勁性骨架鋼管內(nèi)及外包混凝土施工技術(shù)匯報版

中鐵十八局集團云桂鐵路項目部云桂鐵路南盤江特大橋勁性骨架鋼管內(nèi)及外包混凝土施工技術(shù)YUNGUITIELUNANPANJIANGTEDAQIAO

四technicalinnovation科技創(chuàng)新二Technicaldifficulties技術(shù)難點一Engineeringsurvey工程概況三Constructiontechnology施工技術(shù)勁性骨架鋼管內(nèi)及外包混凝土施工技術(shù)一、工程概況

云桂鐵路南盤江特大橋大橋全長852.43m，其中主橋為1孔凈跨416m的上承式勁性鋼筋砼拱橋。勁性骨架采用雙幅四管變截面鋼管桁架組合結(jié)構(gòu)，主弦管采用φ750×22mm的鋼管，管內(nèi)為C80補償收縮混凝土，最大壓注高差102米，施工方法：真空輔助一次連續(xù)壓注到頂。一、工程概況管內(nèi)壓注工程概況

主跨結(jié)構(gòu)：拱圈采用單箱三室等高變寬箱型截面，高8.5m，寬度從拱頂至拱腳18～28m變化；拱箱中間箱室采用9.8m等寬截面，左右兩個邊箱3.5m～8.5m變化。外包C60混凝土，總量為24068m3，采用縱向分段，橫向分環(huán)法連續(xù)澆注施工。一、工程概況拱圈外包工程概況二、技術(shù)難點技術(shù)重難點主要有以下幾個方面：三、技術(shù)難點管內(nèi)壓注技術(shù)難點高標(biāo)號C80混凝土配合比鋼管砼壓注真空輔助一次壓注施工斜拉扣錨施工與控制鋼管拱線形、應(yīng)力監(jiān)測技術(shù)重難點主要有以下幾個方面：三、技術(shù)難點外包施工技術(shù)難點高標(biāo)號C60混凝土配合比設(shè)計外包混凝土模板設(shè)計與安裝外包混凝土的施工混凝土的泵送與澆注拱圈線形、應(yīng)力監(jiān)測技術(shù)難點攻關(guān)二、技術(shù)難點專家組現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)三、施工技術(shù)

結(jié)合本橋施工重難點，下面對以下幾項關(guān)鍵工序的施工進行匯報。三、施工技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)1管內(nèi)混凝土真空輔助一次壓注技術(shù)2拱圈外包斜拉扣掛分環(huán)分段組合施工技術(shù)三、施工技術(shù)管內(nèi)混凝土壓注

管內(nèi)混凝土壓注采用真空輔助泵送頂升法，在鋼管拱腳處開壓注孔，由下而上對稱頂升，靠自重和管內(nèi)抽真空產(chǎn)生的負(fù)壓擠壓密實鋼管管內(nèi)混凝土。■配合比設(shè)計

配合比試配時首先從原材料的品質(zhì)選擇著手，圍繞著如何使混凝土更加密實、耐久，便于施工，遵循經(jīng)濟適用、就地取材，且符合業(yè)主指定的材料范圍的原則，初步設(shè)計配合比。然后通過大量對比試驗，綜合考慮各項性能指標(biāo)及現(xiàn)場施工實際情況，確定最優(yōu)配合比。施工配合比配合比試

配

強

度（MPa）實測稠度mm（s）理論配合比水膠比92/1:0.27:0.8:1.74:2.63:0.12:0.02:0.380.27每方混凝土用料量（kg/m3）水泥粉煤灰硅灰砂碎/卵石減水劑膨脹劑拌和水膠材總量3881053167510208.5546.0148524管內(nèi)混凝土壓注三、施工技術(shù)■配合比設(shè)計管內(nèi)混凝土壓注實測塌落度220mm，停放2h塌落度210mm，停放2.5h塌落度205mm；粘聚性良好，保水性無泌水；初凝時間14時40分,終凝時間17時30分；7d抗壓強度為71.3Mpa，28d抗壓強度為85.2Mpa，56d抗壓強度為96.4Mpa，該配合比各項指標(biāo)均滿足設(shè)計規(guī)范要求。三、施工技術(shù)■對比試驗

相比真空輔助壓注與常規(guī)壓力壓注的優(yōu)越性，在同條件下，同批次的混凝土，其中一根管采用常規(guī)方式泵送，另一根管采用抽真空輔助的方式進行泵送。管內(nèi)混凝土壓注三、施工技術(shù)

