钢管混凝土系杆拱桥混凝土顶升的施工技术

胡长军

(贵州桥梁建设集团有限责任公司)

钢管混凝土系杆拱桥混凝土顶升的施工技术

胡长军

(贵州桥梁建设集团有限责任公司)

摘要:近几年来，钢管混凝土系杆拱桥的应用前景非常广泛。如何进行钢管混凝土系杆拱桥混凝土顶升的施工是该类桥施工技术的关键。基于此，本文以总溪河大桥施工阐明钢管混凝土系杆拱桥混凝土顶升的施工技术。

关键词:钢管拱桥;混凝土;顶升;施工技术

中图分类号:U442

文献标识码:C

文章编号:1008－3383(2015)04－0094－01

1　工程概况

总溪河特大桥桥址位于毕节市纳雍县厍东关乡和董地乡交界处，横跨总溪河。特大桥全长928 m，主桥为净跨360 m的上承式钢管混凝土变截面桁架拱，主拱净矢高69 m，矢跨比1/5．127。桥面净宽24．5 m，主拱圈采用变高度等宽度空间桁架结构，管轴线断面高度从拱脚的11 m变化至拱顶的6 m。管轴线单片拱肋宽度4 m，横桥向两片拱肋间的中心距拱脚和拱顶处均为14 m。肋间设置横联和米撑。上、下弦拱肋均采用变截面钢管，上拱肋管径由拱脚φ1 200×26 mm变至拱顶φ1 200×35 mm。下拱肋管径由拱脚的φ1 200×35 mm变至拱顶的φ1 200×26 mm。钢管拱肋对称接头采用内法兰盘栓接、管外焊接的形式进行连接。管内灌注C55自密实微膨胀混凝土3439．7 m3。在施工开始之前，要对钢管拱混凝土的配置、材料的选用、设备的选择等环节，要进行严格的把关，以防安全事故的发生。

2　施工技术

2．1施工筹备工作

(1)混凝土配合比调配

设计配合比为:①组成成分:普通硅酸盐水泥P．O42．5、碎石(5～20 mm)、机制砂(0～4．75 mm)、总溪河水，PCI聚羧酸系高性能减水剂、MA－FS掺合料、微硅粉、膨胀剂;②混凝土设计配合比例: 1m3混凝土实际用量(kg) :水泥∶碎石∶砂∶水∶PC－I聚羧酸系高性能减水剂∶MA－FS掺合料∶微硅粉∶膨胀剂= 457∶835∶855∶170∶7．938∶20∶52∶38，化简之后其比例为1∶1．82∶1．87∶0．37∶0．017∶0．044∶0．114∶0．083。

混凝土试配资料控制参数:初拌混凝土坍落度保持在26～28 mm，坍落扩展度控制在600～700 mm，初凝时间控制在11 h左右，终凝时间则维持在17 h左右，在初期，混凝土标养试件为7D，强度应高于52．0 MPa;一个月之后，其混凝土标养试件强度应不低于63．0 MPa，而混凝土标养试件弹性模量控制在3．7×106MPa。

(2)顶升施工配置

决定出口压力大小与输送方量的基础在于混凝土输送泵的电机功率的大小。当混凝土电机功率保持一定时，如果增加压力则输送量会降低;反之，则输送量会增加。因而要想使混凝土输送泵一方面拥有强大的输送量，另一方面保证出口压力的稳定，那么在混凝土输送泵的设计理念中，应该选择恒定功率的柱塞泵。当恒定功率值选定后，随着出口压力的升高，油泵输出排量会自行降低，直到与所要求的功率相一致时趋于平衡;要想增强出口压力的同时加大输送量，增加电机功率应该是仅有的方法。

输送泵的额定泵送力应大于灌注速率，输送泵的额定压力要能适应其最大泵送压力，也就是静压力与泵送压力之和。输送泵的额定扬程应是灌注顶面高度的1．5倍。

顶升压力计算公式:按照流体力学能量方程可得△P = γh +Σp，Σp为各种压力损失总和。

γh =2 500×9．807×69≈1．69 MPa。功率=△P×s×v。

从以上公式可知选择型号为SYS110HBC90混凝土输送泵比较适合，最大理论泵送垂直高度为150 m，最大理论输出量约为50 m3，需要四台功率为161 kW的电机，两岸各一台以备不时之需。

2．2钢管混凝土工艺标准

(1)管内不能有断缝现象，不能出现混凝土与管壁分离情况; ; (2)对单根钢管拱混凝土灌注时要注意进行不间断的浇筑，而且其灌注时间不高于首盘混凝土的初凝时间; (3)混凝土的选取上要选择缓凝、微膨胀的混凝土。(4)在对混凝土进行浇筑时，要提前将拱肋弦杆用塑料薄膜进行覆盖，避免损坏钢管。

