大跨度鋼管混凝土拱橋拱肋混凝土無隔艙泵送施工技術

□劉占雷（中國中鐵七局集團嶺南高速No.21標項目部）

嶺南高速蒲山大橋主跨結構形式為下承式系桿鋼拱橋，其主跨橫向設置三片拱肋，標準橋梁橫斷面寬38.8m，其跨度為225m。由于拱頂距離地面達到了70余m，距離橋面也達到了46m，中鐵七局集團鄭州工程有限公司在施工中參照了國內外相同或相近結構拱橋拱肋混凝土有隔艙泵送施工技術及相關排漿的方法，對現場實際情況進行了分析：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隔艙板，需要將拱肋開孔后施工人員進入拱肋內部焊接，焊接隔板產生的高溫會對拱肋鋼管造成影響，不但會影響拱肋的線性變化，也違背了設計院關于盡量少在拱肋開孔的設計意圖；同時增加了高空作業量，增加了人員機械的投入，延長了泵送施工周期。而采用無隔艙泵送施工技術，在拱頂進行排漿，從而取消焊接拱肋間隔艙板，直接在拱頂處設置排漿孔排漿輔助混凝土泵送的方法進行泵送，可以避免因加焊隔艙而增加的施工投入，同時也能保證在工期內完成泵送施工任務。最后采用無隔艙泵送施工技術進行了施工，采用該技術應用于蒲山大橋拱肋混凝土泵送施工中，在安全、進度、質量上贏得了業主的高度贊揚及獎勵。

1.施工特點

1.1 取消橫隔艙，采用拱頂排漿孔排漿輔助泵送施工，相對于傳統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，節省了成本，同時避免高空焊接作業，安全上有保障。

1.2 能實現較快的施工進度，以嶺南高速蒲山大橋為例，全橋14根弦管計2310m3混凝土在5d之內全部完成，減小了施工周邊環境的干擾。

1.3 拱頂設置排漿孔排漿，其排漿效果與隔艙兩側設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，施工更簡便，投入少，效果明顯，混凝土的質量同樣達到了規范要求。

2.工藝原理

2.1 排漿孔設置

圖1 排漿孔設置圖

如圖1所示，頂升時拱肋內混凝土頂面為水平面，在距離拱頂還有17.4m時，灌注較快一側混凝土就會越過拱頂流向另一側，兩側混凝土接頭處夾雜浮漿，該處混凝土質量難以保證。本橋設計無隔艙板，考慮在拱頂設置一個出漿孔，直徑為20cm。只要保證兩側混凝土同時頂升至拱頂后，浮漿可以同時由拱頂設置的出漿口排出，相對于兩側同時排漿在施工時更容易協調和控制?，F場配備了紅外觀測儀，以便施工中隨時監測。

2.2 排漿控制

泵送混凝土時，兩邊泵送速度應加強協調，盡量對稱頂升。項目部在拱肋每段安裝節段正中間設有一個20mm的觀察孔，混凝土泵送至該處時，使用18mm高強螺栓擰緊。拱上施工人員通過觀察孔進行觀察和敲擊兩側判斷混凝土灌注是否同步，并且拱上檢查人員與地泵處、現場指揮人員間使用對講機及時溝通，確保泵送同步。特別是接近拱頂時，泵送快的一方要暫停，等待泵送較慢的一側，泵送時要注意混凝土需一點一點的泵送至拱頂位置，必須保證泵送頻率為5秒/行程，待兩側混凝土面到達同一位置時，在同時加壓泵送，直至出漿口泵出粗骨料為止。

3.工藝流程及施工要點

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→混凝土的拌制及運輸→壓注砂漿濕潤混凝土泵送管→壓注鋼管內混凝土→排漿孔流出合格混凝土→排漿孔混凝土振搗→關閉截流閥→拆除混凝土泵送管完成泵送。

3.2 操作要點：

3.2.1 配合比設計

考慮采用泵送施工，塌落度設計為180～220mm，要求出料時坍落度必須＞200mm，運輸至施工現場，將會有塌落度損失，泵送時坍落度至少＞180mm。拱肋混凝土設計初凝時間為14h。

3.2.2 泵送設備選擇

泵送高度46m，混凝土密度2450kg/m3，混凝土自重最大壓強1.1MPa，混凝土頂面大氣壓為0.1 MPa,考慮泵管5個彎頭，根據經驗每個彎頭降壓0.1MPa,水平泵管考慮50m長，根據經驗泵送水平管每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,高壓工作時為15MPa，按70%計算,分別為5.6/10.5MPa，分別有2.8/5.3倍保證系數，可確保泵送至拱頂。采用水冷型地泵時，布置地泵同時，在地泵旁邊布置水池，儲備≥1m3的水供應地泵運轉。

3.2.3 泵送管設置

泵送入口設置在鋼管盡可能靠近拱腳處，開孔前應敲擊判定預埋段拱肋內已灌注混凝土位置，每根鋼管18#墩、19#墩兩側各開一個灌注孔，邊拱每側設置一道泵管、中拱每側設置兩道泵管。

由于未考慮混凝土自身摩擦阻力等因素，有可能出現的輸送泵壓力不足難以泵送至拱頂的現象，在1/2拱肋高度偏上處設置備用灌注孔（根據現場實際情況，備用灌注孔設置在第一道K字風撐上方1～2米位置，同一拱肋上開孔位置避免在同一斷面上），在灌注開始時同時接好泵管（邊拱、中拱兩端各設置一道泵管），可隨時將末端和地泵連接，打開閘閥即可灌注。同時注意備用灌注孔嚴禁設置在各節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拱肋內混凝土頂面為水平面，在距離拱頂還有17.4m時，灌注較快一側混凝土就會越過拱頂流向另一側，兩側混凝土接頭處夾雜浮漿，該處混凝土質量難以保證，多數大跨度拱橋設計拱頂有一層隔艙板，施工時在隔艙板兩側各設置一個排漿孔，可保證兩側混凝土浮漿分別排出，本橋設計無隔艙板，考慮在拱頂設置一個出漿孔，當一側混凝土流至閘閥時，浮漿可流出，此時該側地泵暫停泵送，待另一側也流出浮漿時，再恢復同時泵送，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 泵送監測

頂升過程中，兩側混凝土應保持頂升高度一致，采用人工敲擊的方法檢查兩側混凝土灌注是否同步，條件允許可利用紅外線觀測儀監測混凝土的位置。當混凝土泵送至出漿口，浮漿全部排除，流出粗骨料后，需穩壓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。待拱肋混凝土強度達到設計80%時，采用超聲波檢查混凝土密實性，若存在不密實的地方，在鋼管上開口進行補漿。

4.結語

由于本橋工期要求緊，若采用常規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，項目部在經過嚴密的分析與現場勘察后，決定大膽取消橫隔艙的設計，采用排漿孔排漿的方法。經過實踐證明，運用此種方法不但能使縮短泵送工期，經過監控單位的超聲波檢驗，我項目部施工的混凝土飽滿、密實，完全滿足質量要求。

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量和進度都得到了很好的保障。不但按時完成了施工任務，為下步工期安排打下了良好的基礎，還節約了成本，獲得了業主的獎勵，創造了很好的社會效益和經濟效益。