金鸡河辅道桥系杆拱桥钢管拱肋泵送混凝土施工技术

苏俊根

(运城市龙泰路桥有限公司，山西运城 044000)

1 工程概况

金鸡河辅道桥主桥为下承式钢管混凝土系杆拱桥。主桥分上下行两幅桥梁。单幅桥宽15.5 m，跨径为92.4 m，计算跨径L=90 m。

主桥基础为1 500灌注桩，桩身混凝土强度等级为C30水下;钢筋笼主筋Φ25，Φ16，加强筋Φ12，螺旋箍筋8，桩长75 m，共16根，主桥共有2个桥墩，其中7号墩在现状河道中。

主桥上部结构主要有:钢管拱肋2片，风撑6道，拱脚4处，系杆2根，端横梁2根，中横梁15根，吊杆锚固30套。拱肋为哑铃形钢管，每片的总重量为59.9 t，上下钢管直径为900 mm，腹部宽度为450 mm，高度为521 mm，壁厚为14 mm，拱肋高为2 200 mm，宽为900 mm，拱肋一般构造见图1;系杆采用箱型断面，高为2 200 mm，宽为1 500 mm。端横梁为箱型断面，高为2 040 mm，宽度为2 100 mm。中横梁为“T”型断面，高为1 650 mm，宽度为1 100 mm。

图1 拱肋一般构造图

2 混凝土泵送浇筑顺序

浇筑顺序:1)浇筑下钢管;2)浇筑腹腔;3)浇筑上钢管。

3 施工准备

3.1 灌注孔安设

灌注孔采用125 mm，与混凝土输送管等直径，注浆管进入弦管内5 cm～10 cm，注浆管与弦杆焊缝质量等级等同钢管拱主体。混凝土输送管与压浆管法兰盘连接，并设止浆阀(对于矢高超过30 m的为防止从拱脚处不能一次浇筑到拱顶，在1/2高度处对称再各增设一个浇筑口作为备用)。每道拱肋上共布置压浆孔两处，开孔位置应设置在接近拱脚混凝土界面50 cm范围之内，具体见图2。若开孔位置过高，在进行水泥浆润管时，开孔位置以下为水泥砂浆，不能满足管内混凝土要求。

3.2 输送泵的布设

根据钢管混凝土对称灌注的原则，南北侧钢管拱肋从拱脚两侧同时灌注。同时在拱肋上对称布设两组输送管，每个拱脚各布置一台输送泵，现场多设一台泵车作为备用。

图2 灌注孔安设示意图

3.3 混凝土泵的选择和要求

混凝土输送泵采用地泵输送，泵送要求:单侧最大灌注量约为30 m3，每片拱肋单根计划在2 h内完成泵送。保证每小时供应不少于20 m3混凝土。输送泵的系统泵压控制在8 MPa左右，泵送高度:本桥施工最大泵送高度按30 m考虑。泵送水平距离100 m。输送泵管径采用125 mm。

3.4 混凝土运输车

为了保证拱肋混凝土灌注工作连续进行，应配置适当数量的运输车，其配备数量应根据混凝土运输距离，搅拌车混凝土容量以及泵送顶升时间等因素确定，根据现场施工条件做具体的安排布置。

3.5 拱肋混凝土

拱肋内填充混凝土为C40微膨胀混凝土，根据《公路桥涵施工技术规范》中有关规定，灌注混凝土要求具有低含气量，大流动性，收缩补偿，延后初凝和早强的性能。

要求:

1)初凝时间:≥8 h，终凝时间:≤12 h。

2)混凝土浇筑坍落度:18 cm～22 cm，坍落度损失4 h时不大于6 cm。

3)混凝土限制膨胀率:28 d，0.002g～0.006g。混凝土和易性，可泵性良好，无泌水现象。

4)混凝土配置强度应比设计强度提高10%～15%。

混凝土还需具有早强性能(3 d强度达30%，7 d强度达70%，10 d强度大于85%)。

4 钢管拱混凝土泵送施工

1)每次混凝土泵送前要对所有设备和部件进行检查并试运行。确保泵送过程中，设备运行良好，泵送混凝土时不间断进行。

泵送时先泵送南侧和北侧拱肋下钢管，单根钢管两端对称泵送，且混凝土泵送速度应基本相同(实际操作时总指挥和每个泵车操作员之间采用对讲机联系)混凝土顶面高差不能超过3 m，接近拱顶时，混凝土顶升面高差不能超过1 m，以确保拱肋的纵向稳定，混凝土泵送应连续进行，如有间歇，间歇时间不得超过混凝土初凝时间。对左右两侧(或称南北侧)下钢管亦应同时对称泵送混凝土，保证两根下钢管泵送进度一致。