檢測結(jié)果顯示：真空管各檢測通道的波速明顯大于普通管的檢測波速，且波速值均較大，普通管管內(nèi)混凝土的密實性或與鋼管之間的粘結(jié)性遠(yuǎn)不如真空管。1通道檢測結(jié)果（以1通道為例）管內(nèi)混凝土壓注三、施工技術(shù)■正式壓注前試驗

壓注試驗現(xiàn)場布置圖管內(nèi)混凝土壓注檢驗混凝土和易性、可泵送性；拌合站供應(yīng)能力；地泵及真空泵的性能；以及現(xiàn)場配合。三、施工技術(shù)三、施工技術(shù)管內(nèi)混凝土壓注壓注順序：

管內(nèi)壓注施工順序：先下弦后上弦，先內(nèi)側(cè)后外側(cè)。

機具布置：兩岸各設(shè)兩臺HBT90.21.220S混凝土泵。

泵送管和排漿管布置：泵送管布置在拱座表面以上200cm位置，與鋼管軸線成30°；排漿管布置在拱座表面以上100cm位置。管內(nèi)混凝土壓注三、施工技術(shù)隔倉板布置：

19#節(jié)段8根弦管端頭位置弦管內(nèi)焊接厚度16mm的隔倉板，隔倉板位置距出漿口30cm。

管內(nèi)混凝土壓注三、施工技術(shù)

拱頂出漿孔布置：出漿孔布置在19#節(jié)段，出漿孔采用φ150×2000mm高壓泵管制作而成。

管內(nèi)混凝土壓注三、施工技術(shù)

抽真空系統(tǒng)布置

管內(nèi)混凝土壓注三、施工技術(shù)管內(nèi)混凝土壓注三、施工技術(shù)■斜拉扣索設(shè)置

斜拉扣索布置在勁性骨架的第7、8#節(jié)段;錨索錨固端分別設(shè)置在4#墩及7#墩的樁基承臺錨碇上。三、施工技術(shù)管內(nèi)混凝土壓注鋼管內(nèi)混凝土在晚上溫度比較低的時候進行壓注。管內(nèi)混凝土壓注三、施工技術(shù)

混凝土壓注管內(nèi)混凝土壓注三、施工技術(shù)■監(jiān)控監(jiān)測

線形監(jiān)測：掌握澆注前后的控制數(shù)據(jù)，并進行對比分析。

固定棱鏡布置管內(nèi)混凝土壓注三、施工技術(shù)■監(jiān)控監(jiān)測

線形監(jiān)測結(jié)果：管內(nèi)混凝土壓注引起的勁性骨架各節(jié)段實際下沉量與設(shè)計值相差最大為1cm，控制效果好。

線形監(jiān)測結(jié)果與設(shè)計值對比表管內(nèi)混凝土壓注三、施工技術(shù)■監(jiān)控監(jiān)測

應(yīng)力監(jiān)測：利用表面鋼弦式應(yīng)力傳感器對主拱的上、下弦鋼管進行應(yīng)力監(jiān)測，共9個斷面（編號1－9）。

管內(nèi)混凝土壓注三、施工技術(shù)■應(yīng)力監(jiān)測

應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果：通過實際監(jiān)測情況，管內(nèi)混凝土壓注過程中各鋼管的應(yīng)力均小于鋼管的容許應(yīng)力210MPa，滿足設(shè)計要求。

管內(nèi)混凝土壓注三、施工技術(shù)■管內(nèi)混凝土檢測

檢測目的：查找缺陷，如脫粘、空洞等問題,直接影響大橋的質(zhì)量，存在安全隱患，對鋼管混凝土構(gòu)件的質(zhì)量檢測不容忽視。

檢測方法：鋼管混凝土缺陷檢測采用鐵錘敲擊、首超聲波聲時、首波波幅、首波頻率三種方法相結(jié)合進行重點檢測，判定鋼管混凝土的粘結(jié)情況、混凝土均勻性以及是否存在不密實、空管、大空洞等。

管內(nèi)混凝土壓注三、施工技術(shù)■管內(nèi)混凝土檢測

在主要受力最不利位置進行檢測，全橋測點共有2024個斷面。

混凝土檢測斷面表面鋼弦式應(yīng)力傳感器管內(nèi)混凝土壓注三、施工技術(shù)■管內(nèi)混凝土檢測

檢測結(jié)果：本次檢測共測全橋（8根弦管）斷面數(shù)2024個。其中檢測結(jié)果表明南盤江特大橋鋼管混凝土密實性均滿足正常使用和設(shè)計要求，合格率達(dá)到100%。

