連續梁-拱組合結構拱肋混凝土壓注工藝

錢 偉 孔凡孟

（中交三航局第三工程有限公司， 江蘇 南京 210011）

1 工程概況

內江三元沱江公鐵兩用大橋（鐵路部分）（70+3×144+70）m 橋梁為預應力混凝土連續梁-鋼管混凝土拱組合結構橋。邊拱拱肋采用等截面啞鈴形截面，截面高度3.0m，拱軸線采用二次拋物線，計算跨徑L=144m，計算矢高f=28.8m，矢跨比為f/L=1/5。主拱拱肋拱腳15m 范圍為啞鈴形截面，其余區域采用空腹結構，截面高度3.3m~5.2m，拱肋采用二次拋物線，計算跨徑L=144m，設計矢高f=36m，矢跨比為f/L=1/4。邊主拱拱肋弦管及綴板內均壓注C50 微膨混凝土，全橋總方量為1878.7m3。

2 泵送壓注工藝

2.1 拱肋混凝土泵送壓注總體方案

拱肋混凝土壓注是本橋鋼管拱施工過程中一道極為關鍵的工序，拱肋混凝土的壓注質量直接影響后期拱肋乃至全橋受力安全。

拱肋混凝土采取泵送頂升法進行壓注，按照同步、平衡頂升原則，兩側拱肋混凝土壓注以拱頂為中心對稱進行，合攏拱頂、固結拱腳后，即可進行拱肋混凝土泵送，根據圖紙本橋弦管混凝土一次泵送到位、綴板混凝土須分三次泵送，每側拱肋上下弦管在拱頂位置設隔倉一處，腹板在距離拱腳28m、50m 位置及跨中位置分別設置隔倉，在每一分倉段低端設壓注孔管（泵口設止漿閥），高端設排氣孔管，最下方設泄水孔管。設計圖紙規定拱肋混凝土壓注順序為：上弦管-下弦管-中間腹板，分倉、自下而上、左右前后同步壓注，待已壓注混凝土的強度達到設計強度的90%且不少于5 天,方可灌注下一節段的混凝土。

2.2 泵送準備工作

2.2.1 灌注孔及防回流止流閥安設

灌注孔采用125mm 孔徑無縫高壓泵管，管口朝上，與拱肋軸線成30°～50°的交角，焊接牢固，并設止漿閥。每段灌注入口設在澆筑段根部，弦管灌注孔位于近拱腳處，腹板灌注孔位于近拱腳處和腹板下隔倉板上部。

2.2.2 止流閥安設

混凝土壓注前須在進料短管上安裝止流閥，并在短管與弦管接口的焊縫處焊接4 塊三角形加勁板及2 塊固定板。混凝土泵送前須用螺栓固定好膠墊和壓板，檢查螺栓是否緊固，防止漏氣。砼泵過程中安排專人檢查止流閥是否漏氣，泵送完成并穩壓一段時間后關閉止流閥，防止混凝土回流。

2.2.3 出漿孔安設

出漿口設置在每段分界線下部。上下弦管、腹板在拱頂隔倉板（分界線）兩側500mm 處安裝直徑100mm 的出漿管，豎直高度1.5~2.0m 之間，腹板在下隔倉板（分界線）下部也設有出漿管。

2.2.4 混凝土供應

C50 微膨混凝土對于原材的質量要求較一般混凝土要求更高。我分部拌和站專門設置高標號混凝土原材料倉進行備料，按全橋方量一次性備齊，做到同一廠家、同一批次、同一料源地，確保各材料尤其是外加劑與其它材料間相互匹配，配合比選定后需進行室內室外分別進行試拌、檢測確保配置的壓注混凝土性能指標穩定。

分部拌和站提供的拱肋C50 微膨混凝土，須進行工地材料試驗，確定其工作性能（大流動性、低泡、收縮補償、延后初凝、早強）滿足要求。

微膨混凝土的技術要求：

細骨料選用細度模數大于2.5 的中砂，不得使用高堿膨脹劑，混凝土水膠比不宜大于0.50；

含氣量<2.0%;

入泵時塌落度范圍:20~26cm;

坍落擴展度550mm～650mm;

T500 時間宜控制為≥2s，V 形漏斗通過時間宜控制為10s~25s；

初凝時間初凝時間≥6h（大于完成澆筑一次所需時間（預計3 小時~4 小時））；

坍落擴展度損失3h≤30mm(規范要求如采用泵送頂升應在6h 內完成)；

混凝土水中14d 限制膨脹率≥0.02%,水中14d 轉空氣中28d 膨脹率要求≥-0.030%；

2.2.5 輸送泵選型

連續梁鋼管拱拱肋混凝土壓注需要2 臺混凝土輸送泵，兩側各設置1 臺。輸送泵的型號規格應根據泵送高度、間距、泵送速率來計算最大泵送壓力及泵送功率。混凝土輸送泵須確保性能良好并準備一臺同規格型號備用泵；輸送泵的額定揚程應大于1.5 倍灌注到頂面的高差（由于主跨鋼管拱最高為38.65m，因此其輸送泵的額定揚程約為57.98m）；輸送泵的每小時額定速率要求如下：V≥1.2Q(砼方量)/t(澆筑時間且小于砼終凝時間，澆筑時間按最大3 小時考慮)，主跨上弦管單側長80.8m（方量59.46m3）,內徑96.8cm,經計算V≥1.2Q=1.2*3.14*0.968*0.968/4*8 0.8/3=23.78m3。

混凝土泵的泵送能力驗算:

