鋼管混凝土壓注施工工藝工法

鋼管混凝土壓注施工工藝工法1前言1.1工藝工法概況鋼管混凝土壓注施工，即鋼管拱內(nèi)填充混凝土采用泵壓法一次連續(xù)完成，主管間施工順序?yàn)椤跋认潞笊稀⑾葍?nèi)后外”，相鄰主管內(nèi)混凝土壓注時(shí)，前根鋼管拱內(nèi)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%以上后，再壓注相鄰主管內(nèi)填芯混凝土，為提高混凝土的密實(shí)性和改善混凝土的性能，常通過摻加膨脹劑和粉煤灰，以減小混凝土的收縮系數(shù)和空隙率，降低混凝土的干縮變形、水化熱和水泥用量。1.2工藝原理泵送頂升法是利用混凝土輸送泵從低處向高處頂升，是目前壓注鋼管混凝土的主要方法。當(dāng)加載程序是從拱腳往拱頂一次性澆注時(shí)，應(yīng)從兩端拱腳向拱頂壓送；當(dāng)泵送頂升高度較高時(shí)，可以采用分級(jí)泵送；當(dāng)管內(nèi)混凝土分段加載時(shí)，則每段從低處往高處頂升。2工藝工法特點(diǎn)鋼管混凝土拱拱肋混凝土壓注頂升法施工具有密實(shí)度高的特點(diǎn)，混凝土強(qiáng)度有保證，泵送施工具有輸送管道短、不易阻塞等優(yōu)點(diǎn)，但鋼管內(nèi)摩阻力較大，對(duì)泵送設(shè)備要求較高。3適用范圍鋼管拱橋拱肋混凝土泵送灌注施工。4主要引用標(biāo)準(zhǔn)《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》(CECS28：90)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/TF50-2011)《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(DBJ13-51-2003)《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程》(JGJT10-95)《高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS104：99)5施工方法按《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》(CECS28：90)，對(duì)管內(nèi)混凝土的澆灌一般分為泵送頂升、立式手工澆搗和高位拋落無震搗三種施工方法。其中：立式手工澆搗法，混凝土自鋼管上口灌入，用震搗器搗實(shí)。當(dāng)管徑＞350mm時(shí)，采用內(nèi)部震搗器，管徑小于350mm時(shí)，采用設(shè)于鋼管外部的震搗器附著震搗。立式高位拋落無震搗法，是利用混凝土從高處順鋼管下落時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)能達(dá)到震實(shí)混凝土的目的，免除了繁雜的震搗作業(yè)，它適用于管徑大于350mm，高度大于4m的條件，對(duì)于拋落高度不足4m的區(qū)段，仍須配用內(nèi)部震搗器。當(dāng)混凝土運(yùn)輸?shù)焦绊敻咛幱欣щy，管內(nèi)也不適于高位拋落或人工澆灌震搗，管外由于直、斜腹桿構(gòu)造也難于布置附著震搗時(shí)，可采用泵送頂升澆灌（正注）法。泵送頂升澆灌法（或稱壓注法）是在鋼管接近地面的適當(dāng)位置處安裝一個(gè)帶閥的進(jìn)料支管，直接與混凝土泵輸送管相連，拱頂高處于開排氣（漿）孔，由混凝土泵將拌合物連續(xù)不斷地自下而上鋼管內(nèi)壓注，無需振搗，在混凝土泵的作用下，形成自身流動(dòng)、自身擠壓密實(shí)的混凝土。本工藝工法主要介紹泵送頂升澆灌法。