大跨度鋼管混凝土拱橋拱肋混凝土無(wú)隔艙泵送工法

1、大跨度鋼管混凝土拱橋拱肋混凝土無(wú)隔艙泵送工法1.前 言嶺南高速蒲山大橋主跨結(jié)構(gòu)形式為下承式系桿鋼拱橋，其主跨橫向設(shè)置三片拱肋，標(biāo)準(zhǔn)橋梁橫斷面寬38.8m，其跨度為225米。由于拱頂距離地面達(dá)到了70余米，距離橋面也達(dá)到了46米，中鐵七局集團(tuán)鄭州工程有限公司在施工中參照了國(guó)內(nèi)外相同或相近結(jié)構(gòu)拱橋拱肋混凝土有隔艙泵送施工技術(shù)及相關(guān)排漿的方法，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行了分析：若采用有隔艙泵送施工方法，需在拱肋間加焊隔艙板若加焊拱肋內(nèi)隔艙板，需要將拱肋開孔后施工人員進(jìn)入拱肋內(nèi)部焊接，焊接隔板產(chǎn)生的高溫會(huì)對(duì)拱肋鋼管造成影響，不但會(huì)影響拱肋的線性變化，也違背了設(shè)計(jì)院關(guān)于盡量少在拱肋開孔的設(shè)計(jì)意圖；同時(shí)增加了高空

2、作業(yè)量，增加了人員機(jī)械的投入，延長(zhǎng)了泵送施工周期。而采用無(wú)隔艙泵送施工技術(shù)，在拱頂進(jìn)行排漿，從而取消焊接拱肋間隔艙板，直接在拱頂處設(shè)置排漿孔排漿輔助混凝土泵送的方法進(jìn)行泵送，可以避免因加焊隔艙而增加的施工投入，同時(shí)也能保證在工期內(nèi)完成泵送施工任務(wù)。最后采用無(wú)隔艙泵送施工技術(shù)進(jìn)行了施工，采用該技術(shù)應(yīng)用于蒲山大橋拱肋混凝土泵送施工中，在安全、進(jìn)度、質(zhì)量上贏得了業(yè)主的高度贊揚(yáng)及獎(jiǎng)勵(lì)，現(xiàn)將該技術(shù)及其管理過(guò)程進(jìn)行總結(jié)形成成本工法。2.工法特點(diǎn)2.1取消橫隔艙，采用拱頂排漿孔排漿輔助泵送施工，相對(duì)于傳統(tǒng)的有隔艙輔助泵送混凝土排漿相比可省去焊接隔艙板而增加的施工投入，節(jié)省了成本，同時(shí)避免高空焊接作業(yè)，安全上

3、有保障。2.2 能實(shí)現(xiàn)較快的施工進(jìn)度，以嶺南高速蒲山大橋?yàn)槔?，全?4根弦管計(jì)2310m3混凝土在5天之內(nèi)全部完成，減小了施工周邊環(huán)境的干擾。2.3拱頂設(shè)置排漿孔排漿，其排漿效果與隔艙兩側(cè)設(shè)置排漿孔排漿的效果一致，浮漿同樣能順利排出，且省去了焊接拱肋間隔艙板的工序，施工更簡(jiǎn)便，投入少，效果明顯，混凝土的質(zhì)量同樣達(dá)到了規(guī)范要求。3.適用范圍3.1適用于跨河流、公路、鐵路和房屋密集區(qū)等鋼管混凝土拱橋拱肋混凝土施工。4.工藝原理4.1排漿孔設(shè)置圖4.1如圖4.1所示，頂升時(shí)拱肋內(nèi)混凝土頂面為水平面，在距離拱頂還有17.4m時(shí)，灌注較快一側(cè)混凝土就會(huì)越過(guò)拱頂流向另一側(cè)，兩側(cè)混凝土接頭處夾雜浮漿，該處混

