鋼管拱混凝土頂升法灌注的施工工藝

1、鋼管拱混凝土頂升法灌注的施工工藝 中鐵三局鐵科公司：鄧濤鋼管拱橋作為一個景觀橋在現(xiàn)在的城市新建、改建、擴建中是隨處可見，且具良好的觀賞價值。對城市現(xiàn)代化、信息化、高度的發(fā)展化起到了一定的促進(jìn)作用。而鋼管拱混凝土灌注則是鋼管拱橋施工成敗的關(guān)鍵之一；從已知的國內(nèi)外鋼管拱橋施工情況了解到：鋼管拱混凝土在灌注過程中都不同程度存在鋼管內(nèi)的混凝土密實度及強度達(dá)不到要求、鋼管壁與混凝土結(jié)合不密貼、鋼管壁破裂、鋼管拱軸線變位超規(guī)定等質(zhì)量問題，輕者造成鋼管拱橋使用壽命減短，重者給生命財產(chǎn)造成重大損失。臨汾市鼓樓西汾河大橋鋼管拱混凝土灌注，經(jīng)過對目前國內(nèi)常用的鋼管拱混凝土灌注施工方法中的頂升灌注，高拋灌注及高拋振

2、搗灌注三種方法比較研究后，選定采用頂升灌注方案，并通過采取一系列的周密技術(shù)措施，取得了較為理想的效果，在此基礎(chǔ)上形成本工法。臨汾市鼓樓西汾河大橋鋼管拱混凝土灌注由于正處在冬季施工，這給國內(nèi)的鋼管拱橋混凝土灌注創(chuàng)造出一個更新技術(shù)臺階！ 一、工法特點 本工法采取從鋼管拱腳處用高壓輸送泵一直往拱頂壓送混凝土之頂升灌注法，具有： 1、混凝土中不窩氣、不空鼓。 2、混凝土密實度好，鋼管壁與混凝土結(jié)合密貼，混凝土強度有保證； 3、在拱上布管少；4、混凝土灌注快速，且施工中不需要振搗；5、施工方便。 二、適用范圍 本工法適用于各種結(jié)構(gòu)形式的鋼管拱橋以及其它鋼管結(jié)構(gòu)混凝土的灌注。 三、混凝土配合比選擇 、技術(shù)

3、要求： 1、混凝土強度：fc445Mpa,fc2850Mpa 混凝土凝結(jié)時間：初凝時間：8h，終凝時間12h 混凝土灌注時的坍落度：16cm20cm，坍落度損失：4h時6cm 混凝土限制膨脹率：28d，0.002%0.006% 混凝土和易性、可泵性良好，無泌水現(xiàn)象。 2、混凝土配合比設(shè)計 混凝土配合比采用正交試驗法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，設(shè)計控制參數(shù)： 水泥：威頓牌PO525，500kg/m3，符合國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。 摻合料：高效U微膨脹劑%。符合國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。 外加劑：HS型高效防凍劑1.%。符合國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。 砂：洪桐王開中粗河砂，細(xì)度模量Mn=2.；含泥量：.%。符合國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。 石

4、：石灰?guī)r碎石，最大粒徑mm.mm；含泥量：.%。級配良好，符合國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。 含砂率：45%4%。混凝土配合比及混凝土各項技術(shù)性能指標(biāo)如下表表1 鋼管拱C混凝土冬季施工配合比名稱水灰比水水泥砂石外加劑摻合料材料用量（kg/m3）0.52.比例0.41. 說明：、本配合比使用最低環(huán)境不應(yīng)低于10。2、本配合比的混凝土初凝時間為8-10h。 3、準(zhǔn)確計量外加劑、摻合劑。4、建議采用綜合蓄熱法進(jìn)行冬季施工。表2 混凝土各項技術(shù)性能指標(biāo)項目混凝土強度凝結(jié)時間混凝土坍落度限制膨脹率4d28d初凝終凝0h2h4h7d14d28d指標(biāo)47Mpa68Mpa8 h10 h0cm19cm18cm0.0%0.0

5、2%0.01%說明：要求和易性、可泵性都呈良好的狀態(tài)。 3 四、混凝土灌注工藝流程如下圖1：布置輸送管調(diào)整系桿張力使其達(dá)到設(shè)計值停止泵送混凝土圖1 混凝土灌注工藝流程圖清洗輸送管和輸送泵拆除輸送管關(guān)閉灌注閥門堵塞出氣素水泥漿濕潤弦管管安裝灌注閥門安裝輸送泵五、混凝土灌注施工方法切割排氣管、灌注管并用蓋板焊接泵養(yǎng)護(hù)(用水濕潤鋼管)結(jié) 束檢測混凝土密實情況監(jiān) 測調(diào)整系桿張力達(dá)到設(shè)計值對稱泵送混凝土拱頂出混凝土 1、混凝土灌注順序遵循先上弦管，后下弦管；先外弦管，后內(nèi)弦管的原則，南北拱肋同時從拱腳對稱向拱頂灌注：先灌注南側(cè)拱肋東、西米和105米跨的上外弦管，待微膨脹混凝土的強度達(dá)到70%后；再灌注北

