大跨徑鋼管拱自密實混凝土施工工法報批材料

1、湖南省工程建設(shè)省級工法報批材料湖 南 省 省 級 施 工 工 法 大跨徑鋼管拱自密實混凝土施工工法報批材料申報單位: 湖南路橋建設(shè)集團公司 湖南省第四工程有限公司主要完成人: 張 輝 楊大偉 陳 林 唐新銘 周滿意 二00八年十二月目 錄一、省級工法文本報批稿二、省級工法申報表（省建設(shè)廳蓋章）三、開題報告四、專家初審意見表和修改說明五、會審?fù)ㄖ?、評審意見書、專家會審意見表和修改說明六、專家報批審查意見表七、工法涉及的關(guān)鍵技術(shù)和專利技術(shù)的查新報告八、企業(yè)級工法評審材料（會議通知、會議紀要、專家名單、評審意見、發(fā)布通知等）九、3份工程應(yīng)用證明原件（特殊情況例外）十、經(jīng)濟效益證明原件十一、關(guān)鍵技術(shù)獲

2、專利證書和科技成果的獎勵證明復(fù)印件十二、反映應(yīng)用工法施工的講解課件、工程錄像或照片十三、以上資料全套電子文檔光盤（附后）大跨徑鋼管拱自密實混凝土施工工法湖南路橋建設(shè)集團公司 湖南省第四工程有限公司張輝、楊大偉、陳林、唐新銘、周滿意關(guān)鍵詞：土木工程 橋梁 鋼管拱 泵送頂升 正交法試配 自密實混凝土 測量 主弦管 輸送泵1.前 言拱橋是一種理想的能充分發(fā)揮材料受壓性能的橋型，特別是廣泛應(yīng)用的鋼管混凝土拱橋，即在鋼管內(nèi)填充混凝土，將兩種不同性質(zhì)的材料組合成為一整體的復(fù)合結(jié)構(gòu)，內(nèi)填混凝土以提高鋼管的局部穩(wěn)定性，鋼管對混凝土的緊箍力作用可提高核心混凝土的承載力，兩種材料優(yōu)勢互補，充分利用，大大提高了結(jié)構(gòu)

3、的承載能力。益陽茅草街大橋為主跨368m的連續(xù)自錨中承式鋼管混凝土拱橋，在灌注鋼管主弦管內(nèi)混凝土?xí)r采用泵送頂升法將自密實混凝土從兩端自拱腳同時灌注至拱頂，保證了鋼管混凝土的澆注質(zhì)量。為了在鋼管混凝土拱橋施工中，做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、質(zhì)量可靠、安全適用，根據(jù)工程實際應(yīng)用情況及經(jīng)驗，編制本工法。圖1.1：茅草街大橋主橋布置圖2.工法特點2.1 施工操作簡便，不需要復(fù)雜的機械設(shè)備。2.2 減少工序環(huán)節(jié)，混凝土澆注速度快，降低勞動強度，加快了施工進度。2.3 混凝土施工不需要振搗，直接利用混凝土的自密性能和頂升的壓力自然密實，保證施工質(zhì)量。2.4 施工安全度高，減少工人高空作業(yè)時間。3.適用范圍本工

4、法適用于各類鋼管混凝土拱橋主弦管內(nèi)的自密實混凝土灌注施工。4.工藝原理泵送頂升法施工工藝就是在鋼管拱主弦管兩半跨的下部管壁上開孔，兩邊都用輸送管連接輸送泵，利用輸送泵的泵壓將自密實混凝土連續(xù)、對稱地壓注至鋼管拱內(nèi)，直至兩半跨鋼管內(nèi)混凝土在拱頂匯合密實。圖4.1 灌注基本情況圖5.施工工藝流程及操作要點5.1 工藝流程圖（見5.1圖）制定施工方案自密實混凝土制配施工準備泵送混凝土至主弦管與第一壓注口持平拌制、泵送水泥砂漿至主弦管內(nèi)泵送混凝土面超過第二壓注口以上全程監(jiān)控主弦管線形變化繼續(xù)泵送混凝土至第二壓注口約差5m左右用漏斗從第二壓注口灌入水泥漿泵送壓力低于10MPa泵送壓力高于10MPa從第二

