提篮拱桥钢管混凝土灌注施工技术

路 辉

（中国铁建大桥工程局集团有限公司第三工程公司 安徽巢湖 238000）

提篮拱桥钢管混凝土灌注施工技术

路 辉

（中国铁建大桥工程局集团有限公司第三工程公司 安徽巢湖 238000）

合福铁路代桥河特大桥跨S105省道为主跨128 m的下承提篮式钢管混凝土拱桥，主拱肋的混凝土灌注是关键工序。介绍主拱肋混凝土灌注施工质量控制要点、施工工艺、混凝土配合比设计、质量检测等。

铁路桥 提篮拱桥 钢管混凝土 灌注 施工工艺

1 工程概况

合福铁路代桥河特大桥提篮系杆拱桥，桥跨布置为1-128 m下承式钢管混凝土提篮系杆拱桥，全长132 m，桥梁全宽17.8 m（梁端加宽至18.8 m），人行道内侧宽12.0 m。拱肋横截面采用哑铃形钢管混凝土截面，截面高3.4 m,宽1.2 m沿程等高布置，钢管直径为1 200 mm，由厚18 mm的钢板卷制而成，每根拱肋的两钢管之间用两片δ=16 mm的腹板连接，每隔一段距离在圆形钢管内设加劲环，在两腹中焊接拉筋，拱肋在横桥向内倾9°，形成提篮式，拱顶处两拱肋中心距8.19 m。两拱肋间共设5组风撑，其中拱顶处设“米”字型，拱顶至拱脚间设4道K型横撑，横撑钢管为φ600 mm、φ500 mm及φ360 mm，厚度均为12 mm。吊杆布置采用尼尔森体系，在吊杆平面内，全桥设56根吊杆。桥型布置见图1。

图1 桥型总体布置（单位：m）

2 管内混凝土施工质量控制要点

（1）管内混凝土不能出现断缝、空洞；（2）混凝土必须具有补偿收缩性（限制膨胀率0.00015），钢管内混凝土不得与钢管脱离；（3）混凝土必须具有高强性，试验配合比强度fcu o = fcu k +1.645σ =55+1.645×6 =64.9 MPa；（4）混凝土必须具有缓凝性，一根钢管拱的混凝土灌注完成时间，不得超过第一根钢管拱混凝土的初凝时间，混凝土必须连续灌注；（5）混凝土施工严格的工序性，同一拱圈必须待下层的钢管拱混凝土达到设计强度的90 %以上后，方可浇注上层钢管混凝土；（6）混凝土必须具有良好的和易性，要求混凝土具有低气泡、高流动性，免振即成型的性能；（7）混凝土要求具有早强性能，并要求混凝土水化热峰值低，峰期长。

3 施工工艺及检验标准

3.1 混凝土压注施工顺序

钢管拱肋合龙后，开始灌注钢管拱肋内混凝土。结合实际情况及设计要求，拱肋钢管混凝土灌注按以下流程施工：①先对称灌注左右两侧拱肋的上弦管；②待上弦管混凝土强度达90 %后，对称灌注左右两侧拱肋的下弦管；③待下弦管混凝土强度达90 %后，再对称灌注左右两侧拱肋的腹板，见图2。

3.2 管内混凝土的技术性能要求

管内混凝土的作用机理：通过钢管对管内混凝土的“套箍”作用，使混凝土处于三向受压状态，极大地提高混凝土的承载力、塑性和韧性。这就要求管内混凝土配合比的设计应满足如下：（1）混凝土要满足设计强度（C55）及规范要求。（2）为保证钢管对混凝土“套箍”作用的有效性，混凝土必须具有收缩补偿的性能，也即具有微膨胀性。（3）自然成型，在不加振捣的情况下自密达到设计要求。（4）具有低气泡，高流动性，易于泵送，坍落度在19~22 cm 之间。同时，也要求保证混凝土在大坍落度状态下的和易性，防止离析。（5）每根钢管管内混凝土的灌注时间在3~8 h范围内。为能连续泵送，要求混凝土具有延后初凝的性能，初凝时间在10 h以上。（6）为保证混凝土凝固后的内部质量，防止开裂，要求混凝土水化热的峰值低，峰期长。（7）由于工期方面的要求，要求混凝土具有早强性能。

图2 钢管混凝土提篮拱拱肋断面图

3.3 管内混凝土配合比设计

在试配过程中，为达到混凝土高流动性、早强、免振自密，首先确定满足试验强度要求，其次是坍落度要求，最后满足缓凝要求。当基本条件满足时，再考虑微膨胀性能和易泵送性能。总的调整方法为：以水泥用量调整混凝土的抗压强度，利用添加剂的品种来调整坍落度，以缓凝剂调整初凝时间，以粉煤灰调整可泵送性，反复调整使各项性能达到最佳状态。并在使用过程中，根据混凝土质量的动态信息，及时进行调整。