6工藝流程及操作要點(diǎn)6.1施工工藝流程圖1鋼管混凝土壓注施工工藝流程6.2操作要點(diǎn)6.2.1微膨脹砼的配制微膨脹砼，即在砼中摻入膨脹劑，必要時(shí)還可摻入緩凝劑。混凝土的收縮可以通過摻加UEA膨脹劑達(dá)到消除的目的，混凝土的和易性和可泵性一般是通過摻加適量粉煤灰來解決，因此混凝土的和易性和可泵性得到改善?；炷粱疽鬄椋夯炷猎O(shè)計(jì)強(qiáng)度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求；混凝土始終保持良好的可泵性，坍落度出料時(shí)不小于180mm，進(jìn)入弦管時(shí)（出料后3小時(shí)內(nèi)）不小于160mm；泌水率低，流動(dòng)度高，便于混凝土自動(dòng)擴(kuò)張?zhí)畛?；混凝土?yīng)具有較好的緩凝性，初凝時(shí)間不小于12小時(shí)；混凝土必須具備早強(qiáng)性能，在七天內(nèi)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%以上；混凝土具有收縮補(bǔ)償性，其微膨脹率能基本補(bǔ)償收縮率。6.2.2壓注工藝選擇鋼管混凝土拱肋管內(nèi)混凝土的澆注宜采用泵送頂升法施工。啞鈴型拱肋腹腔內(nèi)的混凝土可采用非泵送頂升的方法澆注。如采用泵送頂升法澆注，應(yīng)采取有效的措施防止爆管，如腹板間設(shè)對(duì)拉拉桿、分倉澆注等。全拱應(yīng)分3段澆筑，先澆筑靠拱腳的兩段，最后灌中間的一段，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%后方可進(jìn)行下一段的澆筑，而在每一段應(yīng)先灌下拱管，再灌上拱管，最后是拱腹。6.2.3進(jìn)料支管及排漿口設(shè)置進(jìn)料支管離混凝土拱腳截面上1.5m處；進(jìn)料支管與拱肋軸線角度30度，夾角越小泵送阻力越小，對(duì)鋼管壁的沖擊力越小。在拱頂設(shè)置2.5m高的增壓導(dǎo)管，直徑為16cm，當(dāng)增壓導(dǎo)管頂口三次有新鮮混凝土冒出時(shí)可認(rèn)為管內(nèi)砼已密實(shí)，方可停止砼壓入。6.2.4泵機(jī)選型及布置為了減小泵送阻力，將輸送泵安置在主墩承臺(tái)附近。壓注砼采用HBT60以上柴油托式泵在兩個(gè)拱腳安置，并備用一臺(tái)，以防機(jī)械故障。6.2.5灌注順序及作業(yè)要求單拱肋分3次灌注，上下游對(duì)稱。灌注順序?yàn)椋河覀?cè)拱肋主管一左側(cè)拱肋主管f中間腹箱。單根鋼管必須連續(xù)一次澆注完成，澆注一條鋼管砼后，要待其強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，方可進(jìn)行下一條管砼的澆注，若設(shè)計(jì)無明確規(guī)定，鋼管砼強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%以上，才能進(jìn)行下一條管的澆注。灌注開始前，應(yīng)壓入清水清除鋼管內(nèi)殘?jiān)丸F銹，濕潤內(nèi)壁。灌注鋼管砼前，應(yīng)先壓注足夠數(shù)量的水泥漿，潤滑鋼管，減少摩擦阻力，然后連續(xù)泵入砼。灌注鋼管砼時(shí)要求砼輸送從兩邊拱腳對(duì)稱連續(xù)的向拱頂壓注，并且每根鋼管砼由拱腳至拱頂一次壓注完成。壓注口設(shè)在灌注段根部，壓注口應(yīng)設(shè)法蘭盤接頭和液壓閥門與輸送泵管口連接。待灌注到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，用液壓閥門關(guān)死壓注口，防止砼外溢。