提籃拱橋鋼管混凝土灌注施工技術

路 輝

（中國鐵建大橋工程局集團有限公司第三工程公司 安徽巢湖 238000）

提籃拱橋鋼管混凝土灌注施工技術

路 輝

（中國鐵建大橋工程局集團有限公司第三工程公司 安徽巢湖 238000）

合福鐵路代橋河特大橋跨S105省道為主跨128 m的下承提籃式鋼管混凝土拱橋，主拱肋的混凝土灌注是關鍵工序。介紹主拱肋混凝土灌注施工質量控制要點、施工工藝、混凝土配合比設計、質量檢測等。

鐵路橋 提籃拱橋 鋼管混凝土 灌注 施工工藝

1 工程概況

合福鐵路代橋河特大橋提籃系桿拱橋，橋跨布置為1-128 m下承式鋼管混凝土提籃系桿拱橋，全長132 m，橋梁全寬17.8 m（梁端加寬至18.8 m），人行道內側寬12.0 m。拱肋橫截面采用啞鈴形鋼管混凝土截面，截面高3.4 m,寬1.2 m沿程等高布置，鋼管直徑為1 200 mm，由厚18 mm的鋼板卷制而成，每根拱肋的兩鋼管之間用兩片δ=16 mm的腹板連接，每隔一段距離在圓形鋼管內設加勁環，在兩腹中焊接拉筋，拱肋在橫橋向內傾9°，形成提籃式，拱頂處兩拱肋中心距8.19 m。兩拱肋間共設5組風撐，其中拱頂處設“米”字型，拱頂至拱腳間設4道K型橫撐，橫撐鋼管為φ600 mm、φ500 mm及φ360 mm，厚度均為12 mm。吊桿布置采用尼爾森體系，在吊桿平面內，全橋設56根吊桿。橋型布置見圖1。

圖1 橋型總體布置（單位：m）

2 管內混凝土施工質量控制要點

（1）管內混凝土不能出現斷縫、空洞；（2）混凝土必須具有補償收縮性（限制膨脹率0.00015），鋼管內混凝土不得與鋼管脫離；（3）混凝土必須具有高強性，試驗配合比強度fcu o = fcu k +1.645σ =55+1.645×6 =64.9 MPa；（4）混凝土必須具有緩凝性，一根鋼管拱的混凝土灌注完成時間，不得超過第一根鋼管拱混凝土的初凝時間，混凝土必須連續灌注；（5）混凝土施工嚴格的工序性，同一拱圈必須待下層的鋼管拱混凝土達到設計強度的90 %以上后，方可澆注上層鋼管混凝土；（6）混凝土必須具有良好的和易性，要求混凝土具有低氣泡、高流動性，免振即成型的性能；（7）混凝土要求具有早強性能，并要求混凝土水化熱峰值低，峰期長。

3 施工工藝及檢驗標準

3.1 混凝土壓注施工順序

鋼管拱肋合龍后，開始灌注鋼管拱肋內混凝土。結合實際情況及設計要求，拱肋鋼管混凝土灌注按以下流程施工：①先對稱灌注左右兩側拱肋的上弦管；②待上弦管混凝土強度達90 %后，對稱灌注左右兩側拱肋的下弦管；③待下弦管混凝土強度達90 %后，再對稱灌注左右兩側拱肋的腹板，見圖2。

3.2 管內混凝土的技術性能要求

管內混凝土的作用機理：通過鋼管對管內混凝土的“套箍”作用，使混凝土處于三向受壓狀態，極大地提高混凝土的承載力、塑性和韌性。這就要求管內混凝土配合比的設計應滿足如下：（1）混凝土要滿足設計強度（C55）及規范要求。（2）為保證鋼管對混凝土“套箍”作用的有效性，混凝土必須具有收縮補償的性能，也即具有微膨脹性。（3）自然成型，在不加振搗的情況下自密達到設計要求。（4）具有低氣泡，高流動性，易于泵送，坍落度在19~22 cm 之間。同時，也要求保證混凝土在大坍落度狀態下的和易性，防止離析。（5）每根鋼管管內混凝土的灌注時間在3~8 h范圍內。為能連續泵送，要求混凝土具有延后初凝的性能，初凝時間在10 h以上。（6）為保證混凝土凝固后的內部質量，防止開裂，要求混凝土水化熱的峰值低，峰期長。（7）由于工期方面的要求，要求混凝土具有早強性能。

圖2 鋼管混凝土提籃拱拱肋斷面圖

3.3 管內混凝土配合比設計

在試配過程中，為達到混凝土高流動性、早強、免振自密，首先確定滿足試驗強度要求，其次是坍落度要求，最后滿足緩凝要求。當基本條件滿足時，再考慮微膨脹性能和易泵送性能。總的調整方法為：以水泥用量調整混凝土的抗壓強度，利用添加劑的品種來調整坍落度，以緩凝劑調整初凝時間，以粉煤灰調整可泵送性，反復調整使各項性能達到最佳狀態。并在使用過程中，根據混凝土質量的動態信息，及時進行調整。

