鋼管混凝土系桿拱橋混凝土頂升的施工技術

胡長軍

(貴州橋梁建設集團有限責任公司)

鋼管混凝土系桿拱橋混凝土頂升的施工技術

胡長軍

(貴州橋梁建設集團有限責任公司)

摘要:近幾年來，鋼管混凝土系桿拱橋的應用前景非常廣泛。如何進行鋼管混凝土系桿拱橋混凝土頂升的施工是該類橋施工技術的關鍵。基于此，本文以總溪河大橋施工闡明鋼管混凝土系桿拱橋混凝土頂升的施工技術。

關鍵詞:鋼管拱橋;混凝土;頂升;施工技術

中圖分類號:U442

文獻標識碼:C

文章編號:1008－3383(2015)04－0094－01

1　工程概況

總溪河特大橋橋址位于畢節市納雍縣厙東關鄉和董地鄉交界處，橫跨總溪河。特大橋全長928 m，主橋為凈跨360 m的上承式鋼管混凝土變截面桁架拱，主拱凈矢高69 m，矢跨比1/5．127。橋面凈寬24．5 m，主拱圈采用變高度等寬度空間桁架結構，管軸線斷面高度從拱腳的11 m變化至拱頂的6 m。管軸線單片拱肋寬度4 m，橫橋向兩片拱肋間的中心距拱腳和拱頂處均為14 m。肋間設置橫聯和米撐。上、下弦拱肋均采用變截面鋼管，上拱肋管徑由拱腳φ1 200×26 mm變至拱頂φ1 200×35 mm。下拱肋管徑由拱腳的φ1 200×35 mm變至拱頂的φ1 200×26 mm。鋼管拱肋對稱接頭采用內法蘭盤栓接、管外焊接的形式進行連接。管內灌注C55自密實微膨脹混凝土3439．7 m3。在施工開始之前，要對鋼管拱混凝土的配置、材料的選用、設備的選擇等環節，要進行嚴格的把關，以防安全事故的發生。

2　施工技術

2．1施工籌備工作

(1)混凝土配合比調配

設計配合比為:①組成成分:普通硅酸鹽水泥P．O42．5、碎石(5～20 mm)、機制砂(0～4．75 mm)、總溪河水，PCI聚羧酸系高性能減水劑、MA－FS摻合料、微硅粉、膨脹劑;②混凝土設計配合比例: 1m3混凝土實際用量(kg) :水泥∶碎石∶砂∶水∶PC－I聚羧酸系高性能減水劑∶MA－FS摻合料∶微硅粉∶膨脹劑= 457∶835∶855∶170∶7．938∶20∶52∶38，化簡之后其比例為1∶1．82∶1．87∶0．37∶0．017∶0．044∶0．114∶0．083。

混凝土試配資料控制參數:初拌混凝土坍落度保持在26～28 mm，坍落擴展度控制在600～700 mm，初凝時間控制在11 h左右，終凝時間則維持在17 h左右，在初期，混凝土標養試件為7D，強度應高于52．0 MPa;一個月之后，其混凝土標養試件強度應不低于63．0 MPa，而混凝土標養試件彈性模量控制在3．7×106MPa。

(2)頂升施工配置

決定出口壓力大小與輸送方量的基礎在于混凝土輸送泵的電機功率的大小。當混凝土電機功率保持一定時，如果增加壓力則輸送量會降低;反之，則輸送量會增加。因而要想使混凝土輸送泵一方面擁有強大的輸送量，另一方面保證出口壓力的穩定，那么在混凝土輸送泵的設計理念中，應該選擇恒定功率的柱塞泵。當恒定功率值選定后，隨著出口壓力的升高，油泵輸出排量會自行降低，直到與所要求的功率相一致時趨于平衡;要想增強出口壓力的同時加大輸送量，增加電機功率應該是僅有的方法。

輸送泵的額定泵送力應大于灌注速率，輸送泵的額定壓力要能適應其最大泵送壓力，也就是靜壓力與泵送壓力之和。輸送泵的額定揚程應是灌注頂面高度的1．5倍。

頂升壓力計算公式:按照流體力學能量方程可得△P = γh +Σp，Σp為各種壓力損失總和。

γh =2 500×9．807×69≈1．69 MPa。功率=△P×s×v。

從以上公式可知選擇型號為SYS110HBC90混凝土輸送泵比較適合，最大理論泵送垂直高度為150 m，最大理論輸出量約為50 m3，需要四臺功率為161 kW的電機，兩岸各一臺以備不時之需。

2．2鋼管混凝土工藝標準

(1)管內不能有斷縫現象，不能出現混凝土與管壁分離情況; ; (2)對單根鋼管拱混凝土灌注時要注意進行不間斷的澆筑，而且其灌注時間不高于首盤混凝土的初凝時間; (3)混凝土的選取上要選擇緩凝、微膨脹的混凝土。(4)在對混凝土進行澆筑時，要提前將拱肋弦桿用塑料薄膜進行覆蓋，避免損壞鋼管。