灌注砼的前進(jìn)方向每隔一定距離設(shè)一個(gè)氣孔排氣，并安裝液壓閥門，當(dāng)排氣孔向外冒砼時(shí)，立即關(guān)閉排氣孔的液壓閥門。一根鋼管砼的灌注完成時(shí)間，不得超過入管砼的初凝時(shí)間。7勞動(dòng)力組織根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃，安排合理的勞動(dòng)力計(jì)劃，根據(jù)鋼管拱的施工特點(diǎn)，應(yīng)配備合理的技術(shù)工人，特殊工種的工人應(yīng)進(jìn)行崗位培訓(xùn)。表1勞動(dòng)力配備表序號(hào)工種名稱人數(shù)作業(yè)內(nèi)容1泵機(jī)操作工2泵機(jī)操作及保養(yǎng)2接管工4布管、安拆管、安裝及關(guān)閉截止閥等3電焊工2柱底開孔，焊接單向閥、封頭鋼板等4指揮人員2組織指揮、統(tǒng)籌規(guī)劃、調(diào)度5混凝土工2澆搗、清理、養(yǎng)護(hù)6試驗(yàn)員1混凝土坍落度及擴(kuò)展度的檢測(cè)、試塊制作等合計(jì)138主要機(jī)具設(shè)備表2 主要機(jī)具設(shè)備配備表序號(hào)設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)規(guī)格數(shù)量1抽水機(jī)ZS-80-65-1604臺(tái)2潛水泵50YW12-74臺(tái)3混凝土拌合機(jī)JS5001臺(tái)4自動(dòng)計(jì)量配料機(jī)PHW-8001臺(tái)5發(fā)電機(jī)200kW1臺(tái)6裝載機(jī)ZL-501臺(tái)7混凝土輸送泵HBT80-18-161臺(tái)8混凝土攪拌運(yùn)輸車2臺(tái)9.質(zhì)量控制9.1易出現(xiàn)的質(zhì)量問題泵送混凝土離析、泌水，泵管堵管，骨架鋼管堵塞，是混凝土壓注施工過程中容易出現(xiàn)的質(zhì)量問題，在施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制。9.2保證措施9.2.1混凝土離析、泌水：一是靠攪拌站的攪拌質(zhì)量來保證；二是混凝土運(yùn)輸要用攪拌運(yùn)輸車；三是在泵車上設(shè)置帶攪拌裝置的料斗保證入泵混凝土拌和均勻。若混凝土骨料分離比較嚴(yán)重，料斗內(nèi)灰漿明顯不足時(shí)，應(yīng)將分離的骨料清除或另加砂漿或?qū)⒋瞬糠只炷翖壍舨挥?；四是泵送盡可能連續(xù)。9.2.2泵管堵管：在正常情況下，泵送油壓最高值不會(huì)達(dá)到設(shè)定壓力。若泵送油壓很快達(dá)到設(shè)定壓力，正常泵送循環(huán)自動(dòng)停止，主油路溢流閥發(fā)出溢流的響聲，就表明發(fā)生了堵塞。此時(shí)可頻繁地進(jìn)行反泵操作，將管道混凝土吸回一部分到料斗里，通?？膳懦鹿?。若不行，說明已堵牢。此時(shí)，在一邊進(jìn)行正泵一一反泵操作，一邊讓其他人員沿著輸送管路尋找堵塞部位，一般從泵的出口開始，未堵塞的部位會(huì)劇烈振動(dòng)，而堵塞部位之后的管路是靜止的，還可以用木錘敲打判斷。用木錘敲打堵塞部位有時(shí)可以使堵塞的骨料瓦解而恢復(fù)通暢，但不準(zhǔn)用鐵錘等砸損管道。若敲打無效，可將堵塞段管件拆下，清除混凝土后再裝回去，即可繼續(xù)泵送。9.2.3骨架鋼管堵塞:堵管的原因可能是管道潤滑不足，摩擦阻力太大造成，或者是由于停歇時(shí)間太長，混凝土水分倒流造成失水嚴(yán)重形成堵管。一般可能出現(xiàn)堵塞的位置應(yīng)該在法蘭盤，此時(shí)可用木錘判斷堵管位置，在堵管上部約0.5m處現(xiàn)開壓注口，并立即焊接帶截止閥壓注管，將備用管道接上繼續(xù)壓注。