钢管拱桥拱肋混凝土的压注施工

■王司扬 ■江苏润扬交通工程集团有限公司，江苏 扬州 225012

1 工程概况

231省道车路河大桥主桥采用80m钢管混凝土系杆拱，矢高f=17．778m，跨比D≈1/4．5，拱轴线为二次抛物线，拱肋采用哑铃形的钢管拱。拱肋主弦管及缀板内填充C40微膨胀砼，弦管及缀板上均设置砼下料孔，拱部设置出气孔，采用砼泵两端对称同步压注到位。

2 施工流程

采用高压砼输送泵，从拱脚对称一次顶升灌注至拱顶。施工流程为:设置溢流管→安装连接砼泵管→检测泵管气密性→高标号水泥砂浆湿润泵管→输送泵压注C40微膨胀砼→拱顶溢流管排出适量砼→关闭倒流截止阀→拆管完成压注。

3 设备的配置

根据现场施工条件，配备砼输送泵两台，地泵安放位置尽量靠近拱肋进料位置处，以减小砼泵送的压力损失。现场配置足够数量的泵管，各管节连接螺栓必需拧紧，在使用前充分检查接头处是否严密。泵送管道必须支撑固定牢靠，避免下部悬空。

压注砼在砼拌和站使用自动称量的强制式拌和机拌制，使用4台砼罐车分别向两侧运送砼。拌和站电力供应接电网，同时配置发电机组，保证砼拌和连续进行。

4 拱肋砼压注施工方法及施工要点

4．1 拱肋压注砼顺序

钢管拱肋砼的压注分左右幅对称进行，共需12次压注施工，施工顺序安排如下:左幅下弦管(先外后内);左幅上弦管(先内后外);左幅缀板(先外后内);右幅下弦管(先外后内);右幅上弦管(先内后外);右幅缀板(先外后内)。施工时严格按照顺序安排压注施工，注意两侧压注施工需同步、对称均衡。

4．2 压注施工前准备工作

(1)施工前由技术负责人向施工班组及主要操作人员进行技术交底，详细说明砼拌和质量要求、拱肋压注施工的顺序、操作流程以及施工要求、质量检验的方法和容许偏差。

(2)砼原材料进场前必需试验检测，符合要求后方能使用。泵送顶升压注的砼应具有低含气量、大流动性、收缩补偿、缓凝早强等性能，其配合比应经试验确定。

(3)施工前需配置足够的施工机械，特别是砼输送泵使用前应做好维护保养，确保性能良好。

(4)拱肋钢管的压注孔、排气孔、防倒流截止阀等使用前应做好检查，防止堵塞。

(5)在钢管顶面每隔10m设一小孔，压注砼时便于排除管内空气，减小砼上升阻力，也便于操作人员观察砼顶面高度，压注到位后需及时封堵。

(6)施工应选择一天中气温较低的时间段进行，在六级以上的大风时应停止施工，以确保施工安全。

(7)施工前从拱顶压注清水冲洗管道，使管道内残渣及杂物通过设置在拱脚处的出渣口排出，冲洗完成后封闭出渣口。

4．3 设置溢流管

在钢管拱肋顶面设置溢流钢管，其直径为20cm，高度为150cm。压注砼时水泥浆和砼通过溢流管溢出，从而保证拱肋砼的施工质量。

4．4 安装连接砼泵管

砼压注口进料短管设置在距拱脚底部1m处，进料管与拱肋交角为30度，较小的交角使得压注砼时较为顺畅，减少砼冲击拱肋钢管内壁，减少砼粗细骨料的分离和离析。进料管的接头应能保证与砼输送泵兼容连接。在进料短管上设置防倒流截止阀，确保启闭良好有效。

4．5 检测泵管气密性

连接好砼输送泵至进料管的泵管，施工前关闭进料管上的阀门，在输送泵料斗中打满清水，启动输送泵向泵管内压注清水，检查泵管是否存在漏水及漏气现象，如有则及时拧紧接头重新试验，确保泵管的气密性符合要求。

4．6 高标号水泥砂浆湿润泵管

正式开始泵送时，拌和站先拌制2m3高标号水泥砂浆，两台输送泵分别泵入1m3高标号水泥砂浆至拱肋内，起到润滑泵管及拱肋管壁，减小砼泵送压注阻力的作用。

4．7 拱肋C 40微膨胀砼的压注

(1)施工前应测定碎石和中砂的含水量，及时调整施工配合比。拌和站对各种原材料的称量应准确，拌和时采用强制式拌和机搅拌均匀，每盘料的搅拌时间需在1．5分钟以上。

(2)砼罐车运输砼时应保持罐体慢速旋转拌和，防止运输过程中因颠簸造成砼的离析，运输过程中严禁向罐体内加水。罐车到达现场后应检测砼的坍落度，坍落度一般要求在18～22cm，不符合要求或发生严重泌水的砼严禁使用。

(3)施工现场安排专人使用对讲机指挥和调度，以保证两台泵同步施工。

(4)泵送时，混凝土泵应处于慢速、匀速并随时可能反泵状态。泵送的速度应先慢后快。同时应观察混凝土泵的压力和系统的工作情况，待各系统运转顺利，方可用正常速度进行泵送。混凝土泵送连续进行，如必须中断时，其中断时间不得超过搅拌至浇筑完毕所允许的延续时间。