6、側(cè)拱肋東、西米和105米跨的上外弦管，待微膨脹混凝土的強度達(dá)到70%后；其余弦管可對稱連續(xù)灌注，最后灌注的上、下平聯(lián)。其順序如下圖2:圖2 鋼管拱砼灌注順序圖 2、灌注孔安設(shè)灌注孔孔徑采用125mm，與混凝土輸送管等直徑，其方向向上，與鋼管拱軸線成30的角度，與弦管的截面呈45 的角度。注漿管進(jìn)入弦管內(nèi)5-20，注漿管與弦管焊縫質(zhì)量等同鋼管拱主體?；炷凛斔凸芘c弦管用法蘭盤連接，并設(shè)止?jié){閥。為防止從拱腳出不能一次灌注到拱頂，每根鋼管從拱頂對稱各再增設(shè)3個灌注口，作為備用。其布設(shè)如下圖3所示圖3 灌注布設(shè)圖（部分）3、排氣孔安設(shè)排氣孔每8m設(shè)一個，孔徑50mm，露出管外200mm，方向垂直于鋼管

7、軸線，在每根鋼管拱頂管內(nèi)用鋼板隔開，并在此鋼板兩側(cè)150mm處對稱安設(shè)直徑10mm，高100mm的排氣管。為防止加強環(huán)及拱頂隔板處窩氣，在加強環(huán)和隔板上設(shè)20mm的排氣孔，加強環(huán)的排氣孔盡量設(shè)在靠近拱的上方。4、輸送泵的選型及布設(shè)根據(jù)鋼管混凝土對稱同時灌注的原則，每次灌注兩根鋼管，則兩端各設(shè)兩臺輸送泵，同時拱背上布設(shè)兩組輸送管作為備用。為減少垂直高度和彎管引起泵送壓力損失，采用二級接力泵送。其輸送泵的布設(shè)和型號如圖4、表3：圖4 輸送泵布設(shè)（105米跨）表3 混凝土輸送泵型號名稱型號產(chǎn)地臺數(shù) 出 口 壓 力系 統(tǒng)壓 力排 量泵送機功率(kw）永成地泵中國213MpaMpam3/h（電機）HB1

8、36090sHBT-80A湖南213Mpa40Mpa60m3/h（電機） 5、混凝土灌注過程中的監(jiān)測監(jiān)控 監(jiān)控項目：墩頂位移、拱頂高程變化、拱軸線變化 監(jiān)測儀器：托普康TPCON0全站儀。測點布設(shè)：在4# 、5# 、6# 、7#帽梁及南北拱鋼管的L/2、L/4、L/8處設(shè)測點，共布設(shè)28個測點。監(jiān)測監(jiān)控的質(zhì)量要求：軸線偏位：50以內(nèi)；拱圈高程：80m為26（L/3000）、105m為35（L/3000）；對稱點高程：80m為26、105m為35；對稱點高程極值：80m為53（L/1500）、105m為70（L/1500）；監(jiān)測監(jiān)控時間：在混凝土灌注過程跟蹤進(jìn)行監(jiān)測監(jiān)控。6、鋼管拱冬季施工的保溫

9、措施臨汾市鼓樓西汾河大橋鋼管拱混凝土灌注施工時溫度約為4-4。在灌注之前便采取了冬季鋼管拱保溫措施：鋼管拱表面用22.7的棉被將其包裹，棉被里縫上規(guī)格為：2.21.3的電熱毯，且串聯(lián)在一起，并在每天氣溫最低時通電源，直到混凝土到達(dá)設(shè)計要求的強度。 6、技術(shù)措施 （1） 所有輸送泵在每次混凝土灌注前對各部件都要進(jìn)行認(rèn)真檢查，并試運行，確保在整個混凝土灌注過程中，機況運行良好。同時備用兩臺輸送泵，保證在輸送泵有問題時，能及時頂上。 （2） 輸送管布設(shè)時，盡量減少彎管的數(shù)量，管道固定牢固，接頭連接緊密，不漏漿，不漏氣。 （3） 泵送混凝土前，先泵清水和水泥砂漿潤滑管道，再泵送混凝土。清水必須泵到鋼管