5、壓注口泵送混凝土連續(xù)泵送混凝土至拱頂，完成混凝土強度達到80%割除截止閥和補焊排氣孔圖5.1 工藝流程圖5.2 操作要點自密實混凝土配合比的設(shè)計：混凝土配合比的質(zhì)量是決定混凝土灌注能否順利進行的一個較重要的因素，配合比應(yīng)根據(jù)混凝土的設(shè)計強度等級計算，同時在混凝土拌合物中摻入活性摻合料、減水劑、膨脹劑等，以達到減小收縮率，減少泌水率、改善和易性等目的，并通過實驗確定，最終達到泵送要求。試配時首先綜合考慮混凝土的各項性能和現(xiàn)場灌注時可能發(fā)生的各種情況，要求新拌混凝土工作性能指標為：坍落度（20.023.0）cm;擴散直徑（50506060）cmcm;工作性損失：拌和后5小時內(nèi)：坍落度2.0cm/h

6、;凝結(jié)時間:初凝:（1520）h，終凝:（2025）h。在確定每種原材料時，應(yīng)通過大量相同配合比的對比試驗和不同廠家材料之間的正交法試驗，初步確定新拌混凝土容重、總膠凝材料用量、砂率、水灰比等配合比主要數(shù)據(jù)范圍。同時選擇不同細度模數(shù)的砂和砂率正交法試驗，通過L箱穿透性實驗來確定最佳穿透性的配合比，根據(jù)L箱穿透性實驗，結(jié)合工地常用砂的細度模數(shù)，綜合考慮后選定具有最佳穿透性的砂和砂率。然后進一步變換總膠凝用量、粉煤灰摻量和砂率正交法試驗。再選擇溫度變化的時候，復(fù)做初步選定的配合比和備用配合比，以驗證混凝土在溫度變化下的穩(wěn)定性，最后委托具有資質(zhì)的單位測定初步選定的配合比和備用配合比的膨脹性能。其結(jié)果

7、應(yīng)符合混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范GB50119-2003要求。若以上試驗檢測結(jié)果合格，則可最終確定正式配合比和備用配合比。圖5.2.1 L箱穿透性試驗示意圖排氣孔和出漿孔的設(shè)置：鋼管拱在制作時，在鋼管拱壁上從中部至拱頂每隔5m開一個F5mm的排氣孔，以利于混凝土的密實，同時可在澆注過程中查看管壁上小孔砂漿溢出的程度，初步判斷混凝土密實度，在拱頂?shù)拿扛袄咪摴苌虾附觾筛?0cm*1.2m的鋼管做出漿孔。 爬梯的安裝：沿鋼管拱安裝爬梯，給施工人員檢查混凝土的灌注進度和密實度。 截止閥的焊接：輸送泵管和拱肋結(jié)合處的截止閥應(yīng)伸進鋼管拱內(nèi)與拱肋方向的夾角宜為300450，由于此處泵送混凝土?xí)r壓力極大，需焊

8、接牢固。圖5.2.4 截止閥結(jié)構(gòu)示意圖輸送泵及輸送管的布置：輸送泵布置在拱肋后側(cè)，使輸送泵與主拱肋壓注口之間無小于900的彎頭，盡量調(diào)整輸送泵管的線型，使泵管盡量減少彎管布置, 輸送管的走向依附于爬梯，保證連接牢固,同時在壓注前檢查輸送管各接頭的密封情況，防止各接頭漏氣導(dǎo)致泵送壓力損失。鋼管拱肋內(nèi)自密實混凝土的泵送頂升灌注施工工藝：在自密實混凝土灌注前，將主弦管內(nèi)的雜物清除干凈。拌和站先拌制4m3混凝土，壓注至主弦管內(nèi)，使弦管內(nèi)混凝土面與第一壓注口持平，然后拌制2m3水泥砂漿，壓注至主弦管內(nèi)，使其浮在混凝土上面，以濕潤管壁，減少泵送阻力，當泵送的混凝土面與第二壓注口相差約5m時，灌入1m3水泥

9、砂漿到主弦管中。如泵送混凝土至第二壓注口沿弧長以上2m時，泵送壓力較低（出口壓力低于10MPa），則一次泵送至拱頂；如壓力較高（出口壓力超過10MPa），則改由從第二灌注孔灌注。當混凝土面快接近拱頂時，應(yīng)適當放慢混凝土的灌注速度，由于拱頂出漿孔全設(shè)在左半跨拱頂，因此在左邊混凝土到達隔板位置時，立即停止左邊混凝土的灌注，等右邊混凝土緩慢經(jīng)過跨中在隔板相遇時再兩邊緩慢交替壓注混凝土。在拱頂出漿孔排出水泥漿，直至符合標準的混凝土出來后，暫停10分鐘，然后再緩慢泵送1m3混凝土，暫停10分鐘，再緩慢泵送1m3混凝土，以確保鋼管拱內(nèi)混凝土的密實性。灌注完成后，關(guān)閉截止閥的閥門。 灌注施工時的測量控制：在

