淺談大跨徑鋼管拱混凝土的灌注施工

1、. 淺談大跨徑鋼管拱混凝土的灌注施工 張勇 丁虎 肖鳴亞(湖南省路橋建設(shè)集團公司四分公司，郵編：410000) 【摘要】：本文圍繞大跨徑鋼管拱混凝土的灌注施工，從混凝土試配，施工現(xiàn)場操作，質(zhì)量監(jiān)控等方面論述控制要點；同時在質(zhì)量水平和施工成本之間找到一個最佳平衡點，提高綜合經(jīng)濟效益?！娟P(guān)鍵詞】：鋼管拱 泵送頂升 正交法試配 自密實混凝土 測量The Preparation and Applicatuin of C40 Mass Pump concrete in MAOCAOJIE Bridge in NANXIAN YIYANG Province ZHANG Yong (The aggregat

2、ion company of building road and bridge in HUNAN,Changsha,410000,Hunan,China)【Abstract】: In this paper based on the engineer practice in the bridge of MAOCAOJIE in NANXIAN YIYANG HUNAN province, it is discussed how to find the optimum balance point among heat of hydration,intensity and working perfo

3、rmance,which is based on theory and on site test,so the raw materials and mix proportion of concrete is get, and the key points how to control the quality of pump concrete on site are also analyzed in the paper.【Key word】: C40 mass pump concrete, optimum balance point, combination performance, optim

4、ization portfolio, the test of same mix proportion一、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，特別是本世紀以來開始廣泛應(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)的承載能力。大跨徑鋼管拱混凝土灌注施工，是采用輸送泵直接從鋼管拱肋的兩端對稱泵送頂升混凝土至拱肋內(nèi)，施工中對混凝土質(zhì)量、施工設(shè)備和管理技術(shù)等要求較高。二、控制要點1、首先要求混凝土具有補償收縮、和易性極好

5、、初凝時間長等高性能。配合比根據(jù)混凝土的設(shè)計強度等級計算，并通過實驗確定?？梢栽诨炷涟韬衔镏袚饺牖钚該胶狭稀p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，最終達到泵送要求。2、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)順輸送泵管的線型，使泵管盡量減少彎管布置,同時在壓注前檢查輸送管各接頭的密封情況，防止各接頭漏氣導致泵送壓力損失。3、灌注施工時的測量：在砼灌注前、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。在灌注時，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

6、面的位置，保證兩端混凝土頂面差沿弧長不超過2m。由于主弦管內(nèi)混凝土自重較重，在灌注過程中對拱肋線形、標高和拱軸線偏位的影響較大，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)砼灌注前后，需對拱座位移值進行測量，以保證拱座位移滿足設(shè)計要求圖1：鋼管拱橋型一般布置圖三、工藝原理宜采用泵送頂升法。此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)混凝土在拱頂會合密實。圖2：灌注施工基本情況圖四、施工工藝流程及操作要點1、工藝流程圖：制定施工方案自密實砼制配施工準備泵送砼至主弦管與第一壓注口持平

7、拌制、泵送2m3水泥砂漿至主弦管內(nèi)全程監(jiān)控主弦管線形變化繼續(xù)泵送砼至第二壓注口約差5m左右泵送壓力高于10MPa用漏斗從第二壓注口灌入水泥漿1m3泵送壓力低于10MPa泵送砼面超過第二壓注口以上從第二壓注口泵送砼連續(xù)泵送砼至拱頂，完成砼強度達到80%割除截止閥和補焊排氣孔圖3：施工工藝流程圖2、 操作要點（1）、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

8、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（50×5060×60）cm×cm;工作性損失：拌和后5小時內(nèi)：坍落度2.0cm/h;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

9、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4： L箱穿透性試驗示意圖（2）、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?/p>

10、根20cm*1.2m的鋼管做出漿孔。（3）、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。（4）、 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時壓力極大，需焊接牢固。圖5：截止閥結(jié)構(gòu)示意圖（5）、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，防止各接頭漏氣導致泵送壓力損失。（6）、鋼管拱肋內(nèi)混凝土的泵送頂升灌注施工工藝：在混凝土灌注前，

11、將主弦管內(nèi)的雜物清除干凈。拌和站先拌制4m3砼，壓注至主弦管內(nèi)，使弦管內(nèi)砼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)，使其浮在砼上面，以濕潤管壁，減少泵送阻力，當泵送的砼面與第二壓注口相差約5m時，吊裝1m3水泥砂漿灌入主弦管中。如泵送砼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

12、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。（7）、 灌注施工時的測量：在砼灌注前、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。在砼灌注中，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

13、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)砼灌注前，需對拱座位移值進行測量，同時在每次系桿張拉前、后，每次拱肋砼灌注前、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。（8）、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。五、材料與設(shè)備表一、 主要材料序 號名 稱規(guī) 格用 途1角鋼 L70×70×8mm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

14、4竹跳板3.5m用于平臺搭設(shè)5鋼管80×6mm用于平臺搭設(shè)6安全網(wǎng)ML1.5m×6m用于防護網(wǎng)表二、 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) HBT60.13.90S三一 HBT60C.1416臺46高壓輸送管150米4007裝載機ZT50臺28自卸船臺1六、質(zhì)量控制1、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（DBJ13-5

