嶺南高速No.21標(biāo)項(xiàng)目部）

嶺南高速蒲山大橋主跨結(jié)構(gòu)形式為下承式系桿鋼拱橋，其主跨橫向設(shè)置三片拱肋，標(biāo)準(zhǔn)橋梁橫斷面寬38.8m，其跨度為225m。由于拱頂距離地面達(dá)到了70余m，距離橋面也達(dá)到了46m，中鐵七局集團(tuán)鄭州工程有限公司在施工中參照了國(guó)內(nèi)外相同或相近結(jié)構(gòu)拱橋拱肋混凝土有隔艙泵送施工技術(shù)及相關(guān)排漿的方法，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行了分析：若采用有隔艙泵送施工方法，需在拱肋間加焊隔艙板若加焊拱肋內(nèi)隔艙板，需要將拱肋開(kāi)孔后施工人員進(jìn)入拱肋內(nèi)部焊接，焊接隔板產(chǎn)生的高溫會(huì)對(duì)拱肋鋼管造成影響，不但會(huì)影響拱肋的線性變化，也違背了設(shè)計(jì)院關(guān)于盡量少在拱肋開(kāi)孔的設(shè)計(jì)意圖；同時(shí)增加了高空作業(yè)量，增加了人員機(jī)械的投入，延長(zhǎng)了泵送施工周期。而采用無(wú)隔艙泵送施工技術(shù)，在拱頂進(jìn)行排漿，從而取消焊接拱肋間隔艙板，直接在拱頂處設(shè)置排漿孔排漿輔助混凝土泵送的方法進(jìn)行泵送，可以避免因加焊隔艙而增加的施工投入，同時(shí)也能保證在工期內(nèi)完成泵送施工任務(wù)。最后采用無(wú)隔艙泵送施工技術(shù)進(jìn)行了施工，采用該技術(shù)應(yīng)用于蒲山大橋拱肋混凝土泵送施工中，在安全、進(jìn)度、質(zhì)量上贏得了業(yè)主的高度贊揚(yáng)及獎(jiǎng)勵(lì)。

1.施工特點(diǎn)

1.1 取消橫隔艙，采用拱頂排漿孔排漿輔助泵送施工，相對(duì)于傳統(tǒng)的有隔艙輔助泵送混凝土排漿相比可省去焊接隔艙板而增加的施工投入，節(jié)省了成本，同時(shí)避免高空焊接作業(yè)，安全上有保障。

1.2 能實(shí)現(xiàn)較快的施工進(jìn)度，以嶺南高速蒲山大橋?yàn)槔珮?4根弦管計(jì)2310m3混凝土在5d之內(nèi)全部完成，減小了施工周邊環(huán)境的干擾。

1.3 拱頂設(shè)置排漿孔排漿，其排漿效果與隔艙兩側(cè)設(shè)置排漿孔排漿的效果一致，浮漿同樣能順利排出，且省去了焊接拱肋間隔艙板的工序，施工更簡(jiǎn)便，投入少，效果明顯，混凝土的質(zhì)量同樣達(dá)到了規(guī)范要求。

2.工藝原理

2.1 排漿孔設(shè)置

圖1 排漿孔設(shè)置圖

如圖1所示，頂升時(shí)拱肋內(nèi)混凝土頂面為水平面，在距離拱頂還有17.4m時(shí)，灌注較快一側(cè)混凝土就會(huì)越過(guò)拱頂流向另一側(cè)，兩側(cè)混凝土接頭處夾雜浮漿，該處混凝土質(zhì)量難以保證。本橋設(shè)計(jì)無(wú)隔艙板，考慮在拱頂設(shè)置一個(gè)出漿孔，直徑為20cm。只要保證兩側(cè)混凝土同時(shí)頂升至拱頂后，浮漿可以同時(shí)由拱頂設(shè)置的出漿口排出，相對(duì)于兩側(cè)同時(shí)排漿在施工時(shí)更容易協(xié)調(diào)和控制。現(xiàn)場(chǎng)配備了紅外觀測(cè)儀，以便施工中隨時(shí)監(jiān)測(cè)。

2.2 排漿控制

泵送混凝土?xí)r，兩邊泵送速度應(yīng)加強(qiáng)協(xié)調(diào)，盡量對(duì)稱頂升。項(xiàng)目部在拱肋每段安裝節(jié)段正中間設(shè)有一個(gè)20mm的觀察孔，混凝土泵送至該處時(shí)，使用18mm高強(qiáng)螺栓擰緊。拱上施工人員通過(guò)觀察孔進(jìn)行觀察和敲擊兩側(cè)判斷混凝土灌注是否同步，并且拱上檢查人員與地泵處、現(xiàn)場(chǎng)指揮人員間使用對(duì)講機(jī)及時(shí)溝通，確保泵送同步。特別是接近拱頂時(shí)，泵送快的一方要暫停，等待泵送較慢的一側(cè)，泵送時(shí)要注意混凝土需一點(diǎn)一點(diǎn)的泵送至拱頂位置，必須保證泵送頻率為5秒/行程，待兩側(cè)混凝土面到達(dá)同一位置時(shí)，在同時(shí)加壓泵送，直至出漿口泵出粗骨料為止。

3.工藝流程及施工要點(diǎn)

3.1 主要施工流程

拱肋混凝土頂升施工工藝流程為：焊接泵送插管、拱頂排氣管→安裝截流閥→安裝混凝土輸送泵及泵送管→混凝土的拌制及運(yùn)輸→壓注砂漿濕潤(rùn)混凝土泵送管→壓注鋼管內(nèi)混凝土→排漿孔流出合格混凝土→排漿孔混凝土振搗→關(guān)閉截流閥→拆除混凝土泵送管完成泵送。