10、混凝土灌注前、后測量拱肋線形，將測量結(jié)果同設(shè)計值進行比較，以確定拱肋變形是否超出容許范圍，再確定是否需糾偏。在混凝土灌注中，要有專人記錄拌和盤數(shù)，力爭兩岸同步，同時派專人沿拱肋上的爬梯用錘敲擊拱肋，根據(jù)聲音確定混凝土頂面的位置，保證兩邊灌注的混凝土頂面差沿弧長不超過2m。由于主弦管內(nèi)混凝土較重，在灌注過程中對拱肋線形、標高和拱軸線偏位的影響較大，特別是在灌注至1/2半跨時此處附近出現(xiàn)下?lián)虾凸绊斕Ц咔闆r。因此必須對拱軸線、標高和拱軸線偏位進行觀測，在拱肋內(nèi)混凝土灌注前，需對拱座位移值進行測量，同時在每次系桿張拉前、后，每次拱肋混凝土灌注前、后都需對拱座位移進行測量，根據(jù)測量值和設(shè)計值的差值，確定

11、是否需采取改變系桿張拉索力等措施，以保證拱座位移滿足設(shè)計要求。 割除截止閥和補焊排氣孔：待鋼管拱內(nèi)混凝土強度達到80%后割除連接鋼管，補焊洞口管壁，同時補焊出氣孔，再將焊接位置打磨平整后，按要求進行涂裝處理。6.材料與設(shè)備6.1主要材料見表6.1。表6.1 主要材料序 號名 稱規(guī) 格用 途1角鋼 L70708mm用來制作爬梯2鋼筋16mm用于制作爬梯欄桿3鋼板20mm用于制作截止閥4竹跳板3.5m用于平臺搭設(shè)5鋼管806mm用于平臺搭設(shè)6安全網(wǎng)ML1.5m6m用于防護網(wǎng)6.2 主要機械設(shè)備見表6.2。表6.2 主要機械設(shè)備序號工 序機具設(shè)備名稱規(guī)格型號單 位數(shù) 量1支架、平臺架設(shè)汽車吊25T臺

12、12電焊機臺13混凝土灌注全站儀SAKKIA臺14全自動水上拌和站套25輸送泵中聯(lián) 三一 HBT60C.1416臺46高壓輸送管150米4007裝載機ZT50臺28自卸船艘17.質(zhì)量控制7.1 本工法除執(zhí)行公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范和公路工程質(zhì)量檢驗評定標準外，自密實混凝土還應(yīng)嚴格按混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范（GB50204-2002）、自密實高性能混凝土技術(shù)規(guī)程（DBJ13-55-2004）、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（DBJ13-51-2003）的規(guī)定進行試配及施工。7.2 鋼管混凝土所用的水泥、石子、砂、水、摻合料、外加劑等原材料必須符合相應(yīng)的國家及行業(yè)標準。7.3 混凝土拌合過程中應(yīng)經(jīng)常檢測

13、砂石粒徑、含泥量、含水率等，并根據(jù)檢測結(jié)果及時調(diào)整配合比，同時嚴格控制膨脹劑的摻入量，使得混凝土灌注后微膨脹，補償收縮，達到密實。7.4 混凝土灌注過程中，應(yīng)有專人負責(zé)塌落度檢測，以及試塊的制作、保管、養(yǎng)護、送檢工作，并應(yīng)按規(guī)定制作同條件養(yǎng)護試塊。7.5 混凝土灌注速度主要由輸送泵的輸送能力和拌合站的攪拌能力所決定，其灌注速度不宜過慢，以免造成混凝土灌注時間過長、性能損失過大。7.6 混凝土的設(shè)計必須滿足自密實的要求，灌注時直接利用混凝土的自密實性能和頂升的壓力自然密實，同時通過敲擊剛管壁初步檢查混凝土的密實度。7.7 鋼管拱在制作時，在鋼管拱壁上從中部至拱頂每隔5m開一個F5mm的排氣孔，同

14、時在拱頂?shù)拿扛袄咪摴苌虾附觾筛?0cm*1.2m的鋼管做出漿孔，以保證混凝土的密實。7.8 根據(jù)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)范（CECS28:90）的要求，對混凝土的質(zhì)量采用敲擊法檢查，為保證混凝土有一個完整的、定量的結(jié)論，此次特別采用了金屬超聲儀和縱波換能器，根據(jù)超聲波在不同界面的反射率的差異來判斷鋼-混凝土粘結(jié)質(zhì)量的單面超聲檢測方法。通過分析測得的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)完整和密實，混凝土和鋼管壁基本沒有脫離等缺陷，鋼管混凝土的強度達到了設(shè)計要求。8.安全措施采用本工法施工時，除應(yīng)執(zhí)行有關(guān)安全施工措施規(guī)定外，尚應(yīng)遵守注意下列事項：8.1 施工前做好施工準備，編制施工計劃及安全技術(shù)措施，制定操作