2．3顶升混凝土施工步骤

第一进程(现场准备环节) :主要的准备工作有钢管拱的验收、设备的到位情况、管道的连接是否正常、计量设备的检测以及设计配合比的现场调整与现场监理工程师的认可等工作。钢管拱混凝土压筑前要先对拱管内的污物进行清洗，并对管壁进行湿润，然后先压入一定量的水泥浆。

第二进程(压注施工环节) :在续压混凝土的过程中，要时刻关注混凝土的顶升情况、入料情况，严格把控两拱脚混凝土泵送速率。在泵送中，要使拱肋两拱脚混凝土泵送的步调保持统一。

第三进程(压注完成环节) :混凝土被压注到拱顶后，一直到流出原浆后，才能终止泵送，立即使用混凝土倒流截止阀来封闭导入孔，从而顺利完成压住环节。该过程中，要控制单侧混凝土的上升速度。待混凝土现场养护试件强度为2．5 MPa时，才可加将拱顶泄浆孔管进行拆除。因为混凝土在凝结中的不稳定性，所以在拆除倒流截止阀松时要仔细认真。

混凝土压注原则和顺序:单管、单层、对称、相向压注的的原则进行。先浇筑上弦管，再浇筑下弦管，浇筑完成一幅后才能进行另一幅的混凝土浇筑。

2．4顶升工艺

当各项准备工作就绪，经验收达标后，方可进行泵送施工。钢管混凝土压注从拱脚开始，同一根钢管两岩相向对称同时进行压注。为保证混凝土的密实性，确混凝土的压注质量，须在桥跨中钢管拱顶处设置排浆孔，为了防止排出的混凝土污损拱肋钢管，应将排浆管口设置在中拱顶的上侧面，而且还应在钢管拱肋上铺设防污膜，等到将含有石子的混凝土全部排净时即可终止泵送，并拆除泵管。

为保证混凝土泵送压注工艺顺利进行，可在肋间横梁跟第一道立柱间增设备用的灌注孔，每道弦管上要对称的设置两个备用灌注孔，同时要将备用泵送管接头与倒流截止阀安装到位，在两岸拱脚处搭设脚手机混凝土浇筑平台，将混凝土输送泵的泵送管接头与倒流截止阀完美衔接。当混凝土正常从拱脚顶升时，备用倒流截止阀应处于关闭状态。当泵机压力与顶升要求不相符时而无法压注时，则应将拱脚处的倒流截止阀关闭，而启用备用灌注孔倒流截止阀，继而继续进行混凝土的顶升工作。

3　质量管理精益求精

(1)确保施工指挥的统一性和高效性，明确分工，责任到人，成立专门的施工指挥部。总指挥由项目经理担任，施工时必须在场，对工程各方面负责;现场指挥由生产副经理担任，统筹整个作业的方方面面;钢管拱的两端各安排一专业人负责;明确各灌注口的人员安排及岗位责任。(2)在施工前，组织相关人员检查泵送顶升混凝土采用的水泥、砂、石子、掺合料、外加剂、水等材料技术指标是否符合国家标准规定。(3)在施工中为每一个泵送口准备备用泵，以应付突发的机械问题，保证施工的不中断，按时完成作业任务。总之，在整个施工过程中严格遵照《钢管混凝土结构设计与施工规程》和《建筑工程质量检验评定标准》的有关规定，快速、有质量的完成工程任务。

4　结语

该大桥在钢筋混凝土顶升作业完成后，由有资质的专业人员现场运用多种检测方法对作业情况及质量进行评估认为施工质量优良，如钢管混凝土超声波检测结果良好，混凝土质量抗压强度检验结果符合现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》(GBJ 81－85)的要求。总之本次工程能够取得完满成功主要有以下两个方面的原因，一是有专家的亲临指导，科学的找出了符合本次工程作业要求的混泥土配合比;二是在顶升作业前制定了一套科学，完善，可操作的施工方案。如此这些，都使此次作业成为同类施工中的一个典范。

参考文献:

［1］付超，况勇，等．大跨径钢管混凝土拱桥混凝土泵注技术［J］．铁道建筑术，2000，(2)．

［2］肖生智等．钢管混凝土拱桥管芯混凝土泵送顶升浇灌法施工［J］．华东公路，2007，(3)．

作者简介:胡长军(1980－)，男，贵州盘县人，工程师，研究方向:公路建设。

收稿日期:2014－12－17