9.2.4壓注過程中出現(xiàn)線形變化：壓注前要模擬壓注進(jìn)行鋼拱肋受力計(jì)算。壓注過程中對(duì)鋼拱肋的應(yīng)力應(yīng)變隨時(shí)檢測(cè)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。10安全措施10.1主要安全風(fēng)險(xiǎn)分析鋼管混凝土壓注施工安全主要有管道壓力引起的輸送管道破裂，傷及作業(yè)人員，高空作業(yè)等安全風(fēng)險(xiǎn)。10.2保證措施10.2.1施工前要對(duì)操作人員進(jìn)行安全交底，對(duì)鋼管混凝土施工中的危險(xiǎn)源進(jìn)行辨識(shí)。10.2.2頂升前全面檢查水平輸送管接頭的可靠性，頂升開始時(shí)水平鋼管上要覆蓋草袋，以防因泵送壓力過大而發(fā)生爆管傷人，泵送時(shí)現(xiàn)場(chǎng)人員要遠(yuǎn)離泵管。10.2.3在排氣孔觀察混凝土上升情況的人員要帶眼罩保護(hù)眼睛，防止混凝土噴出傷眼。10.2.4混凝土泵車、裝載機(jī)須由設(shè)備持證專人操作，嚴(yán)緊其它人員無證違章作業(yè)。10.2.5吊運(yùn)泵車時(shí)要全面檢查纜索吊各組成設(shè)備是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常，下放至拱座頂過程中下面不得站人。10.2.6高空作業(yè)人員要系好安全帶，穿防滑鞋，防止高空墜落。11環(huán)保措施鋼管混凝土施工前要對(duì)所有人員進(jìn)行文明施工及環(huán)保交底，明確那些環(huán)節(jié)、部位須重點(diǎn)注意。泵送混凝土或壓漿過程中，拱座頂、出漿孔、排氣孔、出渣孔等部位會(huì)產(chǎn)生廢棄混凝土、水泥漿或廢渣或污水，須針對(duì)性采取措施。如在拱座頂會(huì)有廢棄混凝土，可預(yù)先在拱座斜面上設(shè)置溜槽，將混凝土送至拱座補(bǔ)塊前的缺口處，并及時(shí)清洗拱座頂防止污染；在排氣孔、出漿孔等會(huì)有混凝土涌出，須在下方設(shè)置一些方槽，接住下落的混凝土，防止混凝土落入落布溪污染河道或傷人；在出渣孔會(huì)有帶銹渣的污水排出，須設(shè)置一個(gè)方形漏斗吊掛在出渣口，用污水管道將污水引到坡底預(yù)先修好的沉淀池沉淀后排放。混凝土、水泥漿等對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的污染應(yīng)及時(shí)清洗干凈。堵管后產(chǎn)生的廢棄混凝土應(yīng)及時(shí)清走或就地加固地面。清洗串筒、泵管泵車的的污水用污水管道送到坡底的沉淀池沉淀后排放。攪拌站水泥袋等雜物須及時(shí)清理運(yùn)走。12.應(yīng)用實(shí)例12.1工程簡(jiǎn)介廈門環(huán)湖里大道五緣灣日?qǐng)A大橋位于湖里大道，該地段車流量大，是廈門市主要交通通道之一。主橋拱圈分鋼管拱和拱腳鋼筋砼兩部分，通過平行鋼絲吊桿和主橋體連接，總跨度為80米，拱高16米。其中鋼管拱拱圈采用矩形截面倒園角等截面腰圓形鋼管混凝土無鉸拱結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為Q345C，拱圈梁厚1.6米，寬1.3米，長74.95米，總重約為76噸。12.2施工情況主橋鋼管混凝土采用泵送頂升法連續(xù)一次澆注完成，泵送壓注口一般對(duì)稱設(shè)于拱腳附近，焊接泵送連接管，安裝倒流截止閥，在拱頂隔倉板兩側(cè)上緣各設(shè)置一個(gè)直徑10-20cm排漿管，排漿管高度1.5m左右。為了防止泵壓過程中異常情況出現(xiàn)，本次泵送鋼管砼采用“一泵到頂，多點(diǎn)導(dǎo)入”的工