4、凝土質(zhì)量難以保證。本橋設(shè)計(jì)無(wú)隔艙板，考慮在拱頂設(shè)置一個(gè)出漿孔，直徑為20cm。只要保證兩側(cè)混凝土同時(shí)頂升至拱頂后，浮漿可以同時(shí)由拱頂設(shè)置的出漿口排出，相對(duì)于兩側(cè)同時(shí)排漿在施工時(shí)更容易協(xié)調(diào)和控制?，F(xiàn)場(chǎng)配備了紅外觀測(cè)儀，以便施工中隨時(shí)監(jiān)測(cè)。4.3排漿控制泵送混凝土?xí)r，兩邊泵送速度應(yīng)加強(qiáng)協(xié)調(diào)，盡量對(duì)稱頂升。項(xiàng)目部在拱肋每段安裝節(jié)段正中間設(shè)有一個(gè)20mm的觀察孔，混凝土泵送至該處時(shí)，使用18mm高強(qiáng)螺栓擰緊。拱上施工人員通過(guò)觀察孔進(jìn)行觀察和敲擊兩側(cè)判斷混凝土灌注是否同步，并且拱上檢查人員與地泵處、現(xiàn)場(chǎng)指揮人員間使用對(duì)講機(jī)及時(shí)溝通，確保泵送同步。特別是接近拱頂時(shí)，泵送快的一方要暫停，等待泵送較慢的一側(cè)，

5、泵送時(shí)要注意混凝土需一點(diǎn)一點(diǎn)的泵送至拱頂位置，必須保證泵送頻率為5秒/行程，待兩側(cè)混凝土面到達(dá)同一位置時(shí)，在同時(shí)加壓泵送，直至出漿口泵出粗骨料為止。5. 工藝流程及操作要點(diǎn)5.1主要施工流程肋混凝土頂升施工工藝流程為：焊接泵送插管、拱頂排氣管安裝截流閥安裝混凝土輸送泵及泵送管混凝土的拌制及運(yùn)輸壓注砂漿濕潤(rùn)混凝土泵送管壓注鋼管內(nèi)混凝土排漿孔流出合格混凝土排漿孔混凝土振搗關(guān)閉截流閥拆除混凝土泵送管完成泵送。具體施工流程見圖5.1。焊接泵送插管、拱頂排氣管設(shè)置截流閥安裝混凝土輸送泵及泵送管混凝土的拌制及運(yùn)輸壓注砂漿濕潤(rùn)混凝土泵送管壓注鋼管內(nèi)混凝土排漿孔流出合格混凝土排漿孔混凝土振搗安裝截止閥拆除混凝

6、土泵送管完成泵送圖5.15.2操作要點(diǎn)：配合比設(shè)計(jì)考慮采用泵送施工，塌落度設(shè)計(jì)為180220mm，要求出料時(shí)坍落度必須200mm，運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，將會(huì)有塌落度損失，泵送時(shí)坍落度至少180mm。拱肋混凝土設(shè)計(jì)初凝時(shí)間為14小時(shí)。泵送設(shè)備選擇泵送高度46m，混凝土密度2450kg/m3，混凝土自重最大壓強(qiáng)1.1Mpa，混凝土頂面大氣壓為0.1 Mpa,考慮泵管5個(gè)彎頭，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)每個(gè)彎頭降壓0.1MPa , 水平泵管考慮50米長(zhǎng)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)泵送水平管每15m20m降壓0.1MPa，彎頭及水平泵管共降壓0.8Mpa，故地泵頂升壓強(qiáng)至少需2.0 Mpa。HBT80S混凝土泵額定頂升壓力低壓工作為8MPa