15、5-2004）、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。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。3、混凝土拌合過程中應(yīng)經(jīng)常檢測砂石粒徑、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。4、混凝土灌注過程中，應(yīng)有專人負責塌落度檢測，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。5、混凝土灌注速度主要由輸送泵的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。6、混凝土的設(shè)

16、計必須滿足自密實的要求，在施工過程中通過敲擊剛管壁初步檢查混凝土的密實度。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。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，混凝土和剛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。

17、七、安全措施施工時，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：1、施工前做好施工準備，編制施工計劃及安全技術(shù)措施，制定操作細則，向施工人員進行技術(shù)交底。2、參加施工的特種作業(yè)人員必須經(jīng)安全技術(shù)培訓、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)培訓和考核。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。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。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。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。7、水上作業(yè)應(yīng)符合國家有關(guān)內(nèi)河交通安全

18、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、消防等設(shè)施。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。八、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。1、

19、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。2、生產(chǎn)中對廢油、污水要設(shè)處理場進行處理，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。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。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。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。九、應(yīng)用實例1、益陽茅草街大橋

20、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)自錨式中承式鋼管砼系桿拱橋。全橋共兩條主拱肋，每條肋由4根1000×20（22、28）mm內(nèi)灌C50補償收縮砼的鋼管砼弦桿組成，每根主弦管需灌注混凝土約283m3, 共需灌注混凝土約2300m3,茅草街大橋2002年8月開工，2006年12月建成通車，其中鋼管拱內(nèi)混凝土成功采用此方法施工（施工時間為2006年3月30日至2006年4月27日），均一次泵送完成。取得了較好的經(jīng)濟效益，并按時完成了進度任務(wù)，質(zhì)量得到了監(jiān)理、業(yè)主和主管部門的好評。茅草街大橋施工獲得湖

21、南省科學技術(shù)進步一等獎。2、益陽市資江三橋位于益陽市市中心，是跨越資江的特大型城市橋梁，其主孔為三孔不等跨不等高中承式鋼管拱，兩邊孔跨徑102m，中孔跨徑114m，本橋采用單啞鈴形斷面， 雙肋布置，上下鋼管為1300×14mm內(nèi)灌C50補償收縮砼的鋼管砼弦桿組成，其中鋼管拱內(nèi)混凝土成功采用此方法施工，共灌注混凝土約2000m3，資江三橋于1998年10月開工，2002年1月建成通車。3、 湘西王村特大橋是省、州西部開發(fā)重點工程張羅公路中的重點工程，它橫跨猛洞河，對接永順王村鎮(zhèn)與古丈河西鎮(zhèn)，為中承式鋼管砼特大橋，主跨為203m，主拱由750×12mm內(nèi)灌C50補償收縮砼的鋼管

22、砼弦桿組成，其中鋼管拱內(nèi)混凝土成功采用此方法施工，每根主弦管灌注混凝土約110m3，于2003年建成通車。 十、總結(jié)1、采用輸送泵直接一次性灌注大跨徑鋼管拱，施工操作簡便，不需要復雜的機械設(shè)備，混凝土澆注速度快，降低勞動強度，加快施工進度，直接利用混凝土的自密實性能和頂升的壓力自然密實，保證了工程質(zhì)量。2、施工安全度高，減少了工人高空作業(yè)時間。3、經(jīng)濟效益和社會效益（包括節(jié)能和環(huán)保效益）：（1）、 經(jīng)濟效益：采用本工法施工，經(jīng)濟效益較好。鋼管拱混凝土采用泵送頂升法施工，簡化了施工工藝，節(jié)約人工費、減少了周轉(zhuǎn)材料的投入57萬元。（2）、社會效益：施工工藝簡單，不需要復雜的設(shè)備，施工工期短，材料節(jié)

23、約，減少了施工用地，加快施工進度，確保了工程質(zhì)量?！咀髡吆喗椤?張勇，1975年出生，男，湖南路橋建設(shè)集團四分公司項目經(jīng)理，高級工程師，一級建造師。丁虎，1980年出生，男，湖南路橋建設(shè)集團四分公司試驗室主任，工程師，試驗檢測工程師。 肖鳴亞，1982年生，男，湖南路橋建設(shè)集團四分公司質(zhì)檢科長，工程師。【單位地址】湖南省長沙市雨花區(qū)韶山南路143號（410000）【聯(lián)系電話】【電子信箱】：risk managers with two account manager to deal with the above key. Section I of chapter III risk managem

24、ent requirements pre-loan investigation pre-loan investigation should double handle. Pre-loan investigation dominated by field investigations on the ground, while utilizing credit enquiries, telephone enquiries, bank information system query-related personnel, and so on. Interview system of Bank'

25、;s strict application of the system of personal credit business interview. Investigators should work with borrowers, to the repayment or the guarantor credit business, such as parties and the spouse of confirmed acts such as loans, guarantees, verification of its authenticity and its rights and obli

26、gations in the credit business, retain these signed transcript of the interview, from the first step to prevent false loans and other business risks. Investigator should retain the borrower sign a personal loan application, loan applications should be clearly the amount, purpose, duration and other information. Investigators should follow the practice for information co