鋼管混凝土作業(yè)指導(dǎo)書

1、鋼管混凝土施工作業(yè)指導(dǎo)書1、適用范圍適用于成綿樂鐵路鴨子河雙線特大橋系桿拱結(jié)構(gòu)，鋼管混凝土拱肋。2、執(zhí)行規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范JTJ041-2000公路施工手冊(cè)橋涵（上、下冊(cè)） 北京：人民交通出版社 2000年版鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB50205-2001鋼管砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程CECS28:903、泵送頂升澆灌法施工工藝流程鋼管混凝土壓注施工工藝流程為：施工準(zhǔn)備設(shè)置排氣孔和灌漿孔砼輸送泵及泵管安裝就位清除管內(nèi)污物，濕潤(rùn)內(nèi)壁安設(shè)壓注頭和閥門壓注管內(nèi)砼從拱頂排漿孔排出砼關(guān)閉壓注口閥門砼強(qiáng)度達(dá)到50%后拆除閘閥完成灌注。其流程圖詳見圖1 泵送頂升澆灌法施工工藝流程圖圖1 泵送頂升澆灌

2、法施工工藝流程圖4、砼配合比設(shè)計(jì)該橋梁鋼管拱肋砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C50，砼配合比設(shè)計(jì)根據(jù)工程實(shí)地原材料進(jìn)行選擇。4.1 原材料的選擇（1）水泥和礦物摻合料的選擇根據(jù)公路橋涵施工手冊(cè)下側(cè)第208頁(yè)介紹，配置C50鋼管砼宜選用P.O42.5水泥和I級(jí)或II級(jí)粉煤灰。故配置本橋C50鋼管砼水泥選用普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)為42.5R，粉煤灰選用I級(jí)粉煤灰，要求各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到規(guī)范要求。（2）膨脹劑的選擇 鋼管砼需要摻入一定量的膨脹劑，以補(bǔ)償砼的自收縮，避免砼與鋼管壁脫粘，影響鋼管砼材料的承載能力。膨脹劑檢測(cè)各項(xiàng)性能指標(biāo)要能滿足JC476-2001規(guī)范要求。（3）高效減水劑的選擇高效減水劑是鋼管砼配合比設(shè)計(jì)

3、的重要參數(shù)，在水泥等材料參量一定時(shí)，水灰比越小，配置的砼強(qiáng)度就越高，但砼施工就越困難，為達(dá)到既降低水灰比，又滿足泵送施工的目的，需要摻加高效減水劑，選取減水劑的原則是減水率高、保塑性能好、引氣量底、與水泥的相溶性好等特點(diǎn)，高效減水劑檢測(cè)各項(xiàng)性能指標(biāo)要能滿足GB8076-2008及鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn) 鐵建設(shè)2009152號(hào)文要求。（4）集料選擇 粗細(xì)骨料均采用鴨子河的骨料，其各項(xiàng)性能指標(biāo)要能滿足JGJ52-2006規(guī)范及鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn) 鐵建設(shè)2009152號(hào)文要求。（5）水 水采用本地自來水。4.2 配合比的確定由中鐵四局集團(tuán)成綿樂鐵路工程指揮部中心試驗(yàn)室對(duì)該

4、橋鋼管拱肋C50膨脹砼配合比初步確定如下：材料水泥粉煤灰礦粉砂小石大石外加劑膨脹劑水材料用量(kg/m3)34585606703297687.3539.2150配合比（質(zhì)量比）10.246 0.174 1.942 0.954 2.226 0.021 0.114 0.435 在實(shí)施過程中要嚴(yán)格按照正式配合比施工，在施工過程中可根據(jù)砂、石料的含水情況，對(duì)該配合比的水用量進(jìn)行調(diào)整。5、砼輸送泵選型泵送頂升混凝土的關(guān)鍵是混凝土泵車提供的最大泵送頂升壓力能夠使鋼管內(nèi)的混凝土達(dá)到鋼管的頂端，因而泵車的性能、混凝土的特性與頂升的高度是決定施工機(jī)具選型的主要條件。結(jié)合以上分析，混凝土泵送頂升機(jī)具的選型主要是泵