7、,高壓工作時(shí)為15MPa，按70 %計(jì)算,分別為5.6/10.5Mpa，分別有2.8/5.3倍保證系數(shù)，可確保泵送至拱頂。采用水冷型地泵時(shí)，布置地泵同時(shí)，在地泵旁邊布置水池，儲(chǔ)備不小于1m3的水供應(yīng)地泵運(yùn)轉(zhuǎn)。圖汽車式地泵地泵泵送管設(shè)置泵送入口設(shè)置在鋼管盡可能靠近拱腳處，開孔前應(yīng)敲擊判定預(yù)埋段拱肋內(nèi)已灌注混凝土位置，每根鋼管18#墩、19#墩兩側(cè)各開一個(gè)灌注孔，邊拱每側(cè)設(shè)置一道泵管、中拱每側(cè)設(shè)置兩道泵管。由于未考慮混凝土自身摩擦阻力等因素，有可能出現(xiàn)的輸送泵壓力不足難以泵送至拱頂?shù)默F(xiàn)象，在1/2拱肋高度偏上處設(shè)置備用灌注孔（根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，備用灌注孔設(shè)置在第一道K字風(fēng)撐上方1到2米位置，同一拱

8、肋上開孔位置避免在同一斷面上），在灌注開始時(shí)同時(shí)接好泵管（邊拱、中拱兩端各設(shè)置一道泵管），可隨時(shí)將末端和地泵連接，打開閘閥即可灌注。同時(shí)注意備用灌注孔嚴(yán)禁設(shè)置在各節(jié)拱肋同一斷面位置處。圖-1泵送管的設(shè)置圖-2泵送管的設(shè)置拱頂出漿控制蒲山大橋拱肋混凝土頂升時(shí)拱肋內(nèi)混凝土頂面為水平面，在距離拱頂還有17.4m時(shí)，灌注較快一側(cè)混凝土就會(huì)越過(guò)拱頂流向另一側(cè)，兩側(cè)混凝土接頭處夾雜浮漿，該處混凝土質(zhì)量難以保證，多數(shù)大跨度拱橋設(shè)計(jì)拱頂有一層隔艙板，施工時(shí)在隔艙板兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)排漿孔，可保證兩側(cè)混凝土浮漿分別排出，本橋設(shè)計(jì)無(wú)隔艙板，考慮在拱頂設(shè)置一個(gè)出漿孔，當(dāng)一側(cè)混凝土流至閘閥時(shí)，浮漿可流出，此時(shí)該側(cè)地泵暫停

9、泵送，待另一側(cè)也流出浮漿時(shí)，再恢復(fù)同時(shí)泵送，采用此方法，一方面減少拱肋隔艙板的焊接，另一方面更有利于浮漿排出。出漿口出漿泵送監(jiān)測(cè)頂升過(guò)程中，兩側(cè)混凝土應(yīng)保持頂升高度一致，采用人工敲擊的方法檢查兩側(cè)混凝土灌注是否同步，條件允許可利用紅外線觀測(cè)儀監(jiān)測(cè)混凝土的位置。當(dāng)混凝土泵送至出漿口，浮漿全部排除，流出粗骨料后，需穩(wěn)壓2 min3 min 后,再用大錘將閘板砸至另一端,則混凝土被封閉,頂升施工完畢。待拱肋混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)80%時(shí)，采用超聲波檢查混凝土密實(shí)性，若存在不密實(shí)的地方，在鋼管上開口進(jìn)行補(bǔ)漿。6.主要機(jī)械設(shè)備與材料6.1主要機(jī)械使用如下表表6.1機(jī)械需求量表序號(hào)機(jī)械名稱數(shù)量備注1泵車6臺(tái)根

10、據(jù)工程進(jìn)度隨時(shí)調(diào)整2混凝土罐車28臺(tái)3拌合站2座4發(fā)電機(jī)150kw1臺(tái)5發(fā)電機(jī)200kw1臺(tái)6.2主要材料使用表6.2主要材料使用表序號(hào)機(jī)械名稱數(shù)量備注13m泵送管道148根據(jù)工程進(jìn)度隨時(shí)調(diào)整21m泵送管道16390°彎頭22445°彎頭15515°彎頭306匝閥3073m泵送管道1488排漿管167.質(zhì)量控制7.0.1在保證混凝土坍落度、和易性等指標(biāo)的同時(shí)，為使混凝土攪拌均勻，混凝土的每盤純攪拌時(shí)間應(yīng)該保證在60s以上，在拌制的過(guò)程中我項(xiàng)目部派有專門人員進(jìn)行對(duì)后盤各方面的監(jiān)督檢測(cè)。7.0.2泵管入口設(shè)在每根鋼管兩端根部距離拱腳上口約50cm，上下弦拱肋鋼管的混凝