L實max=Hmax×4+L水+L彎+L斜 =57.98×4+15+12×4+8×（cos60°+4sin60°）=326.63m

L 實max——實際中混凝土泵的最大折算水平輸送距離；

Hmax——本工程中混凝土的最大輸送高度；

L 水——水平管的長度，本工程取15m；

L 彎——彎管的水平折算長度（傾角按60°考慮）；

L 斜——斜管的長度，本工程取8m；

n 彎——彎頭的個數，取4 個；

其中，t2/t1 取0.3；a2 取0.9;

K1=300-S1=300-26=274;

K2=400-S1=400-26=374;

混凝土輸送泵最大水平泵送長度為：能滿足要求。通過以上計算，該泵自身功能遠大于實際中混凝土泵的最大水平輸送長度及換算壓損，因此該地泵符合現場施工需求。

以主拱肋壓注為例，混凝土泵送時先在62#和63#墩拱腳處配置2 臺中聯ZLJ5140THBE-1022R（18Mpa）輸送泵。工作時高壓可達12 MPa，每小時輸送混凝土量大于50m3/h（高壓--12Mpa），額定功率195KW，滿足現場需求。

配套泵管采用內徑φ125 mm高壓無縫鋼管，根數須滿足現場實際要求，泵管安裝時卡箍與螺栓須緊固并專人檢查，彎頭處須采用倒鏈等設備固定牢靠，還需配備兩臺高壓水槍，以便混凝土從出漿孔冒出后，及時沖洗拱肋。

混凝土配合比與添加劑的選擇應事先通過試驗確定。及時檢查焊接完成且拱腳混凝土已凝固的鋼管拱拱肋的焊接質量、幾何尺寸、高程、軸線偏位等，為后續混凝土壓注時拱肋產生的變形值提供對比依據。

2.3 泵送壓注順序及注意事項

設計圖紙規定壓注順序為先上弦管、后下弦管、再綴板，左右對稱灌注。待混凝土強度達到設計強度的90%后，方可泵送下一節段混凝土。混凝土壓注順序下圖所示：

鋼管拱混凝土灌注順序圖

混凝土壓注的主要流程為：清洗管內油污→濕潤內壁→安設壓注頭和閘閥→泵送高標號先導砂漿→泵送壓注管內混凝土→拱頂排漿孔振搗混凝土→關閉壓注口處閘閥→拆除閘閥完成泵送。

根據現場實際施工進度以及自然條件合理選擇壓注時間，鋼管拱節段間焊接完成，準備工作工作就緒后，宜選擇在溫度穩定且較低的夜間或者早上進行壓注，同時避開甜城隧道、老沱橋等交通擁堵時段，確保天氣溫度穩定、混凝土供應連續進而保證壓注質量。

混凝土泵送壓注注意事項：

（1）泵送時兩側混凝土頂升速度須保持同步一致，且混凝土初凝前須完成泵送。

（2）鋼管拱拱肋泵送時，應按設計圖紙規定的順序進行，并應嚴格檢測、控制混凝土的泵送速度和泵送壓力，嚴防弦管和腹板脹裂傷人事故。

（3）每段灌注入口設在澆筑段根部，出漿口設置在每段分界線下部，從兩拱腳向拱頂同步澆筑。混凝土灌注口外接管應設封口柵板，以便混凝土到位后立即封口，防止混凝土倒流。灌注管安裝時外露部分長約1200mm，并焊好與泵管配套的法蘭盤。

（4）弦管、腹板的灌注、出漿孔設加強襯板，待混凝土施工完畢后及時封焊蓋板，蓋板利用原位割下的拱肋鋼管壁修整坡口后復位使用。

（5）所設灌注孔、出漿孔等應設置封口裝置，避免鋼管中雨水流入。

（6）拱肋混凝土施工應避免在冬季施工，澆筑時環境溫度應大于5℃。當環境溫度高于40℃，鋼管表面溫度高于60℃時，應對鋼管進行灑水降溫后方能施工。

（9）在各分段澆筑的頂端設置溢流管或設置振搗孔，其構造可與出漿孔類似。對鋼管混凝土不密實部位，采取鉆孔壓漿進行補強，壓漿后鉆孔補焊牢固。施工中要采取措施保證密實度滿足要求，混凝土頂升后應進行全拱肋密實性檢測。

（10）頂升泵送混凝土過程中，全程對拱肋軸線變形進行觀測調整，發現問題及時分析原因并采取措施處理。

3 鋼管拱拱肋泵送壓注混凝土質量檢測標準

待拱肋混凝土強度達到設計強度的90%且確保混凝土收縮穩定后，對拱肋混凝土密實度進行檢測，檢測次數不少于3 次，宜為澆注7 天后、28 天后和驗收前。拱肋混凝土的密實度質量檢測方式有兩種：

①人工錘擊敲打：沿拱肋四周選取等間距的若干點，從拱腳依次往拱頂進行，根據聲音判斷密實情況，探明不密實部位。當人工錘擊敲打檢查結果異常時，應加大檢測密度，確定超聲波檢測范圍；

②超聲波無損檢測：當超聲波無損檢測發現異常時，應采取鉆孔方式進行復檢。

本項目主要采取以上2 種方法檢查，當檢測發現鋼管混凝土拱肋脫粘（角度）率大于20%或脫粘空隙厚度大于3mm 時，對脫粘及不密實部位，采用鉆孔壓漿的方式壓注與混凝土等強度的微膨水泥漿進行補強，然后將鉆孔補焊封閉。

4 結束語

隨著連續梁-拱組合結構跨度越來越大，鋼管拱拱肋泵送壓注混凝土也愈漸復雜，合格的材料、優秀的配比、成熟的工藝才能滿足質量要求，本橋鋼管拱拱肋混凝土壓注通過上述工藝得以順利完成。