2．3頂升混凝土施工步驟

第一進程(現場準備環節) :主要的準備工作有鋼管拱的驗收、設備的到位情況、管道的連接是否正常、計量設備的檢測以及設計配合比的現場調整與現場監理工程師的認可等工作。鋼管拱混凝土壓筑前要先對拱管內的污物進行清洗，并對管壁進行濕潤，然后先壓入一定量的水泥漿。

第二進程(壓注施工環節) :在續壓混凝土的過程中，要時刻關注混凝土的頂升情況、入料情況，嚴格把控兩拱腳混凝土泵送速率。在泵送中，要使拱肋兩拱腳混凝土泵送的步調保持統一。

第三進程(壓注完成環節) :混凝土被壓注到拱頂后，一直到流出原漿后，才能終止泵送，立即使用混凝土倒流截止閥來封閉導入孔，從而順利完成壓住環節。該過程中，要控制單側混凝土的上升速度。待混凝土現場養護試件強度為2．5 MPa時，才可加將拱頂泄漿孔管進行拆除。因為混凝土在凝結中的不穩定性，所以在拆除倒流截止閥松時要仔細認真。

混凝土壓注原則和順序:單管、單層、對稱、相向壓注的的原則進行。先澆筑上弦管，再澆筑下弦管，澆筑完成一幅后才能進行另一幅的混凝土澆筑。

2．4頂升工藝

當各項準備工作就緒，經驗收達標后，方可進行泵送施工。鋼管混凝土壓注從拱腳開始，同一根鋼管兩巖相向對稱同時進行壓注。為保證混凝土的密實性，確混凝土的壓注質量，須在橋跨中鋼管拱頂處設置排漿孔，為了防止排出的混凝土污損拱肋鋼管，應將排漿管口設置在中拱頂的上側面，而且還應在鋼管拱肋上鋪設防污膜，等到將含有石子的混凝土全部排凈時即可終止泵送，并拆除泵管。

為保證混凝土泵送壓注工藝順利進行，可在肋間橫梁跟第一道立柱間增設備用的灌注孔，每道弦管上要對稱的設置兩個備用灌注孔，同時要將備用泵送管接頭與倒流截止閥安裝到位，在兩岸拱腳處搭設腳手機混凝土澆筑平臺，將混凝土輸送泵的泵送管接頭與倒流截止閥完美銜接。當混凝土正常從拱腳頂升時，備用倒流截止閥應處于關閉狀態。當泵機壓力與頂升要求不相符時而無法壓注時，則應將拱腳處的倒流截止閥關閉，而啟用備用灌注孔倒流截止閥，繼而繼續進行混凝土的頂升工作。

3　質量管理精益求精

(1)確保施工指揮的統一性和高效性，明確分工，責任到人，成立專門的施工指揮部。總指揮由項目經理擔任，施工時必須在場，對工程各方面負責;現場指揮由生產副經理擔任，統籌整個作業的方方面面;鋼管拱的兩端各安排一專業人負責;明確各灌注口的人員安排及崗位責任。(2)在施工前，組織相關人員檢查泵送頂升混凝土采用的水泥、砂、石子、摻合料、外加劑、水等材料技術指標是否符合國家標準規定。(3)在施工中為每一個泵送口準備備用泵，以應付突發的機械問題，保證施工的不中斷，按時完成作業任務。總之，在整個施工過程中嚴格遵照《鋼管混凝土結構設計與施工規程》和《建筑工程質量檢驗評定標準》的有關規定，快速、有質量的完成工程任務。

4　結語

該大橋在鋼筋混凝土頂升作業完成后，由有資質的專業人員現場運用多種檢測方法對作業情況及質量進行評估認為施工質量優良，如鋼管混凝土超聲波檢測結果良好，混凝土質量抗壓強度檢驗結果符合現行國家標準《普通混凝土力學性能試驗方法》(GBJ 81－85)的要求。總之本次工程能夠取得完滿成功主要有以下兩個方面的原因，一是有專家的親臨指導，科學的找出了符合本次工程作業要求的混泥土配合比;二是在頂升作業前制定了一套科學，完善，可操作的施工方案。如此這些，都使此次作業成為同類施工中的一個典范。

參考文獻:

［1］付超，況勇，等．大跨徑鋼管混凝土拱橋混凝土泵注技術［J］．鐵道建筑術，2000，(2)．

［2］肖生智等．鋼管混凝土拱橋管芯混凝土泵送頂升澆灌法施工［J］．華東公路，2007，(3)．

作者簡介:胡長軍(1980－)，男，貴州盤縣人，工程師，研究方向:公路建設。

收稿日期:2014－12－17