15、細則，向施工人員進行技術(shù)交底。8.2 參加施工的特種作業(yè)人員必須經(jīng)安全技術(shù)培訓(xùn)、考試合格取證后才準上崗，其他人員也必須進行安全技術(shù)培訓(xùn)和考核。8.3 混凝土澆筑前，應(yīng)對截止閥、輸送管的布管及接頭等進行檢查，混凝土輸送泵進行試運轉(zhuǎn)正常后方可開機工作。8.4 施工過程中進行跟蹤檢查，樓梯、扶手等保證焊接質(zhì)量，滿足施工要求。8.5 拱上作業(yè)為高空作業(yè)，施工人員必須遵守高空作業(yè)操作規(guī)程。8.6 工地內(nèi)要設(shè)安全標志，夜間應(yīng)有足夠的照明設(shè)備并不得擅自拆除。8.7 水上作業(yè)應(yīng)符合國家有關(guān)內(nèi)河交通安全管理條例以及水上水下施工作業(yè)通航安全管理規(guī)定，施工期間按規(guī)定應(yīng)設(shè)置臨時碼頭、航行、作業(yè)標志、防撞裝置及救護、消

16、防等設(shè)施。8.8 在雨季施工時，施工現(xiàn)場應(yīng)及時排除積水，腳手板、竹跳板上應(yīng)采取防滑措施。加強對支架、腳手架的檢查，防止傾倒和坍塌。冬季施工應(yīng)嚴格執(zhí)行冬季施工的有關(guān)規(guī)定，做好保溫、防凍、防滑等安全防護措施。高溫季節(jié)施工，應(yīng)按照勞動保護規(guī)定做好防暑降溫措施。適當調(diào)整作息時間，盡量避開高溫時間，供應(yīng)防暑的勞動保護用品、冷飲、藥品。9.環(huán)保措施在施工中，要認真貫徹環(huán)保法和水保法，以及相關(guān)法規(guī)，堅持“以防為主，防治結(jié)合，綜合治理，化害為利”的原則，在施工中采取有力措施，防止污染和破壞自然環(huán)境。9.1 混凝土灌注過程中排出的砂漿和混凝土都必須裝在指定的地點，不得隨意排放。9.2 生產(chǎn)中對廢油、污水要設(shè)處理

17、場進行處理，糞便污水設(shè)化糞池，處理后排出，一律不準直接排入水庫、河道中。9.3 各住地、工點、設(shè)垃圾貯運站，生活垃圾集中收集后，與當?shù)丨h(huán)保部門協(xié)商處理。9.4 所有因施工需要而修建的臨時設(shè)施(除便道及監(jiān)理工程師住房)，必須在簽發(fā)交工證書后，要及時清除,運出設(shè)備及剩余材料。并保持現(xiàn)場和工程清潔，達到監(jiān)理工程師滿意為止。9.5 合理安排作業(yè)時間，盡量減少夜間作業(yè)，以減少施工時機具噪聲污染，避免影響施工現(xiàn)場內(nèi)或附近居民的休息。對于電焊等光污染，主要采用佩戴防護鏡、防護面罩、防護服等。10.效益分析10.1 經(jīng)濟效益：采用本工法施工，能加快施工進度，施工質(zhì)量能得到保證，經(jīng)濟效益顯著。以益陽茅草街大橋鋼

18、管拱內(nèi)混凝土灌注的施工為例，采用泵送頂升法與傳統(tǒng)的人工澆注法相比，簡化了施工工藝，節(jié)約人工費7萬元，減少了周轉(zhuǎn)材料的投入11萬元，節(jié)約工期30天，轉(zhuǎn)化的效益量至少45萬元，增加輸送泵的使用費6萬元，以上金額相加減得出至少節(jié)約資金57萬元。10.2 社會效益：本工法施工工藝簡單，不需要復(fù)雜的設(shè)備，施工工期短，節(jié)約材料，加快施工進度，安全系數(shù)高，工程質(zhì)量好控制。11.應(yīng)用實例11.1 益陽茅草街大橋是省道1831線跨越凇澧洪道，藕池河西支，南茅運河及沱江的一座特大型橋梁，其中跨凇澧洪道主橋為80米+368米+80米三跨連續(xù)自錨式中承式鋼管混凝土系桿拱橋。全橋共兩條主拱肋，每條肋由4根100020（22、28）mm內(nèi)灌C50補償收縮混凝土的鋼管混凝土弦桿組成，每根主弦管需灌注混凝土約283m3, 共需灌注混凝土約