5、車能提供的壓強(qiáng)與泵送頂升壓力的比較。具體計(jì)算時(shí)將鋼管的垂直高度折算成水平距離，利用求出的單位長(zhǎng)度水平管產(chǎn)生的壓力損失值，計(jì)算出所需的泵送混凝土壓強(qiáng)，考慮自重壓力、泵車內(nèi)部的壓力損失值后即可進(jìn)行泵送機(jī)具的選型。根據(jù)混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程的有關(guān)資料，計(jì)算公式如下：；垂直高度折算成水平管時(shí)，其計(jì)算公式為：（m）折算成實(shí)際帶傾角拱肋后：一個(gè)彎頭折算9.0m合計(jì)折算則鋼管內(nèi)混凝土達(dá)到頂部所需的泵送頂升壓力為：自重壓力：泵車內(nèi)部的啟動(dòng)壓力損失值則： 實(shí)際施工中按照2倍的計(jì)算值選用：即選用以上的混凝土泵車。6、在鋼管拱肋上設(shè)置注漿孔、透氣孔、排漿孔及排渣孔6.1注漿孔設(shè)置注漿孔設(shè)置大小采用與砼輸送泵管相同直

6、徑，及150mm的圓孔，選擇一節(jié)1.5m長(zhǎng)左右的圓管（與砼輸送泵管型號(hào)相同150mm）一端切一斜口，斜口朝上，插入鋼管內(nèi)200mm，與鋼管軸線斜夾角為300650，以確保砼在壓注過程管道暢通，圓管四周焊接固定在鋼管拱上，露在鋼管拱外部的圓管與砼輸送泵管連接，在連接部位設(shè)置一道“閘板閥”，砼壓注施工完成后可將其閥門關(guān)閉，有效的防止砼外流。6.2透氣孔設(shè)置每個(gè)鋼管及腹板均在拱頂至拱角段，每10m處，設(shè)置一個(gè)排氣孔，一條拱肋設(shè)置6個(gè)排氣孔，以利于砼在壓注過程中透氣，減小壓注砼阻力，透氣孔設(shè)置為20mm的圓孔，采用20鋼管將接口引導(dǎo)至拱肋外面，當(dāng)砼泵送至透氣孔位置時(shí)，采用棉布或麻袋等物，賭賽該孔，繼續(xù)

7、向上壓注砼。6.3排漿孔設(shè)置 每個(gè)鋼管及腹板均在拱頂部位設(shè)置一個(gè)150mm×1000mm的鋼管排漿孔，鋼管砼灌注滿時(shí)，該孔開始冒漿，此時(shí)應(yīng)繼續(xù)泵送砼，直至該孔連續(xù)排出約1m3砼，此后每間隔5min左右泵送一次，總開機(jī)約35次后方可停止泵送砼，以盡可能排除鋼管砼的氣體，避免砼與鋼管壁的脫粘6.4排渣孔設(shè)置在每個(gè)鋼管及腹板的拱腳部位設(shè)置一個(gè)排渣孔，在開始進(jìn)行鋼管砼泵送之前，先用水將整個(gè)管道沖洗干凈，沖洗管道的水及焊渣等雜物可從排渣孔內(nèi)排出，排渣孔設(shè)置在拱腳鋼管下方150mm圓孔，管道清洗干凈后便進(jìn)行封堵灌注砼。圖5 鋼管拱肋上注漿孔、透氣孔、排漿孔及排渣孔布置圖6.5 安裝壓注頭和閘閥壓

