連續(xù)梁拱橋拱肋自密實混凝土施工技術(shù)研究

楊 婷

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410007）

1 工程概況

魏家灣跨同三高速公路特大橋為跨越同三高速公路而設(shè)，與同三高速公路斜交140°，主橋采用（48+100+48）m下承式連續(xù)梁拱橋結(jié)構(gòu)體系；拱軸線采用二次拋物線，矢跨比f∶L=1∶5，投影矢高20m，立面投影方程為y=4×20×（100-x）x÷1002；拱頂處兩拱肋中心距11.1m，采用啞鈴型等截面，拱肋鋼管直徑為80cm，截面高260cm。每根拱肋的兩鋼管之間用δ=16mm的腹板連接，每隔一段距離在圓形鋼管內(nèi)設(shè)加勁箍，在兩腹板中焊接拉板。拱管內(nèi)及腹板均采用C50微膨脹混凝土填充，下管混凝土方量為93.7m3，上管混凝土方量為95.8m3，腹板混凝土方量為123.1m3，共灌注混凝土312.6m3。連續(xù)梁拱橋的總體布置圖如圖1所示。

圖1 魏家灣跨同三高速公路連續(xù)梁拱橋立面示意圖

2 自密實混凝土的性能

拱肋混凝土為C50微膨脹砼高強混凝土，具有強度高、可泵性好、補償收縮、凝結(jié)時間長等特點[1]。具體要求：（1）流動性及可泵性要求高，自密實混凝土采用地泵頂升施工。（2）由于拱肋混凝土泵送時間較長，對凝結(jié)時間要求高，因此初凝時間需不小于16h，終凝時間不大于30h。（3）拱肋混凝的流動性要求高，混凝土的初始擴散度需不小于550mm。（4）混凝土坍落度為22～24cm，并要求2h內(nèi)坍落度損失2～4cm。（5）具有補償收縮性，故拱肋混凝土縱向限制膨脹率要求在0.0002～0.0006，保證干空養(yǎng)護90d不得負(fù)值，且內(nèi)部具有200～700Pa自應(yīng)力。

3 拱肋混凝土總體施工方案

拱肋混凝土采用由拱腳向拱頂連續(xù)頂升泵送施工，采用2臺HBT80C地泵由拱腳向拱頂進行，對稱泵送施工[2]。鋼管拱拱肋內(nèi)泵送混凝土的順序必須按下管、上管、腹腔進行，并嚴(yán)格控制混凝土的泵送速度和泵送管內(nèi)壓力，保證混凝土的連續(xù)泵送，中途不得停頓。同時，嚴(yán)防拱管脹裂，在施工中采取措施以保證混凝土的密實度滿足要求，在腹板混凝土達(dá)到100%強度后方可拆除拱肋支架。

4 拱肋混凝土高壓泵送頂升施工工藝

4.1 施工工藝流程

鋼管拱混凝土的灌注是一項工序比較復(fù)雜和要求比較嚴(yán)格的工程。鋼管拱灌注施工工藝流程為安裝灌注截止閥→布設(shè)加固輸送管→安裝加固輸送泵→砂漿潤鋼管→對稱泵送頂升混凝土→拱頂出混凝土→關(guān)閉截止閥→拆除輸送管→清洗輸送管和輸送泵→混凝土養(yǎng)護。

4.2 作業(yè)準(zhǔn)備

（1）在拱腳處預(yù)留的泵口位置，將泵送管與泵口焊接采用角度小于30°焊接。

（2）在泵送管上設(shè)置混凝土截止閥，防止暫定泵送或泵送過程中混凝土倒流。

（3）在拱頂部開設(shè)排氣孔，安裝排氣管，保證混凝土的密實度，并安裝排漿管確保高速公路上不濺落灰漿，將漿液收集到橋面污水箱內(nèi)。

（4）泵送前進行線性和拱肋應(yīng)力復(fù)測，為監(jiān)測混凝土頂升過程中和灌注完成后拱肋線性及內(nèi)力變化提供依據(jù)。

（5）保證拱管的土工布包裹完成，送水管安裝到位，以降低鋼管溫度。

（6）提前進行壓注混凝土配合比試驗，并根據(jù)現(xiàn)場實際情況多次試驗配置。

4.3 頂升施工工藝要點

拱肋混凝土采用高壓泵送頂升澆灌法，頂升前將管內(nèi)雜物清理干凈。每次灌注一根弦管，兩側(cè)對稱同時進行。另外，灌注應(yīng)從拱腳（設(shè)澆注孔）至拱頂（設(shè)排氣孔）對稱、均勻進行，泵送過程應(yīng)在混凝土初凝時間內(nèi)一次泵送到頂[3]。

高壓泵送頂升施工要點如下：

（1）灌注前先壓入1m3清水潤濕管壁，再泵入2盤高標(biāo)號水泥砂漿，然后壓入C50微膨脹混凝土，從兩拱腳處對稱灌注混凝土，兩端進度相差不得大于3m。

（2）為防止管內(nèi)混凝土產(chǎn)生空隙，可在鋼管上設(shè)置適當(dāng)數(shù)量的附著振搗器，邊澆邊振，排出空氣，提高混凝土的密實度。

