大跨度钢管拱混凝土顶推灌注技术探讨

大跨度钢管拱混凝土顶推灌注技术探讨

于忠永翟朝晖齐继光

中国建筑土木建设有限公司北京100070

摘要：本文以新建瑞昌至九江铁路杭瑞高速特大桥工程实例，对钢管拱大体积混凝土顶推前配合比和拌合站的准备工作，泵送混凝土施工过程中的注意事项进行探讨。

关键词：大跨度钢管拱混凝土顶推

一、工程概况

杭瑞高速特大桥（76+160+76）m连续梁主拱拱肋采用等截面哑铃形截图，截面高度3.0m,上、下弦均采用直径为φ100cm的钢管，由16mm厚的钢板卷制而成，两幅拱肋之间共设9道横撑，拱肋横撑由4根φ450*12mm的和32根φ250*10mm空钢管连接组成，共设15组吊杆。拱肋弦管及腹板内灌注C55微膨胀混凝土。

二、总体泵送方案

钢管拱拱脚部临近地面按设计位置处开设压注孔并将设有闸阀的钢管进料口与泵管相连，沿拱轴在钢管顶部设置若干排气孔，混凝土在泵压力作用下，由下而上顶升，靠自重挤压密实填充管腔，与钢管共同作用。

遵循先上管、后下管、再腹板的原则，左右拱肋同时从拱脚对称向拱顶灌注。当上一环混凝土达到设计强度90%后，才可泵送下一环混凝土。用四台地泵同时泵送混凝土，两侧同时个备用一台地泵。

拱肋上管单根泵送混凝土量方量为130.05m3，下管单根泵送混凝土方量125.35m3，腹板下部节段单根泵送混凝土方量为64m3，腹板上部节段单根泵送混凝土方量56.67m3。分三次进行泵送施工，上下管混凝土泵送计划2小时内完成，腹板混凝土泵送计划3小时内完成，腹板底部节段浇筑完成后，紧接浇筑顶部节段混凝土。

三、施工准备

1、混凝土配合比的准备

（1）配合比技术指标要求

有良好的可泵性，即坍落度大、和易性好、不泌水、不离析、自密实、低泡、延后初凝、早强，坍落度经时损失小。

新样砼坍落度值≥220mm，扩展度≥600mm；坍落度经时损失60min损失≤10mm，60min损失≤20mm；初凝时间≥10h终凝时间≥13h

钢管微膨胀混凝土设计强度为55MPa，施工配制强度fcu,o≥64.9MPa，混凝土的3天抗压强度≥设计强度的70%，即混凝土的3天抗压强度≥38.5MPa。

具有补偿收缩性，其自由膨胀率为0.02%~0.04%。，自应力值为0.4~0.8MPa。

（2）试拌及配合比选定：

据基准配合比分别调整水胶比0.32、0.28和砂率分别为40%和36%进行试拌，试拌后混凝土和易性良好，拌合物性能指标符合标准要求，抗压强度满足设计要求。

按照工作性能优良、强度和耐久性满足要求、经济合理的原则，选定的配合比为：

施工前按照选定的配合比，再次在搅拌站提前进行试拌，检查拌出的砼流动性、初凝时间、坍落度、终凝时间均能满足原配合比要求。

2、拌合站准备

1号拌合站配置2-120型拌和机，运距7km；2号拌合站配置2-180型拌和机，运距25km。各站各负责供应混凝土130.5m3。1号混凝土罐车编号1-X负责泵送53号侧两台地泵，配置10m3罐车10台；2号站混凝土罐车编号2-X混凝土负责泵送52号侧两台地泵泵送，配置10m3罐车13台。2台罐车备用。

3、泵送设备的配置

应根据泵送高度、距离、输送速度计算最大泵送压力及泵送功率，确定选用拖泵，且备有备用泵；每次泵送均在拱肋两端两侧各布置1台高压混凝土拖泵同步进行泵送，共布置4台，综合考虑选用90m3/h型号拖泵，考虑搅拌站生产能力及其他因素影响，拱肋单根钢管计划2小时内完成泵送。输送泵的泵压一般在8MPa左右，不得超过16MPa，防止爆管。施工时应备用2台混凝土拖泵。