8、注頭設(shè)在拱腳處拱肋的底部，拱肋的每根鋼管均設(shè)置壓注頭。壓注頭及閘閥詳見圖6.5 閘門連接示意圖。圖6.5 閘門連接示意圖7、清洗即清除鋼管內(nèi)渣物。為潤(rùn)滑管壁，減少泵送過程混凝土和管壁的摩擦力，在泵送混凝土之前，先用壓力水沖洗鋼管壁，接引自來水清洗鋼管內(nèi)部，通過拱腳處預(yù)設(shè)的排渣孔排除管內(nèi)渣物。待管內(nèi)水及雜物排除干凈后，封閉排渣孔。8、壓注管內(nèi)砼在壓注砼之前需要對(duì)砼配合比進(jìn)行試拌，試拌的條件盡量接近澆筑條件，測(cè)定室內(nèi)溫度、拌合時(shí)間、砼和易性情況、坍落度值、間隔1小時(shí)后砼坍落度值、砼初凝時(shí)間等指標(biāo)。8.1 壓注管內(nèi)砼的時(shí)間選擇為保證鋼管拱砼在灌注過程中始終保持良好的和易性，亦選擇在溫度較低的時(shí)間壓注

9、。8.2 泵車的布置泵送可以采用二臺(tái)泵一跨拱自兩拱趾同時(shí)對(duì)稱壓注，壓注順序以“先上后下”的原則進(jìn)行?；炷凛斔凸軕?yīng)避免轉(zhuǎn)彎角度過小及彎頭過多，輸送管支撐架采用鋼管搭設(shè)，架撐在系梁上要求穩(wěn)定，在泵管對(duì)接前仔細(xì)檢查管內(nèi)壁是否清潔、結(jié)構(gòu)和密封圈是否完好，以確保不會(huì)在泵送過程中發(fā)生堵塞、爆裂和泄露現(xiàn)象。對(duì)接好后要逐節(jié)檢查輸送管以確保管節(jié)接口嚴(yán)密，杜絕混凝土頂升過程中發(fā)生脫管現(xiàn)象。為防止意外發(fā)生在現(xiàn)場(chǎng)配備同樣長(zhǎng)度數(shù)量的泵管、彎頭和密封圈一套作為備用，對(duì)備用管道的更換要先行試驗(yàn)、熟練掌握。 8.3 砼的拌和與運(yùn)輸 在拌和砼之前，先要根據(jù)骨料的含水量對(duì)理論配合比進(jìn)行調(diào)整，砼拌和嚴(yán)格按照調(diào)整后的施工配合比進(jìn)行

10、拌料，每盤攪拌時(shí)間不得少于2分鐘。砼拌和設(shè)備選擇微機(jī)控制、能準(zhǔn)確計(jì)量的帶有強(qiáng)制性的拌和樓生產(chǎn)，砼運(yùn)輸采用罐車由攪拌站運(yùn)輸至工地。9、頂升壓注管內(nèi)砼鋼管砼的泵送應(yīng)當(dāng)遵循“逐步成拱，逐級(jí)加載，外力釋放，間期縮短”的原則，兩岸對(duì)稱頂升泵送，壓注時(shí)，開始應(yīng)保持同步慢速，兩岸鋼管內(nèi)砼的進(jìn)度差不能超過2m，并觀察泵壓及各部分運(yùn)行情況，確認(rèn)工作正常后再以常速泵送，并保持連續(xù)泵送，若砼供應(yīng)不及時(shí)，泵斗中儲(chǔ)存一部分砼，必要時(shí)降低速度泵送或間隔泵送以維持泵送的連續(xù)性。泵送過程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)管內(nèi)砼的位置敲擊檢測(cè)，以控制雙向?qū)ΨQ性，防止偏壓。在泵送過程中加強(qiáng)對(duì)鋼管拱的監(jiān)測(cè)，對(duì)拱肋的豎向曲線變化和拱肋的豎直度進(jìn)行量測(cè)，并