11、土壓注孔在拱肋法線方向上錯(cuò)開，壓漿管插入至拱肋中心位置處，與拱肋鋼管軸線約成30°角，與拱肋的連接部位焊接牢固。7.3為了使混凝土質(zhì)量得到保證，業(yè)主嶺南高速公路有限公司特意聘請(qǐng)了專業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)并使用了先進(jìn)的超聲波檢測(cè)儀及相關(guān)儀器聯(lián)合我單位對(duì)拱肋混凝土的灌注進(jìn)行全方位的檢測(cè)7.0.4建立工地質(zhì)量領(lǐng)導(dǎo)小組，實(shí)行質(zhì)量責(zé)任制，并制定質(zhì)量獎(jiǎng)懲措施，使質(zhì)量責(zé)任落實(shí)到人。7.0.5及時(shí)準(zhǔn)確的進(jìn)行施工技術(shù)、質(zhì)量保證措施交底，施工工藝質(zhì)量控制做到工程質(zhì)量自檢控制和工序交接質(zhì)量控制，對(duì)中間產(chǎn)品質(zhì)量控制做到先進(jìn)行分項(xiàng)工程質(zhì)量檢查再進(jìn)行分部工程質(zhì)量檢查。7.0.6及時(shí)準(zhǔn)確的進(jìn)行施工技術(shù)、質(zhì)量保證措施交底，施工

12、工藝質(zhì)量控制做到工程質(zhì)量自檢控制和工序交接質(zhì)量控制，對(duì)中間產(chǎn)品質(zhì)量控制做到先進(jìn)行分項(xiàng)工程質(zhì)量檢查再進(jìn)行分部工程質(zhì)量檢查。7.0.7施工期間由項(xiàng)目部派技術(shù)人員及專職質(zhì)量控制人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制。7.0.8制定質(zhì)量、安全獎(jiǎng)懲措施，使安全、質(zhì)量能夠落到實(shí)處。8.安全保證措施8.0.1所有施工人員必須佩戴安全帽，所有高空作業(yè)人員必須佩戴安全帶、安全帽、手套、防滑鞋等安全防護(hù)用品，所有支架頂部必須進(jìn)行安全防護(hù)，全部掛設(shè)安全網(wǎng)。兩臺(tái)龍門吊及其它各種用電設(shè)備必須注意用電安全，并且有專業(yè)電工進(jìn)行巡查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)整改。 8.0.2嚴(yán)禁不適合高空作業(yè)的人員進(jìn)行高空作業(yè)。所有特種設(shè)備操作人員必須持證上崗。 8.

13、0.3從事高空作業(yè)的人員要定期或隨時(shí)體檢，發(fā)現(xiàn)有不宜登高的病癥，不得從事高空作業(yè)，嚴(yán)禁酒后進(jìn)行作業(yè)。8.0.4高空作業(yè)人員不得穿拖鞋或硬底鞋。8.0.5各種懸吊裝置要牢固可靠，必須進(jìn)行日常檢查工作，確保安全無(wú)事故。 8.0.6由于本橋跨鐵路施工，并不涉及要點(diǎn)作業(yè)，在泵送時(shí)設(shè)置鐵路安全防護(hù)員2名，分別防護(hù)上下行，避免對(duì)鐵路行車的影響。9.環(huán)境保護(hù)措施9.0.1施工場(chǎng)地統(tǒng)籌部署，規(guī)范整潔，施工使用的機(jī)具、設(shè)備要集中停放，材料要分別堆碼標(biāo)識(shí)。9.0.2工地現(xiàn)場(chǎng)要掛有文明施工標(biāo)牌、條幅，采用多種形式向項(xiàng)目部成員進(jìn)行文明施工教育，提高全員文明施工意識(shí)；在工地醒目處設(shè)立工程簡(jiǎn)介牌，各工序設(shè)立施工牌。9.0