(5)泵送混凝土时，混凝土泵的活塞应尽可能最大行程运转。如输送管内吸人了空气，应立即反泵吸出混凝土至料斗中重新搅拌，排出空气后再泵送。

(6)当混凝土泵出现压力升高且不稳定、油温升高、输送管明显振动等现象而泵送困难时．不得强行泵送，并应立即查明原因，采取措施排除。

(7)砼从拱脚至拱顶对称、均衡地压注，压注需连续进行，不得中断。两岸砼的压注需均衡，施工时需防止一边过快。可调整砼卸料速度、两台输送泵的泵送速度和敲打拱肋钢管检查砼面位置等方法来控制。要求拱肋内两端压注的砼长度差不大于1m。

(8)当拱顶溢流管排出水泥浆时，应减慢泵送的速度，直至拱顶端溢流管排出正常砼时方可停止泵送。

(9)拱肋砼压注完成后应及时关闭压注口的防倒流截止阀。

(10)微膨胀砼泵送时操作要点:①泵送砼时，采用3台高压输送泵，其中1台泵作为备用，每条拱肋的钢管和缀板内腔砼采用2台泵从两端对称同时泵送。②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。③微膨胀砼泵送前每个输送泵先压一定量的水再压一定量的砂浆做先导，用以湿润钢管拱内壁和输送管内壁，部分多余砂浆由排气孔钢管排出，部分多余砂浆在泵送砼时由排放孔排出，排放孔排出多余砂浆后，用原来的开口盖板封住并焊接和磨平。④微膨胀砼进入运输罐车前的坍落度，由拌和站试验人员先检验，混凝土到现场后坍落度控制在18～22cm之间。⑤由输送泵把微膨胀砼泵送到钢管内，待上面的出气孔出浆并溢出混凝土后，两侧泵应暂停5分钟并稳住压力。⑥泵送时要求控制每条拱肋两端的砼液面的高差在100cm以内。⑦按照两端对称压注的原则，以每车为单位，对称压注微膨胀砼。⑧现场质检人员做好记录，控制好同一段时间内两端输送的砼方量大致相等。为保证两端砼面高差在100cm以内，现场按以下两种方法来控制:a．控制两端砼罐车的车数。每台泵泵完1车砼后，待另一端的一车砼泵送完后再同时泵送另一车，确保同一时间内所输出的砼车数相同。b．每根钢管有双数台罐车运送砼土，每端的砼罐车的台数相同，每端的砼罐车台数中有1台罐车运送砂浆。⑨砼罐车出混凝土速度与泵送速度要一致，避免无混凝土运转。⑩在泵送砼时，对拱顶标高、四分之一拱跨处的钢管顶标高、拱脚位移进行检测，防止钢管拱肋发生纵向失稳和拱脚位移过大，检测频率为拱肋每端各泵送完一车砼检测一次。

设专人观察排气孔钢管冒浆情况，排气孔钢管冒出砼后，立即停止泵送微膨胀砼，以避免排气孔钢管破裂。

4．8 封堵出浆、进料口

砼压注完毕后，待微膨胀砼强度达到设计强度的50%以上后，割去上钢管、下钢管及缀板上的灌注孔短钢管和排气孔钢管，将开口盖板按设计要求进行补焊。补焊前先把砼凿至补焊的钢板底面稍低处，用砂浆填补，立即压上盖板再焊接并磨平。

4．9 砼密实性检查

拱肋砼压注完成，管壁与砼应结合紧密，管内的砼应密实。砼达到设计强度后，对砼与钢管的密实情况用超声波无损检测进行检查，如发现砼未完全压满压实，采用钻孔压浆填充密实。

4．10 质量控制和检测

(1)质量控制。①控制好原材料质量:做好砼配合比的设计，施工过程中根据现场情况及时调整施工配合比，使其满足施工可泵性的要求;②合理施工组织:根据施工方案合理安排施工设备，施工过程中加强控制，确保压注过程连续、均衡地进行。③施工过程中做好压注记录，及时质量检测。

(2)检测方法。采用敲击法全面检测拱肋钢管砼的压注质量，同时采用超声波无损检测。对敲击中发出异响的部位钻孔检测，发现问题及时处理。

根据同类钢管拱砼压注经验，在拱顶10～15m范围普遍存在0．3-2．0cm的空隙，因此在拱顶10～15m范围内钻ф8mm检查孔检查拱顶是否存在空隙。对问题部位进行压浆处理，并复查密实为止。超声波每跨检测拱脚、L/4处、拱顶五个断面。

5 结语

采用砼泵送压注施工工艺，钢管拱肋内砼密实，内部质量较好。经检测，该桥拱肋砼压注密实，强度和线型达到设计要求，为类似桥梁的施工提供了有益的参考。

［1］董爱芳．钢管混凝土系杆拱拱肋混凝土压注施工技术［J］．山西建筑，2007，33(4):289-290．

［2］巩亚定．钢管混凝土拱桥混凝土灌注技术研究［J］．甘肃科技，2012，28(7):109-111．

［3］刘辉．浅谈堰吉河大桥钢管混凝土泵送施工［J］．科技创新导报，2012，27∶132-134．