11、及時(shí)采取有效的措施糾正。砼接近拱頂時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制泵送速度，緩慢泵送或間隔泵送，并通過敲擊準(zhǔn)確判斷砼到達(dá)位置，使拱頂空氣完全排出，排漿孔出漿后再兩泵間隔泵送，直至出漿孔排出砼與入管砼一致（即合格砼）后兩拱趾兩臺(tái)泵同時(shí)再泵送兩下即可停止壓注。施工期間要求配備一臺(tái)高壓水槍，以便混凝土從排氣孔冒出后及時(shí)清洗鋼管拱。10、鋼管砼施工應(yīng)急預(yù)案鋼管砼泵送施工容易出現(xiàn)的故障有兩類：一類是腹板的撕裂，另一類是堵管，下面就此兩類情況分別做出處理的措施。10.1 腹板出現(xiàn)撕裂當(dāng)腹板出現(xiàn)撕裂，應(yīng)當(dāng)立即停止泵送砼，放掉腹板內(nèi)砼，并對(duì)撕裂處進(jìn)行補(bǔ)焊，補(bǔ)焊后重新灌入砼。該部位分為上腹板和下腹板，上腹板部位人較容易操作，下腹

12、板部位必須先制作一個(gè)掛籃，利用吊車提升，操作人員站在掛藍(lán)里面進(jìn)行操作。10.2 堵管在灌注鋼管砼施工過程中，最容易出現(xiàn)的故障就是堵管，造成堵管的原因有以下四點(diǎn)：（1）砼離析。（2）砼保塑性差，坍落度損失大。（3）砼攪拌不均勻，和易性差。（4）泵機(jī)發(fā)生故障停泵時(shí)間較長(zhǎng)。 發(fā)生砼堵管時(shí)，采取的處理方法是：首先確定堵管的位置，關(guān)閉“閘板閥”，斷開泵管與壓注孔之間的連接，在泵送砼，以判斷是否在泵機(jī)與壓注管之間的泵管堵塞。如果在此段堵塞，當(dāng)立即清理該段管道，重新接通泵管，打開“閘板閥”，繼續(xù)灌注砼。如果此段泵管未發(fā)生堵管，則可以判斷在拱肋鋼管發(fā)生了堵管，處理的辦法是通過敲擊法找到砼堵管的位置，在該位置下

13、方35m處開孔，放出被堵的砼，直至潤(rùn)滑砂漿全部流出，如果未見砼，則需要繼續(xù)向下開孔，直至全部放出砂漿為止。并在此處重新加工焊接注漿孔，沿拱肋鋼管重新鋪設(shè)泵管，重新開始泵送頂升，施工工序不變。如果在橋梁的一端堵管，另一端當(dāng)放慢泵送的速度，加強(qiáng)拱的線性監(jiān)控，在線性未發(fā)生變化的情況下，可繼續(xù)緩慢施工；如發(fā)生變化，則立即停止施工，待堵管的一端恢復(fù)泵送時(shí)兩端同時(shí)泵送。11、確保砼施工質(zhì)量的控制混凝土質(zhì)量的好壞直接影響到壓注的成功與否，及影響到壓注后的鋼管內(nèi)砼質(zhì)量，故本工程混凝土質(zhì)量由試驗(yàn)室進(jìn)行監(jiān)控。混凝土試配及施工控制要點(diǎn)如下：混凝土強(qiáng)度要求：滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求?；炷撂涠纫螅簤鹤⑷牍軙r(shí)，混凝土塌

14、落度控制在1820cm之間，3h后落度16cm；在壓注過程中，應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行坍落度的抽查檢驗(yàn)，不合格的混凝土堅(jiān)決不用?；炷涟韬蜁r(shí)間：120s，確?；炷恋暮鸵仔浴；炷敛捎梦⑴蛎浕炷?，凝結(jié)硬化后有很好的密實(shí)性。具有收縮補(bǔ)償性，即補(bǔ)償收縮混凝土，其微膨脹率略大于收縮率。良好的可泵性，在泵送頂進(jìn)過程中，能始終保持優(yōu)良的性能狀態(tài)。泌水率較小且流動(dòng)性大，便于混凝土自動(dòng)擴(kuò)展填充高溫施工條件下能正常凝結(jié)硬化，不開裂。12、鋼管砼質(zhì)量檢驗(yàn)方法常規(guī)的鋼管砼質(zhì)量檢驗(yàn)方法有二種：一種是敲擊聽音法，該檢驗(yàn)方法是通過敲擊聲音的變化，可以檢查出灌注砼與鋼管內(nèi)壁間的間隙，精確度可達(dá)到1mm2mm。這是目前最常用的檢驗(yàn)方法