提前为泵机喂料口处做好防雨棚，以防止阴雨天气影响混凝土工作性能。

4、泵车、泵管的布置、运输通道及混凝土罐车的停放

泵管采用直径为125mm高压管，派专职技术人员进行排查，在压浆孔位置及管道线路上，搭设并固定于独立的扣件式脚手架上，腹板上节段泵管可用普通钢管固定于钢管拱临时支架上，保证管道的稳固性，并尽量减少弯头。在配管时，地面水平管的长度不得小于15m。在泵管对接前，仔细检查管内壁是否清洁，接头和密封圈是否完好，以确保不会在泵送过程中发生堵塞、爆裂和泄露现象，对接好后，对泵管还要逐节检查，以确保管节接口严密，杜绝混凝土顶升过程中发生脱管现象。另外，为防止意外发生，在现场配备同样长度数量的泵管、弯头和密封圈一套作为备用，对备用管道的更换要先行试验，熟练掌握。泵管安装好后，禁止人员在泵管上行走。

因小里程桥面防水在同步施工，混凝土全部由大里程侧上桥。混凝土泵送采用四角同时泵送，一端放置两台汽车托泵，同时各在一端备用一台汽车托泵。其中一台汽车托泵停靠距离进浆管20m位置，另外一台停靠在距离进浆管50m位置，两侧拖泵与罐车同时停放时留有14米错车间距。

5、现场准备

（1）在钢管拱肋上安装供水管，在混凝土施工前、施工中对钢管管壁进行降温，以确保混凝土工作性能良好。

（2）将拱肋顶面的标志点标识清楚，方便混凝土泵送时准确判断混凝土顶面上升高度,拱肋顶面的标志点从低端压注孔位置开始按2m间距进行标识，宜采用车贴材质。

（3）混凝土泵送根据实际进度提前作好气温测定工作，选择夜间温度较低时进行，以减小混凝土坍落度的损失。

（4）钢管拱泵送混凝土前要详细的钢管拱拱肋线型测量资料，并在拱脚、L/4、跨中拱顶位置做好标记，以便在泵送混凝土过程中监测拱肋位置变化。

（5）为避免拱肋顶部出浆喷洒落杭瑞高速路面，在出浆口顶部连接高压弯头，并用钢丝绳进行固定，方向弯向梁面内侧，同时在桥面放置容器，并在梁两侧临边防护处设置挡板，以防石子溅落弹出梁面；在梁面满铺彩条布，防止污染梁面并在梁面设置容器，以接收排出的浆体，同时测量排出浆体体积。

四、施工关键控制点

1、混凝土拌合站安排专人进行跟踪，确保混凝土罐车按计划时间到达现场。

2、泵送前必须对钢管拱肋进行洒水降温，防止混凝土因高温影响流动性。

3、混凝土泵送应保持低、中速压送状态。泵送施工应连续进行，避免中途停泵。

4、在混凝土泵送过程中每端应安排2人跟随混凝土端头采用橡胶锤进行敲击，辅助混凝土中气体排出。

5、泵送过程中注意观察拱肋两端混凝土端头，两端混凝土高差应控制在1m-2m，施工过程随时用对讲机进行通讯联系。

6、拱顶排浆孔有浆排出时，放慢泵送速度，每泵一下需停一下，采用振捣棒在排浆孔抽插（上管冒浆管需冒浆后拆除弯管），使多余的气体和浆液排出，直到干净混凝土（排气管内排出的混凝土浓度与泵送混凝土浓度相同）溢出为止，然后稳压，关闭止回闸阀。及时清洗拱肋钢管表面和泵管，及时用高压水枪冲洗桥面，防止混凝土凝固。

结语

综上所述，钢管拱混凝土灌注施工中需要注意很多问题，最关键的是混凝土配合比的控制及机械设备的配置,根据现场实际情况，优化施工工艺，完善资源配置，控制好混凝土的顶推质量，确保经济效益。

参考文献

[1]洪小刚.大跨度钢管混凝土拱桥顶推施工技术研究[J].山西建筑,2010,36(26):285-286.