3.3.1 混凝土的技術要求：

（1）坍落度18～22 cm，擴散度420～620 mm；（2）坍落度損失1h≤20 mm（損失量）；（3）初凝時間≥6 h；（4）混凝土水中28 d膨脹率要求（2～6）×10-4；（5）試配強度：fcu o = fcu k +1.645σ=55+1.645 ×6 =64.9 MPa 。

3.3.2 鋼管C55混凝土配合比：

C55理論配合比1︰0.08︰0.09︰1.79︰1.12︰1.68︰0.018︰0.13︰0.38；每立方混凝土用料量（Kg）：水泥︰粉煤灰︰膨脹劑︰細骨料︰粗骨料︰水︰外加劑=385︰30︰35︰688︰1075︰6.2︰50︰147；現已對配合比進行試拌，保證現場混凝土施工指標合格。

3.4 鋼管管內混凝土灌注工藝

（1）灌注混凝土之前，先泵一次清水，然后泵送兩盤稠度較小的水泥砂漿，將全部導管潤滑。砂漿全部泵出后，將二級泵導管接上弦管止回閥，開始往管內泵送混凝土；（2）混凝土進入弦管內部后，首先往倒流段流至拱腳管底，然后再緩慢上升；（3）混凝土填滿倒流段并高出進漿口2 m以后，在拱頂出漿口往弦管內注入稀稠適度的水泥漿，以達到潤滑管壁，減少泵送阻力的作用；（4）混凝土在上升過程中無須再振搗，只依靠輸送壓力和混凝土的免振自密達到密實，此時注意嚴格控制不要往弦管內泵入空氣，以免造成管內混凝土大面積空隙。同時，應通過錘擊法確定混凝土上升高度，并確保兩半邊進度差不超過2 m。特別是混凝土泵至拱頂，靠近拱頂橫隔板時，兩邊的進度差更要把握好，進度快的一側放慢速度，間歇進行泵送，等兩側弦管均滿后，再一起往反壓管外泵。否則，一側的巨大壓力會把橫隔板推脫，并可能使弦管母材撕裂破壞；（5）鋼管管內混凝土的灌注應連續進行，不得中斷。待管內水泥漿全部排出，并在反壓管內排出合格混凝土，用插入式振搗棒振搗幾次，管內混凝土不再下沉和冒氣泡后，即可關閉進漿口處的止回閥，拆洗導管設備；（6）在混凝土的灌注過程中，應按規定抽樣制取試件。試件經試壓后強度達90 %以上，即可進行同肋下一根鋼管管內混凝土的灌注。

3.5 拱肋變形的觀測及調整

一般情況下，鋼管管內混凝土灌注過程中，拱肋的軸線橫向偏位和高程都會發生變化，需要對拱肋的變化情況進行全過程跟蹤觀測，并應做好記錄，防止局部位置變形過大和變形的不均勻性。

3.6 混凝土質量檢測

混凝土泵送頂升時，試驗室根據混凝土泵送數量制作了10組試件。28 d的抗壓強度最低為58.4 MPa，最高為67.7 MPa，經評定，滿足設計和規范要求。混凝土泵送完成3個月左右后，收縮趨于穩定，應對混凝土與鋼管的密實情況進行檢查。檢查方法有3種：（1）錘擊敲打，可探明部位；（2）鉆小孔取樣，采用磁力電鉆；（3）超聲波無損檢查。本橋主要通過超聲波檢查，檢查結果在拱頂附近長度有0～2 m范圍內存在部分脫空現象。這是鋼管混凝土橋梁普遍存在現象，主要原因是拱頂附近坡度平緩，靠自重壓力不易灌注密實，且混凝土本身存在收縮，通過鉆孔壓環氧樹脂水泥漿的辦法來填補空隙。

4 結語

大跨度鋼管混凝土提籃拱橋的施工技術復雜，施工前應制定周密的施工計劃。特別是鋼管拱混凝土的灌注施工必須確保一氣呵成，萬無一失。本文介紹了鋼管混凝土施工的一般施工工藝，可為同類橋梁施工提供借鑒。

[1]TB 10752-2010.高速鐵路橋涵工程施工質量驗收標準,北京:中國鐵道出版社,2010

[2]陳寶春.鋼管混凝土拱橋設計與施工.北京:人民交通出版社,1999

[3]TB 10424-2010,鐵路混凝土工程施工質量驗收標準

[4]尹浩輝,吳濱生.丫髻沙大橋主拱拱肋鋼管混凝土的灌注與線形控制[J].橋梁建設,2000(4):49-51

CFST Ferfusion Construction Technology of X-type Arch

LU Hui
(No. 3 Engineering Bureau of China Railway Construction Engineering Group Co, Ltd. Chaohu Anhui 238000 China)

Daiqiao river super-large bridge in Hefei-Fuzhou Railway, with a 128-meter main span distance, is a lower supported basket style steel pipe concrete arch bridge, spanning the S105 provincial road. The concrete pouring for the main arch rid is the key process. This paper introduces the construction quality control points of the main arch rib concrete perfusion, construction technology, concrete mix design, and quality testing etc.

railway bridge X-type arch CFST Perfusion Construction Technology

中國分類號：U2B

1673-1816(2016)02-0042-03

2015-10-18

路輝（1981-），男，漢，四川攀枝花人，工程師，研究方向道路橋梁施工。