15、，但其準(zhǔn)確性不夠理想。另一種是超聲波檢查法，該方法是通過超聲波測(cè)得其固有的傳播速度、振幅、頻率及波形曲線，稱為標(biāo)定數(shù)據(jù)。然后用同一臺(tái)儀器，測(cè)定檢測(cè)結(jié)構(gòu)的這些參數(shù)，稱為測(cè)定參數(shù)，通過兩者的比較，判斷出砼是否存在缺陷，該檢驗(yàn)方法可以較為準(zhǔn)確的檢驗(yàn)出砼是否與鋼管脫粘結(jié)、砼中是否有空洞及鋼管內(nèi)的砼強(qiáng)度與標(biāo)定試件砼強(qiáng)度之間的差異。13、鋼管砼的質(zhì)量缺陷及處理鋼管內(nèi)的填心砼最常見的質(zhì)量缺陷有以下幾種：（1）空腔，是由于砼在灌注過程中排氣不良或灌注間斷而殘留在砼內(nèi)的空氣造成；（2）收縮縫，由砼水灰比過大，水泥用量過多，微膨脹量不足造成；（3）砼與鋼管壁粘結(jié)不良，由鋼管內(nèi)壁銹蝕造成；（4）砼離析，由于配料不好

16、、骨料堆積造成；（5）砼疏松不密實(shí)，由泵壓不足、灌注速度過快造成。鋼管內(nèi)的填心砼存在質(zhì)量缺陷的處理的常規(guī)方法是壓漿處理。經(jīng)過查閱相關(guān)書籍及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，眾多書籍中顯示對(duì)存在缺陷的砼均采取壓漿處理。 a、壓漿材料的設(shè)計(jì) 針對(duì)鋼管混凝土的不同脫粘程度及空洞大小，應(yīng)該采用不同的壓漿材料，需要進(jìn)行壓漿材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)。(1)當(dāng)脫粘寬度大于lmm時(shí)，壓漿材料的制備應(yīng)選擇PO425水泥、膨脹劑、高效減水保塑劑(如聚羧酸類和萘系)等原材料，其配合比為，水：PO425水泥：膨脹劑：減水劑：0.35：1：0.1：0.0050.008，28d水泥石抗壓強(qiáng)度>50MPa。(2)當(dāng)脫粘寬度為02-lmm時(shí)，壓漿材料應(yīng)

17、選擇D9540um，D5010um，比表面積>600m2kg的超細(xì)普通硅酸鹽水泥、高效減水保塑劑(如聚羧酸類和萘系)等原材料，其配合比為，水：水泥：減水劑：0.50：1：0.0060.010；也可以采用摻加減水劑的濕磨灌漿水泥，水泥漿的性能D9540um，D5010um，28d水泥石抗壓強(qiáng)度>50MPa。 (3)當(dāng)脫粘寬度小于0.2mm時(shí)，應(yīng)選擇環(huán)氧樹脂灌漿材料進(jìn)行壓漿處理，其配合比為，環(huán)氧樹脂：鄰苯二甲酸二丁酯：二甲苯(或丙酮)：乙二胺；1：0.1：(030.6)：(0.080.1)。b、壓漿工藝 鋼管混凝土的脫粘及空洞壓漿處理，應(yīng)選擇最大注漿壓力可達(dá)10MPa以上，最大注漿能力達(dá)100L/min以上的高壓注漿泵。其注漿工藝為： (1)壓漿時(shí)間宜選擇夏季高溫天氣的中午進(jìn)行此時(shí)脫粘的寬度最大，容易壓漿密實(shí)。 (2)采用錘擊、超聲波等檢測(cè)手段確定脫粘區(qū)域，在詼