14、.3加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)用水、用電管理，做到無(wú)常流水、常明燈；施工現(xiàn)場(chǎng)固定機(jī)械設(shè)備要及時(shí)清洗養(yǎng)護(hù)，且必須搭棚防護(hù)，設(shè)備旁必須懸掛操作規(guī)程牌和設(shè)備標(biāo)牌。9.0.4施工人員上崗要著裝整齊，配戴與所從事施工范圍相一致的施工證；施工中，負(fù)責(zé)保護(hù)施工范圍內(nèi)相關(guān)建筑物、管線，以保持周圍環(huán)境協(xié)調(diào)；施工完畢后，及時(shí)進(jìn)行施工場(chǎng)地清理，原材料及施工機(jī)具堆碼、擺放整齊，機(jī)械車輛停放有序，保證施工場(chǎng)地整潔、美觀。9.0.5由于混凝土泵送至拱頂時(shí)浮漿由排漿孔噴出，我們?cè)谂艥{孔上方焊接了一段高度約為50cm的導(dǎo)漿管，保證浮漿朝一個(gè)方向以避免對(duì)橋梁及周邊環(huán)境造成污染；同時(shí)與導(dǎo)漿管配套還有導(dǎo)流槽，導(dǎo)流槽下方設(shè)置了塑料彩條布，使浮漿經(jīng)

15、導(dǎo)流槽順彩條布排放至指定位置并在泵送施工完成后統(tǒng)一處理。10.資源節(jié)約由于常規(guī)施工中在拱頂兩側(cè)焊接了橫隔艙，并在兩側(cè)設(shè)置排漿孔，本橋在進(jìn)行拱肋混凝土施工大膽的將其取消，采用拱頂處直接設(shè)置排漿孔設(shè)計(jì)。實(shí)踐證明，采用這種方法避免增加了焊接隔艙板焊接等施工投入，使焊接的鋼板節(jié)約來(lái)下來(lái)，同時(shí)也節(jié)約了人力資源來(lái)進(jìn)行高空隔艙板焊接的工作。11.效益分析此方法為泵送工作節(jié)省了時(shí)間，本橋共用了4天時(shí)間就完成了泵送施工任務(wù)，其施工效果與常規(guī)的隔艙排漿孔輔助泵送混凝土施工效果無(wú)差別。同時(shí)完成業(yè)主下達(dá)的節(jié)點(diǎn)目標(biāo)，獲得獎(jiǎng)金30萬(wàn)元，并節(jié)約了橫隔板焊接的費(fèi)用10萬(wàn)元，工期縮短了近7天的時(shí)間，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。12

16、.工程實(shí)例新建蒲山特大橋?yàn)槁尻?yáng)到南陽(yáng)段高速公路跨焦枝鐵路及南水北調(diào)總干渠大橋。主橋采用剛性系桿鋼管混凝土桁架拱結(jié)構(gòu)，蒲山特大橋拱肋主弦管14根，直徑1m，扣除預(yù)埋段已灌注混凝土外，每根鋼管泵送混凝土155m3，采用C55微膨脹混凝土，泵送最大高度46米。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，全橋必須左右同時(shí)對(duì)稱灌注，每根鋼管兩端也需對(duì)稱灌注，且灌注過(guò)程需連續(xù)不允許有間斷。計(jì)劃灌注順序?yàn)榈谝惶焓紫裙嘧⒅泄吧舷抑泄茉囼?yàn)，灌注順利，立即將中拱剩余兩根中管同時(shí)灌注完畢，第二天同時(shí)灌注左右邊拱上弦各一根鋼管，然后（第二天或第三天）灌注剩余兩根邊拱上弦鋼管，緊接著依次灌注下弦鋼管，全部灌注完畢達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%時(shí)方可進(jìn)行系桿第三次張拉，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度95%時(shí)方可進(jìn)行吊桿張拉。詳細(xì)灌注順序見下圖。由于本