腹腔内及上钢管也按此顺序和要求泵送混凝土。

2)输送管道布设时，尽量减少弯管数量，管道固定牢固，接头紧密，不漏浆，不漏气，减少泵送压力损失。

3)泵送混凝土前先泵入素水泥砂浆清洗及湿润管道，再泵送混凝土。

4)混凝土应连续供应，当混凝土出现间断，应留一车混凝土，每5 min泵送一次，直到下车混凝土运来。输送泵料斗必须有足够的混凝土，防止无混凝土空泵而泵入空气到钢管中，引起堵管，或引起混凝土内出现空洞，影响混凝土质量，或因压缩空气产生高压造成钢管壁破裂。

5)当拱顶增压管喷出水泥浆时，应停止灌注混凝土，稳压5 min，然后适当加大压力，再次灌注拱肋混凝土，让混凝土从冒浆孔中缓缓流出，如此反复几次，待排气管内流出的混凝土浓度与泵送混凝土浓度相同时即可停止灌注。注意冒浆过程中伴随着气体排出会产生水泥浆溅射，拱顶观察的人员应在冒浆孔2 m之外，下方应设警戒范围不得有人。

6)钢管拱内混凝土强度达到50%后，即可拆除钢管拱肋上的灌注管、排气管，所有的孔都应用原切割下来的钢板焊接封闭。

7)待拱肋混凝土强度均达到设计强度的85%后，检查拱肋混凝土是否密实。管内混凝土的浇灌质量，可用敲击钢管的方法进行初步检查，对有异常者，可用超声波进一步检测。同时做好混凝土试块，分别做3 d，7 d，10 d，28 d试块，以28 d强度报告为准。对不密实的部位，应采用钻孔压浆法进行补强，然后将钻孔补焊封闭。

5 现场检查及试验准备

管口抱箍是否紧固;水平管道支撑是否稳定牢固，竖线管道抱箍是否稳定;拱肋注浆口管道焊接检查，截止阀安装情况;泵送压力不得超过8 MPa;两边顶升混凝土时，第一车混凝土开始完成时间应记录，泵送时应对称同步，顶升过程中随时观察泵管的受力情况，稳定情况，温度变化，以弯管处，接头处为重点检查对象。

检查的工具和防护用品:紧固的扳手;防止漏浆包裹的材料;预备抱箍存放的位置;护目镜;预备管道。

第一车混凝土到场后进行工作性试验，试验工具要提前准备到位，1 m×1 m钢板一张，试模准备:标准养护4组，同条件养护的3 d，7 d，10 d，28 d 各3 组，共16 组。

6 现场常见的质量原因分析和处理措施

6.1 管内混凝土不密实，存在空洞和气泡

原因分析:

1)泵送速度过快，产生的气泡来不及释放，以至于依附在管壁上或混凝土内;

2)坍落度较小，根据实践经验泵送混凝土坍落度在13 cm以上时都可以顺利泵送，对于钢管自密实混凝土坍落度在13 cm～15 cm时，在一定泵送速度下易形成气泡，造成混凝土不密实。

处理措施:

1)事前预控:应安排责任心强有经验的施工管理人员在现场督导，控制泵送速度在允许范围之内。若坍落度较小时可在钢管外壁上安装附着式振捣器稍加振动。

2)事后处理:浇筑完成后，采用锤击和超声波等方法进行检测，标出存在空洞的部位，压注水泥浆处理。

6.2 堵管，爆管

原因分析:

1)浇筑时间过长，管内混凝土已超过初凝时间或坍落度过小或输送泵内存在气体;

2)泵车操作人员玩忽职守未随时观察压力表数据，泵速过快压力过大造成爆管。

处理措施:

1)在施工前对泵车操作人员进行思想教育和安全培训;

2)对工作性不符合要求的混凝土必须退回;

3)保证混凝土的连续供应，间隙时间不得超过15 min，受料斗应具有足够的混凝土，防止吸入空气产生阻塞;

4)确因泵送压力过大不能进行时，应该在混凝土界面以上50 cm左右重新开孔注入。有备用压注口时，应提前布设好输送管道，以作为应急措施;

5)施工前请专业单位在管壁上贴应力片，随时监测施工过程中应力变化情况，防止爆管。

7 结语

在公路桥梁系杆拱的施工中，施工人员对混凝土配合比，施工机械，施工细节，质量检验，问题处理进行了详细的探索和完善，有效解决系杆拱施工管内混凝土不密实，存在空洞和气泡以及堵管，爆管等现象，从而使系杆拱的施工质量得到有效提升。