10、外，待泵出混凝土?xí)r，再與鋼管灌注口相接，向鋼管內(nèi)泵送混凝土。 （4） 每車混凝土都應(yīng)作坍落度、含砂率、和易性檢驗，保證泵送前混凝土的坍落度控制在8cm2cm內(nèi)及和易性、可泵性和流動性性良好。在現(xiàn)場如果發(fā)現(xiàn)混凝土不符合要求，必須返回攪拌站重新處理。禁止將不符合要求的混凝土灌入弦管內(nèi)。（5） 每次灌混凝土之前要根據(jù)鋼管拱的的跨度來決定水泥砂漿量；此橋80、105的兩端各為1.3 m3。（6） 第一車混凝土宜比正常坍落度要大一些，這樣能在接下來灌注的中起到潤滑管壁的作用；但坍落度不能太大，恐怕時間過長造成混凝土中的石子沉淀將注漿口堵死。此橋為20cm22cm。（7） 對稱灌注混凝土數(shù)量相差不超過m3

11、，水平長度不大于3。（8）當(dāng)混凝土不能連續(xù)灌注時，可以反泵將弦管混凝土抽回料斗，再來回泵送，以免由于混凝土在弦管放置時間過長產(chǎn)生沉淀。（9）如果各弦管之間是連續(xù)作業(yè)時，必須將上一個弦管留在泵車料斗里混凝土全部清除，然后用水將泵車的料斗、泵管清洗干凈。嚴(yán)禁將料斗里的混凝土和水泥砂漿混合在一起作為弦管的砂漿灌注到鋼管拱內(nèi)，這種情況十分容易導(dǎo)致泵管堵管的現(xiàn)象發(fā)生。（10） 為防止鋼管拱冒頂，事先做好壓頂?shù)臏?zhǔn)備工作，一但監(jiān)測到拱頂冒頂接近警戒值，就立即進(jìn)行壓頂。 （11） 在混凝土灌注過程中，應(yīng)跟蹤監(jiān)測4# 、5# 、6# 、7#墩頂?shù)奈灰谱兓?，若位移接近警戒值時，應(yīng)根據(jù)加載程序?qū)λ郊?xì)桿或墩頂豎向預(yù)

12、應(yīng)力加載。 （12） 當(dāng)輸送泵壓力接近最大壓力值時，而混凝土還未到拱頂，應(yīng)停止泵送，換管到上一灌注孔進(jìn)行泵送，但要保證此灌注孔上方混凝土至少有5m，不允許混凝土倒灌。 （13） 當(dāng)出氣孔冒漿時，應(yīng)立即堵塞該出氣孔。出氣孔未冒漿不得堵塞。 （14） 混凝土應(yīng)連續(xù)供應(yīng)，當(dāng)混凝土出現(xiàn)間斷時，應(yīng)留一車混凝土每隔5分鐘泵送一次，直到下車混凝土到來。輸送泵料斗必須有足夠的混凝土，防止無混凝土空泵而泵入空氣到管中，引起堵管，或鋼管內(nèi)混凝土進(jìn)入空氣而形成空洞，影響混凝土質(zhì)量，或因壓縮空氣產(chǎn)生高壓造成鋼管壁破裂。 （15） 當(dāng)拱頂排氣管冒漿時，應(yīng)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，方可停止泵

13、送混凝土。 （16） 混凝土泵送完后，立即關(guān)閉弦管上的止?jié){閥門。再將料斗里混凝土全部清除，最后拆除輸送管，進(jìn)行清洗。（17）冬節(jié)在灌注鋼管拱時，除了材料、水采取必要的加熱外，最重要是保證入模的溫度在：1318。（18） 混凝土灌注完后，在夏季應(yīng)對鋼管表面淋水降溫；冬季應(yīng)用棉被包裹鋼管來使混凝土達(dá)到強度所需要的溫度。以保證混凝土的質(zhì)量。 六、質(zhì)量保證措施 1、加強現(xiàn)場統(tǒng)一指揮，分工明確，相互配合。經(jīng)理負(fù)責(zé)總指揮，生產(chǎn)副經(jīng)理負(fù)責(zé)現(xiàn)場總指揮，鋼管拱兩端由兩名技術(shù)人員進(jìn)行指揮，各灌注口安排8名操作人員負(fù)責(zé)接管、拆管、堵塞排氣孔檢查、檢查泵管接頭與弦管的各個焊縫等。 2、灌注混凝土前，組織指揮和操作人員

