钢筋混凝土拱桥拱肋内灌C100混凝土施工工艺

龚 进

(四川路桥华东建设有限责任公司,四川 成都 610200)

传统的钢筋混凝土拱桥在我国一直都得到了大力的发展,尤其是在出现劲性骨架成拱工艺后,其适用跨度实现了巨大的突破,成为综合竞争力很强的一种桥型,具有跨越能力强、建造成本低、后期维护方便、观赏性高等诸多优点[1]。官盛渠江大桥采用C100超高强混凝土提高劲性骨架强度,本文结合工程建设实例对其劲性骨架内灌C100混凝土材料的制备技术和灌注工艺进行探讨。

1 工程概况

官盛渠江大桥是广安环城公路东南端跨越渠江的一座特大型桥梁,主桥采用320米跨径钢筋混凝土中承式拱桥一跨过江,拱圈由C100钢管砼劲性骨架外包C50砼形成,桥面梁为“工”型格子梁,桥面板为钢-混凝土组合桥面板。拱肋为钢筋混凝土单箱单室截面,主孔净跨径为300米变截面悬链线无铰拱,净矢跨比为1/4,拱轴系数为1.5。

2 混凝土配合比设计

2.1 高强微膨胀顶升钢管混凝土技术性能

本项目采用的C100超高强钢管混凝土,兼顾自密实与微膨胀的特性,由于当地天然河砂缺乏,以人工破碎筛分的机制砂为集料,采用P.O 52.5水泥、复掺矿物掺合料、聚羧酸系减水剂和膨胀剂等,以达到工程实际所需的超高强度、自密性和微膨胀特性。

2.2 原材料的选择

原材料的选择具体：①水泥：四川峨胜水泥厂生产的PO。52.5R水泥；②微珠：天津筑成新材料有限公司；③硅灰：成都明凌科技有限公司；④膨胀剂：天津豹鸣HCSAII型高性能混凝土膨胀剂；⑤细集料：工地用机制砂,细度模数为2.68,石粉含量8%；⑥粗集料：峨眉山玄武岩碎石,大石粒径10～16mm,小石粒径5～10mm；⑦外加剂：上海三瑞化学有限公司生产的聚羧酸高性能减水剂。

2.3 混凝土配合比实验及结果分析

通过实验室大量的配合比试验,得出机制砂C100钢管混凝土胶凝材料宜为680～700kg/m3,硅灰掺量10%左右,水胶比0.19左右,砂率宜为40%～41%。根据实验室试验结果对施工配合比进行微调如表1、表2所示。

表1 钢管混凝土配合比

表2 钢管混凝土性能

通过以上对比试验发现,第一组7d强度即可达到混凝土设计强度的95%以上,28d强度超过115Mpa,混凝土工作性能及力学性能优异,完全能够满足本工程所需机制砂C100钢管混凝土的泵送顶升施工及结构承载要求,施工采用表1中第1组配合比。

3 混凝土泵送施工工艺

3.1 灌注方法

官盛渠江大桥采用泵送顶升压注法自拱脚向拱顶压注C100砼,根据对称与均衡加载的原则,即以拱顶为对称线两半跨对称加载,以桥轴线为对称线上下游拱肋同时加载。

3.2 进料管和排浆管布置

单根拱肋钢管两侧拱脚处各设一处进料管,进料管与拱肋钢管轴线夹角小于30°,夹角越小泵送阻力越小,对钢管壁的冲击力亦越小。进料管材质、管径与输送管相同(Φ150mm),进料管设防回流阀门,并与主拱钢管焊接加劲处理。在拱顶处设置Φ100mmX1000mm排浆管。

3.3 泵送清水

清水必须湿润所有的输送泵管。检查输送泵工作情况是否正常、输送管道有无渗漏[2]。

3.4 泵送水泥净浆

清水灌注完毕后,紧接着泵送水泥净浆,主要作用是润滑管道减小混凝土泵送阻力,同时避免影响混凝土塌落度。

3.5 泵送C100混凝土

C100混凝土由罐车输送到4台HBT-80型拖泵料斗后,沿泵送管道进行泵送施工。料斗应装满混凝土,使泵送混凝土的压送顶升连续进行,尽量避免停泵。当混凝土供应不足时,宜降低压送速度,以免中断。混凝土泵送顶升时,应严格遵循两岸对称的要求进行；可通过混凝土产量、泵送量及敲击检查结果和标志部位等来判断,两岸管内混凝土长度差不大于2m。必须随时联系,以保证两岸混凝土顶升速度同步对称。当排浆孔开始排浆时,放慢泵送速度,每泵一下需停一下。停留时人工配合用振动棒在排浆口抽插,使多余的气体和浮浆排出,直至混凝土喷出为止。然后稳压,关闭压注口处截止阀,防止混凝土回流,最后封闭排浆口,完成单根弦管混凝土泵送[3]。

3.6 施工注意事项

由于灌注时间较长、灌注距离及高差较大,为保证灌注顺利进行,最大程度减缓混凝土初凝时间,灌注时间选择在一天中温度较低的时间段,尽量避免阳光照射,尽量使主弦钢管温度与大气温度相同；钢管拱肋安装前一定要派专人对弦杆进行检查及清理,避免因为弦杆内部有杂物引起堵管；混凝土遇水时,极易造成离析,导致堵管,因此泵前用水湿润管道后,再泵送1m3高标号水泥净浆将混凝土与水分开；压注口与拱肋之间的焊接一定要牢固可靠,混凝土泵送时会对此处产生非常大的振动,一旦焊缝松动开裂极易酿成质量事故；拱顶排浆管直径适当小于进料管直径可以有效提高拱顶混凝土密实度。

4 混凝土质量检测

混凝土泵送完成后,收缩趋于稳定,应对混凝土与钢管的密实情况进行检查。检查方法以超声波无损检查为主,锤击敲打为辅。若存在部分脱空现象通过钻孔压水泥浆的办法来填补空隙。

5 结语

官盛渠江大桥全桥共12根弦管全部一次泵送成功,研究设计的钢管混凝土工作性能及力学性能优良,各项性能指标均达到设计要求。工程完工后对弦管内混凝土密实度逐一进行超声波检测,通过检测结果可以看出钢管拱肋内混凝土密实,无脱空现象,其采取的泵送施工工艺是切实可行的。

[1]亢继龙.钢管混凝土拱桥拱肋混凝土顶升灌注工艺[J].山西建筑,2005,31,(9)：105-106.

[2]田培霞,魏星.钢管混凝土拱桥拱肋灌注混凝土的配制与施工[J].公路交通技术,2010(4)：63-66．

[3]严胜红.拱桥常见病害及其加固措施[J].江西建材,2017(6)：174-175.