3.2 操作要點(diǎn)：

3.2.1 配合比設(shè)計(jì)

考慮采用泵送施工，塌落度設(shè)計(jì)為180～220mm，要求出料時(shí)坍落度必須＞200mm，運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，將會(huì)有塌落度損失，泵送時(shí)坍落度至少＞180mm。拱肋混凝土設(shè)計(jì)初凝時(shí)間為14h。

3.2.2 泵送設(shè)備選擇

泵送高度46m，混凝土密度2450kg/m3，混凝土自重最大壓強(qiáng)1.1MPa，混凝土頂面大氣壓為0.1 MPa,考慮泵管5個(gè)彎頭，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)每個(gè)彎頭降壓0.1MPa,水平泵管考慮50m長(zhǎng)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)泵送水平管每15～20m降壓0.1MPa，彎頭及水平泵管共降壓0.8MPa，故地泵頂升壓強(qiáng)至少需2.0 MPa。

HBT80S混凝土泵額定頂升壓力低壓工作為8MPa,高壓工作時(shí)為15MPa，按70%計(jì)算,分別為5.6/10.5MPa，分別有2.8/5.3倍保證系數(shù)，可確保泵送至拱頂。采用水冷型地泵時(shí)，布置地泵同時(shí)，在地泵旁邊布置水池，儲(chǔ)備≥1m3的水供應(yīng)地泵運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.2.3 泵送管設(shè)置

泵送入口設(shè)置在鋼管盡可能靠近拱腳處，開(kāi)孔前應(yīng)敲擊判定預(yù)埋段拱肋內(nèi)已灌注混凝土位置，每根鋼管18#墩、19#墩兩側(cè)各開(kāi)一個(gè)灌注孔，邊拱每側(cè)設(shè)置一道泵管、中拱每側(cè)設(shè)置兩道泵管。

由于未考慮混凝土自身摩擦阻力等因素，有可能出現(xiàn)的輸送泵壓力不足難以泵送至拱頂?shù)默F(xiàn)象，在1/2拱肋高度偏上處設(shè)置備用灌注孔（根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，備用灌注孔設(shè)置在第一道K字風(fēng)撐上方1～2米位置，同一拱肋上開(kāi)孔位置避免在同一斷面上），在灌注開(kāi)始時(shí)同時(shí)接好泵管（邊拱、中拱兩端各設(shè)置一道泵管），可隨時(shí)將末端和地泵連接，打開(kāi)閘閥即可灌注。同時(shí)注意備用灌注孔嚴(yán)禁設(shè)置在各節(jié)拱肋同一斷面位置處。

3.2.4 拱頂出漿控制

蒲山大橋拱肋混凝土頂升時(shí)拱肋內(nèi)混凝土頂面為水平面，在距離拱頂還有17.4m時(shí)，灌注較快一側(cè)混凝土就會(huì)越過(guò)拱頂流向另一側(cè)，兩側(cè)混凝土接頭處夾雜浮漿，該處混凝土質(zhì)量難以保證，多數(shù)大跨度拱橋設(shè)計(jì)拱頂有一層隔艙板，施工時(shí)在隔艙板兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)排漿孔，可保證兩側(cè)混凝土浮漿分別排出，本橋設(shè)計(jì)無(wú)隔艙板，考慮在拱頂設(shè)置一個(gè)出漿孔，當(dāng)一側(cè)混凝土流至閘閥時(shí)，浮漿可流出，此時(shí)該側(cè)地泵暫停泵送，待另一側(cè)也流出浮漿時(shí)，再恢復(fù)同時(shí)泵送，采用此方法，一方面減少拱肋隔艙板的焊接，另一方面更有利于浮漿排出。

3.2.5 泵送監(jiān)測(cè)

頂升過(guò)程中，兩側(cè)混凝土應(yīng)保持頂升高度一致，采用人工敲擊的方法檢查兩側(cè)混凝土灌注是否同步，條件允許可利用紅外線觀測(cè)儀監(jiān)測(cè)混凝土的位置。當(dāng)混凝土泵送至出漿口，浮漿全部排除，流出粗骨料后，需穩(wěn)壓2～3 min后,再用大錘將閘板砸至另一端,則混凝土被封閉,頂升施工完畢。待拱肋混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)80%時(shí)，采用超聲波檢查混凝土密實(shí)性，若存在不密實(shí)的地方，在鋼管上開(kāi)口進(jìn)行補(bǔ)漿。

4.結(jié)語(yǔ)

由于本橋工期要求緊，若采用常規(guī)的加焊橫隔艙板的話，將增加工期及施工投入，為蒲山大橋的后期施工增加了難度，項(xiàng)目部在經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的分析與現(xiàn)場(chǎng)勘察后，決定大膽取消橫隔艙的設(shè)計(jì)，采用排漿孔排漿的方法。經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，運(yùn)用此種方法不但能使縮短泵送工期，經(jīng)過(guò)監(jiān)控單位的超聲波檢驗(yàn)，我項(xiàng)目部施工的混凝土飽滿、密實(shí)，完全滿足質(zhì)量要求。

所以取消橫隔艙排漿，采用排漿孔排漿的方法使鋼管拱拱肋混凝土泵送施工質(zhì)量和進(jìn)度都得到了很好的保障。不但按時(shí)完成了施工任務(wù)，為下步工期安排打下了良好的基礎(chǔ)，還節(jié)約了成本，獲得了業(yè)主的獎(jiǎng)勵(lì)，創(chuàng)造了很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。