管內(nèi)混凝土壓注三、施工技術(shù)

本橋主拱圈外包混凝土共計2.4萬方，為C60混凝土。拱圈外包混凝土共分為5環(huán)進行澆筑，每一環(huán)需縱向貫通后再澆筑下一環(huán)。外包混凝土三、施工技術(shù)邊箱底板下腹板上腹板、頂板中箱底板中箱頂板外包完成每環(huán)單側(cè)共分3個工作面，每個工作面分3個節(jié)段，每環(huán)每次兩側(cè)同時各澆筑3個節(jié)段，共分3次澆筑完成。外包混凝土三、施工技術(shù)外包混凝土分環(huán)部位混凝土方量（m3）備注7+1+48+2+59+3+61邊箱底板893.5795.2786.5

2下腹板328.2329.6361.4

3上腹板、頂板1292.91178.61199.8

4中箱底板331.7343.3386.1

5中箱頂板331.7343.3386.1

半拱分環(huán)混凝土方量表

三、施工技術(shù)外包混凝土配合比三、施工技術(shù)對C60強度等級的混凝土進行了大量不同砂率、不同水灰比、不同膠凝材料、不同礦物摻合量等對比試驗，共設(shè)計了150種配合比，經(jīng)大量試驗，逐步優(yōu)化后發(fā)現(xiàn)C60混凝土粉煤灰摻量為膠凝材料總量的25%，效果最佳。外包混凝土現(xiàn)場布置三、施工技術(shù)外包現(xiàn)場布置圖

★支架現(xiàn)澆5m拱腳實心段。

施工步驟一：拱腳實心段三、施工技術(shù)拱腳實心段施工支架底模體系支架側(cè)模三、施工技術(shù)施工步驟一：拱腳實心段★張拉扣索SS1、SS2，各1200KN。

施工步驟二：斜拉扣掛三、施工技術(shù)三、施工技術(shù)二次扣錨索張拉Ss1，Ss2各張拉1200KN施工步驟二：斜拉扣掛★邊箱底板

施工步驟三：邊箱底板三、施工技術(shù)施工步驟三：邊箱底板

★模板加工：考慮施工條件限制及工期要求，邊箱底板全拱滿鋪。底模板在預(yù)拼裝內(nèi)集中加工制作，由平板運輸車運至起吊平臺，最后利用二級提升平臺進行吊裝作業(yè)。邊箱底模板=工作面1（[20+鋼模）

三、施工技術(shù)★模板加工：模板全部在預(yù)拼裝加工制作。

三、施工技術(shù)施工步驟三：邊箱底板

★模板轉(zhuǎn)運：加工制作完成后，利用吊車和平板車轉(zhuǎn)運模板到吊裝平臺位置。在預(yù)拼場加工好后，轉(zhuǎn)運至吊裝平臺起吊點

三、施工技術(shù)施工步驟三：邊箱底板

★模板安裝：用吊車將模板放置在二級提升平臺，由二級提升平臺吊運至安裝位置進行安裝作業(yè)。三、施工技術(shù)施工步驟三：邊箱底板

★模板安裝三、施工技術(shù)施工步驟三：邊箱底板

施工步驟三：邊箱底板

★鋼筋綁扎：外包鋼筋采用纜索吊及塔吊運送鋼筋至施工作業(yè)面附近的堆放平臺，人工倒運至作業(yè)面進行鋼筋綁扎。

堆放平臺三、施工技術(shù)施工步驟三：邊箱底板

★鋼筋綁扎：人工倒運至作業(yè)面進行鋼筋綁扎三、施工技術(shù)三、施工技術(shù)邊箱底板施工施工步驟三：邊箱底板

★內(nèi)模（壓模）制作、安裝：外包內(nèi)模（壓模）采用纜索吊及塔吊運送至施工作業(yè)面附近的堆放平臺，人工倒運至作業(yè)面進行模板安裝及加固。

施工步驟三：邊箱底板

三、施工技術(shù)★混凝土澆注：混凝土輸送泵管泵送至澆注作業(yè)面拱頂部位，采用串筒澆注混凝土。施工步驟三：邊箱底板

三、施工技術(shù)施工步驟三：邊箱底板

★泵管布設(shè)：沿人行通道布置2套泵管，在澆筑工作面處設(shè)置3通管向上下游兩側(cè)拱圈同時輸送混凝土。

三、施工技術(shù)