（3）泵送過程中，安排質(zhì)檢人員錘擊檢查鋼管內(nèi)部灌注情況。如有空隙，就采用附著式振搗器進行振搗[4]。

（4）混凝土泵送過程中安排測量人員全過程監(jiān)控拱肋的線性變化，發(fā)現(xiàn)異常及時通知技術(shù)負(fù)責(zé)人采用相應(yīng)措施。

（5）當(dāng)拱頂排氣管冒漿時，繼續(xù)壓注混凝土，直到浮漿全部排完。出現(xiàn)有石子的混凝土?xí)r，停止泵送混凝土。

5 拱肋混凝土養(yǎng)護溫度主動控制措施

根據(jù)設(shè)計圖紙要求，鋼管拱混凝土澆筑后需控制28d內(nèi)平均氣溫在（10±5）℃。根據(jù)工期，安排鋼管拱混凝土施工為2016年8月（為一年最熱的季節(jié)，平均氣溫在28℃左右）。發(fā)現(xiàn)自然氣溫不能滿足設(shè)計要求，只能通過人工達(dá)到降溫的目的。

文章提出了鋼管拱全包裹加冰水的溫度控制措施，具體步驟如下：

（1）土工布包裹。先對鋼管拱進行土工布包裹處理，然后在鋼管拱中間鋪設(shè)送水管，且對送水管進行鉆眼。

（2）抽水及加冰。對土工布進行濕水，要求用水使用20m深以下的地下水，先抽到梁面上的水箱中，再加入冰塊，然后再送水對鋼管拱進行包裹淋水降溫。

（3）溫度測試。制定拱肋混凝土養(yǎng)護監(jiān)控方案，方案實施結(jié)果表明：地下水加冰后，在外界環(huán)境溫度大于32℃時，測溫在14～15.5℃；當(dāng)外界環(huán)境溫度小于32℃時，測溫在12～14℃。綜上，當(dāng)采用加冰后的地下水加土工布包裹的降溫措施，拱管表面溫度能控制在15℃左右，滿足設(shè)計要求，如圖2所示。

圖2 拱肋混凝土土工布全包裹加冰水主動降溫養(yǎng)護

6 混凝土密實度檢測

混凝土達(dá)到強度后進行拱肋混凝土密實度檢測，采用人工敲擊與超聲波相結(jié)合的檢測方法，檢測時間為澆筑28d后和驗收前。對不符合要求的混凝土，應(yīng)進行鉆孔壓漿處理。

7 線性及應(yīng)力監(jiān)控

為確保鋼管拱拱肋線性美觀、安全可靠、質(zhì)量可控，施工時全過程對拱肋支架、主梁、拱肋安裝、混凝土頂升前后、支架拆除等工序進行線性及應(yīng)力監(jiān)控，實時調(diào)整、不斷完善各項參數(shù)，確保橋梁各部位誤差控制在規(guī)范容許范圍內(nèi)。

（1）線性控制。根據(jù)設(shè)計圖紙的拱肋立面投影方程和相關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸、高程，在CAD里畫出拱肋安裝平面圖和立面圖。放樣時將筆記本電腦帶至現(xiàn)場，將測量坐標(biāo)直接展到圖上進行檢查，成橋后拱肋線形監(jiān)測數(shù)據(jù)變化如表1所示。

表1 成橋后拱肋線形監(jiān)測數(shù)據(jù)表

（2）內(nèi)力監(jiān)測。在鋼管拱梁段拱腳及拱頂部位焊接固定表面鋼弦傳感器，在混凝土澆筑、鋼管支架拆除、吊桿張拉等施工過程進行監(jiān)控。拱肋混凝土澆筑過程中內(nèi)力變化監(jiān)測值如表2所示。

表2 拱肋混凝土澆筑過程中內(nèi)力變化監(jiān)測表 單位：MPa

（3）線性評價。2016年9月1日，魏家灣跨同三高速公路特大橋鋼管拱肋順利合龍，對稱點標(biāo)高誤差最大17mm，兩片鋼管拱肋中心線與主橋中心線偏差最大8mm，鋼管中心線與理論中心線縱橫向偏差最大5mm，符合規(guī)范要求，整體線形平順。內(nèi)力監(jiān)測顯示，施工過程中鋼管拱受力合理，各項允許偏差可控。

8 結(jié)束語

拱肋混凝土具有強度高、自密實、工作性能要求高、需補償收縮等特點。青連鐵路連續(xù)梁拱橋拱肋混凝土施工選擇了高壓泵送頂升灌注的方法，同時采取混凝土的自密性能和頂升的壓力自然密實、設(shè)置截止閥、排漿管及混凝土配合比優(yōu)化等措施，保證了施工質(zhì)量。文章提出的鋼管拱全包裹加冰水的施工技術(shù)方案，解決了高溫季節(jié)鋼管拱表面溫度控制難題，掌握了拱肋混凝土施工控制要點，類似工程施工可借鑒、采用。