3.3.1 混凝土的技术要求：

（1）坍落度18～22 cm，扩散度420～620 mm；（2）坍落度损失1h≤20 mm（损失量）；（3）初凝时间≥6 h；（4）混凝土水中28 d膨胀率要求（2～6）×10-4；（5）试配强度：fcu o = fcu k +1.645σ=55+1.645 ×6 =64.9 MPa 。

3.3.2 钢管C55混凝土配合比：

C55理论配合比1︰0.08︰0.09︰1.79︰1.12︰1.68︰0.018︰0.13︰0.38；每立方混凝土用料量（Kg）：水泥︰粉煤灰︰膨胀剂︰细骨料︰粗骨料︰水︰外加剂=385︰30︰35︰688︰1075︰6.2︰50︰147；现已对配合比进行试拌，保证现场混凝土施工指标合格。

3.4 钢管管内混凝土灌注工艺

（1）灌注混凝土之前，先泵一次清水，然后泵送两盘稠度较小的水泥砂浆，将全部导管润滑。砂浆全部泵出后，将二级泵导管接上弦管止回阀，开始往管内泵送混凝土；（2）混凝土进入弦管内部后，首先往倒流段流至拱脚管底，然后再缓慢上升；（3）混凝土填满倒流段并高出进浆口2 m以后，在拱顶出浆口往弦管内注入稀稠适度的水泥浆，以达到润滑管壁，减少泵送阻力的作用；（4）混凝土在上升过程中无须再振捣，只依靠输送压力和混凝土的免振自密达到密实，此时注意严格控制不要往弦管内泵入空气，以免造成管内混凝土大面积空隙。同时，应通过锤击法确定混凝土上升高度，并确保两半边进度差不超过2 m。特别是混凝土泵至拱顶，靠近拱顶横隔板时，两边的进度差更要把握好，进度快的一侧放慢速度，间歇进行泵送，等两侧弦管均满后，再一起往反压管外泵。否则，一侧的巨大压力会把横隔板推脱，并可能使弦管母材撕裂破坏；（5）钢管管内混凝土的灌注应连续进行，不得中断。待管内水泥浆全部排出，并在反压管内排出合格混凝土，用插入式振捣棒振捣几次，管内混凝土不再下沉和冒气泡后，即可关闭进浆口处的止回阀，拆洗导管设备；（6）在混凝土的灌注过程中，应按规定抽样制取试件。试件经试压后强度达90 %以上，即可进行同肋下一根钢管管内混凝土的灌注。

3.5 拱肋变形的观测及调整

一般情况下，钢管管内混凝土灌注过程中，拱肋的轴线横向偏位和高程都会发生变化，需要对拱肋的变化情况进行全过程跟踪观测，并应做好记录，防止局部位置变形过大和变形的不均匀性。

3.6 混凝土质量检测

混凝土泵送顶升时，试验室根据混凝土泵送数量制作了10组试件。28 d的抗压强度最低为58.4 MPa，最高为67.7 MPa，经评定，满足设计和规范要求。混凝土泵送完成3个月左右后，收缩趋于稳定，应对混凝土与钢管的密实情况进行检查。检查方法有3种：（1）锤击敲打，可探明部位；（2）钻小孔取样，采用磁力电钻；（3）超声波无损检查。本桥主要通过超声波检查，检查结果在拱顶附近长度有0～2 m范围内存在部分脱空现象。这是钢管混凝土桥梁普遍存在现象，主要原因是拱顶附近坡度平缓，靠自重压力不易灌注密实，且混凝土本身存在收缩，通过钻孔压环氧树脂水泥浆的办法来填补空隙。

4 结语

大跨度钢管混凝土提篮拱桥的施工技术复杂，施工前应制定周密的施工计划。特别是钢管拱混凝土的灌注施工必须确保一气呵成，万无一失。本文介绍了钢管混凝土施工的一般施工工艺，可为同类桥梁施工提供借鉴。

[1]TB 10752-2010.高速铁路桥涵工程施工质量验收标准,北京:中国铁道出版社,2010

[2]陈宝春.钢管混凝土拱桥设计与施工.北京:人民交通出版社,1999

[3]TB 10424-2010,铁路混凝土工程施工质量验收标准

[4]尹浩辉,吴滨生.丫髻沙大桥主拱拱肋钢管混凝土的灌注与线形控制[J].桥梁建设,2000(4):49-51

CFST Ferfusion Construction Technology of X-type Arch

LU Hui
(No. 3 Engineering Bureau of China Railway Construction Engineering Group Co, Ltd. Chaohu Anhui 238000 China)

Daiqiao river super-large bridge in Hefei-Fuzhou Railway, with a 128-meter main span distance, is a lower supported basket style steel pipe concrete arch bridge, spanning the S105 provincial road. The concrete pouring for the main arch rid is the key process. This paper introduces the construction quality control points of the main arch rib concrete perfusion, construction technology, concrete mix design, and quality testing etc.

railway bridge X-type arch CFST Perfusion Construction Technology

中国分类号：U2B

1673-1816(2016)02-0042-03

2015-10-18

路辉（1981-），男，汉，四川攀枝花人，工程师，研究方向道路桥梁施工。