混凝土澆注：輸送泵將混凝土泵送到澆筑面上方，通過料斗流入串筒，由串筒進入澆筑面進料口。

■模板配置

施工步驟三：邊箱底板

三、施工技術(shù)施工步驟三：邊箱底板

★混凝土鑿毛

三、施工技術(shù)施工步驟三：邊箱底板

★模板拆除三、施工技術(shù)

■模板配置

三、施工技術(shù)邊箱底板施工步驟三：邊箱底板

施工步驟四：下腹板三、施工技術(shù)施工步驟四：下腹板三、施工技術(shù)

■模板配置

下腹板三、施工技術(shù)施工步驟四：下腹板施工步驟五：上腹板、頂板施工三、施工技術(shù)施工步驟五：上腹板、頂板施工三、施工技術(shù)施工步驟六：中箱底板施工三、施工技術(shù)★底模安裝施工步驟六：中箱底板施工三、施工技術(shù)

★中箱頂板

施工步驟七：中箱頂板施工三、施工技術(shù)施工步驟七：中箱頂板施工三、施工技術(shù)線形、應(yīng)力及溫度監(jiān)測三、施工技術(shù)

外包混凝土變形監(jiān)控量測點分別布置在拱肋上下游側(cè)面，在左拱腳、1/8拱、1/4拱、3/8拱、拱頂、5/8拱、3/4拱、7/8拱以及右拱腳布置永久變形監(jiān)控點，對環(huán)境溫度、預(yù)埋溫度測試，提出線形控制的溫度修正值。。外包混凝土全部澆注完成后，拱頂下沉量比設(shè)計值偏小5cm，且過程中拱頂變形較平順；完成后實測標(biāo)高與設(shè)計值差值最大位置在拱頂，為21mm，最小位置在13#節(jié)段，為3mm，綜合考慮后期拱上結(jié)構(gòu)施工及運行活載對線形的影響，目前拱圈標(biāo)高誤差滿足相關(guān)規(guī)范要求。線形分析三、施工技術(shù)外包混凝土施工過程中鋼管最大應(yīng)力187MPa，管內(nèi)混凝土最大應(yīng)力27MPa，均為壓應(yīng)力。外包混凝土最大拉應(yīng)力1.5MPa,最大壓應(yīng)力9.7MPa。均滿足相關(guān)規(guī)范和驗標(biāo)要求，結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)，外包混凝土不會產(chǎn)生裂縫。

應(yīng)力分析三、施工技術(shù)通過對斜拉扣索的索力進行監(jiān)測，表明外包混凝土施工過程中扣索的索力略小于計算值，處于安全狀態(tài)。

索力分析三、施工技術(shù)四、科技創(chuàng)新管內(nèi)壓注重要技術(shù)創(chuàng)新

管內(nèi)混凝土壓注采用了抽真空輔助一次連續(xù)壓注到頂技術(shù)，通過壓注過程索力調(diào)整線形，抽真空輔助措施，確保了鋼管混凝土密實性、粘結(jié)性及線形。

四、科技創(chuàng)新

■斜拉扣索調(diào)載法：調(diào)載過程不增加勁性骨架的荷載而是減載（減小了施工過程勁性骨架及外包過程的應(yīng)力），實現(xiàn)了“四兩撥千斤”的效果，利于拱的穩(wěn)定；調(diào)載準(zhǔn)確、方便、靈活、快捷，成本低，運用環(huán)境不受限制，還能調(diào)整拱圈永存應(yīng)力。四、科技創(chuàng)新外包混凝土重要技術(shù)創(chuàng)新

南盤江大橋外包混凝土分環(huán)分段法施工："分環(huán)"法使鋼管拱勁性骨架只需獨立承擔(dān)邊箱底板荷載，剩余施工階段由已完成外包階段和勁性骨架共同承擔(dān)，使施工過程更加安全，節(jié)約了用鋼量近10000t。"分段"法降低了施工的難度，節(jié)約了機械設(shè)備的投入，有利于拱圈線形及應(yīng)力的控制。

四、科技創(chuàng)新外包混凝土重要技術(shù)創(chuàng)新

研發(fā)了二級提升平臺（發(fā)明專利已受理），規(guī)避了高空作業(yè)安全風(fēng)險，加快了施工進度，節(jié)約了施工成本。四、科技創(chuàng)新外包混凝土重要技術(shù)創(chuàng)新管內(nèi)、外包混凝土科技創(chuàng)新的意義

南盤江大橋管內(nèi)混凝土壓