14、進(jìn)行技術(shù)交底，使每人明確自己的崗位職責(zé)和質(zhì)量職責(zé)，確保技術(shù)要求的貫徹執(zhí)行。 3、派人員到混凝土攪拌站監(jiān)督督促混凝土的供應(yīng)，與現(xiàn)場密切保持聯(lián)系，根據(jù)現(xiàn)場的需用量及時進(jìn)行供應(yīng)。 4、在輸送泵現(xiàn)場，派專人對混凝土運輸車進(jìn)行調(diào)度指揮，保證運輸車進(jìn)出場暢通。 七、安全保證措施 1、灌注混凝土前，進(jìn)行安全教育和安全技術(shù)交底，完善安全設(shè)施。 2、嚴(yán)格按照安全操作規(guī)程使用機械。3、嚴(yán)格遵守高空作業(yè)安全規(guī)程，安拆灌注管時，嚴(yán)禁從拱上掉東西。高空作業(yè)時，嚴(yán)禁底下站人。 4、所有灌注管安設(shè)牢固，不得有松動現(xiàn)象。 5、所有用電線路按“三相五線”制安設(shè)。八、工程實例臨汾鼓樓西汾河大橋為五連跨鋼管拱總長m，由主橋和兩端的

15、引橋組成。主橋為鋼管混凝土中承式鋼架系桿拱，跨度105m，雙向四車道，橋?qū)?（鋼管拱下弦管及平聯(lián)加工圖） m，連接臨汾鼓樓西街和臨汾西面的大運公路。主橋下部結(jié)構(gòu)形式為.m樁基、承臺、.m.m混凝土墩柱及系梁，上部結(jié)構(gòu)為4個弦管構(gòu)式鋼管拱；m跨弦管直徑mm，壁厚為1mm， （上弦管及腹桿加工圖） m跨弦管直徑mm，壁厚為為1mm。鋼管內(nèi)灌注C50微膨脹混凝土，共m3；通過對雙吊桿懸吊預(yù)應(yīng)力橫梁，上面放置片小T型梁由組合橋面系，于采用無推力拱體系，兩端帽梁通過南北各6根37180 （鋼管拱上吊桿預(yù)留圖） 鋼絞線成品束來平衡拱對帽梁產(chǎn)生的推力，并通過墩柱內(nèi)的豎向預(yù)應(yīng)力體系 克服拱對帽梁產(chǎn)生的彎矩。大

16、橋拱肋劃分布置如下圖5：圖5 臨汾鼓樓西汾河大橋80跨拱肋劃分示意圖 該橋是臨汾市已建鋼管拱橋梁中跨徑最大、技術(shù)含量最高的一座，具有無鉸下承格構(gòu)式系桿拱目前國內(nèi)跨度最大，橋面懸浮體系目前國內(nèi)最新的特點。臨汾鼓樓西汾河大橋建成后，不僅能緩建臨汾市的交通及向西擴建的規(guī)劃，而且還將作為臨汾城市的一個標(biāo)志，與周圍環(huán)境共同構(gòu)成臨汾市的一道亮麗景觀。臨汾市鼓樓西汾河大橋鋼管拱混凝土灌注對可能發(fā)生的問題進(jìn)行預(yù)測分析，并采取正確的措施，保證了混凝土得以順利灌注，取得了較為理想的效果。鋼管拱混凝土從年11月1日開始，至年1月2日結(jié)束，歷時15天，分六次共灌注混凝土m3。1、鋼管拱混凝土灌注時間順序灌注部位開始時

17、間結(jié)束時間工作時間灌注混凝土數(shù)量11、106-11-18AM10:0006-11-20PM5:0028h285.2m322、206-11-21AM9:0006-11-23PM3:3027.5h284.6m333、306-11-24AM 9:2006-11-26PM4:2025.5h272.5m344、406-11-27AM 9:2006-11-29PM6:2026h278.5m355、506-11-30AM8:0006-12-01AM9:2010 h67.6m366、606-12-01AM 10:0006-12-02PM6:309.5 h60.4m3 2、混凝土實測技術(shù)指標(biāo)混凝土強度混凝土限制

18、膨脹率混凝土凝結(jié)時間混凝土坍落度n =18Mfcu=68.5MpaSfcu=3.5MpaCv=5.1%fcu,min=58Mpafcu,max=72Mpa7d=0.0035%14d=0.0026%28d=0.0018%初凝：14h30min終凝：15h50minn=120msl=21cmSsl=1.1cmCv=5.0%slmin=19cmslmax=24cm 3、鋼管拱實測技術(shù)指標(biāo)混凝土密實度鋼管壁與混凝土結(jié)合程度拱軸線高程變化拱軸線橫向偏位拱對稱點高程差4# 、5#6# 、7#墩頂位移變化實測值良好密貼80m跨：10mm105m跨:15mm2mm12mm4#:2mm5#:4mm5#:1mm6