桥梁工程管内混凝土施工技术分析

摘要 混凝土结构是桥梁工程结构施工的重要形式，规范化的控制混凝土施工技术，能有效保证桥梁结构的稳定性、安全性。桥梁的施工环境较为复杂，整体专业性较强，且具有施工要求高的特点，文章以某工程为例分析了工程重点配合比设计、工艺试验及灌注施工等关键施工技术，包括施工过程中的管内混凝土泵送及灌注质量检测等，旨在为同类施工项目提供一定的数据参考与理论支持。

关键词 桥梁工程；管内混凝土施工；泵送技术

中图分类号 U445.57 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2025）02-0063-03

0引言

随着科技的进步和工程实践的不断积累，桥梁工程管内混凝土施工技术也在不断创新和完善。新型混凝土材料、先进的施工设备及精细化的施工工艺不断涌现，为桥梁工程的建设提供了更加可靠的技术保障。然而，在实际施工中，管内混凝土施工仍然面临诸多挑战和难点，如混凝土材料的选择、配合比的优化、浇筑与振捣工艺的控制等，都需要施工人员具备丰富的经验和精湛的技术。该文旨在对桥梁工程管内混凝土施工技术进行全面的分析和探讨，以期为同类工程提供有益的参考和借鉴。

1 工程概况

该文引用标段沿大桩号方向的主要构筑物为苏坝马边河特大桥、烂泥湾1号大桥、烂泥湾2号大桥、和平寨1号隧道、和平寨2号隧道、越胜村大桥、碑坪村大桥，其余为结构物区间路基。主桥净跨径为350 m，矢跨比为1/4.2，拱轴系数为2.1。主拱采用等截面悬链线无铰拱。拱圈采用两拱肋，两拱肋间以横联连接，每拱肋为单箱双室截面，横向采用外形等宽8 m，纵向采用外形等高5.8 m，拱圈标准段顶、底板厚0.4 m，腹板厚0.3 m，拱脚位置设置2 m长的实心段和2 m长的过渡段；过渡段至第一根立柱间设两个渐变段，拱圈顶、底板厚度分两次渐变，分别由0.8 m渐变至0.6 m，再渐变至0.4 m，渐变段长度均为4.5 m；边腹板厚度由0.55 m一次渐变至0.3 m，渐变段长度为4.5 m。沿拱圈中轴线设置Φ8 cm的通风孔，且贯通边、中腹板，每隔板间布置三道通风孔（双隔板位置布置一道）。拱肋主弦管需灌注C120混凝土，单根上弦管长度为41.146 m，左右幅合计6根上弦管；单根下弦管长度为402.98 m，左右幅合计6根下弦管。C120混凝土设计总方量为852 m3。

2 配合比设计

管内灌注的C120自密实混凝土为超高标号混凝土，对施工中的混凝土制备要求较高，工作性能要求如下：坍落度为240～280 mm，扩展度为680 mm，扩展时间T500（s）为5～20 s，初凝时间12～18 h，终凝时间14～20 h，28 d的配置强度为132 MPa，轴心抗压强度为72.3 MPa，劈裂抗拉强度为3.22 MPa，弹性模量为4.1×104 MPa，体积稳定性（密闭环境自由膨胀率）为2×10-4～6×10-4。混凝土理论配合比如表1所示：

3 工艺试验

为达到试验目的，试验研究的具体内容如下：

（1）在研究混凝土灌注过程中，根据各阶段混凝土的工作性能、泵送性能变化情况及影响因素，通过测试对比混凝土在入泵管前、入钢管前、出钢管后的混凝土各项性能指标，研究管内混凝土的性能变化规律。测试的主要对比量化指标如下[1]：坍落度、扩展度、保坍时间、黏度、含气量、收缩率、抗压强度、温度。

（2）通过此次试验，测试采集管内混凝土的泵送压力数据，研究高流动性混凝土在φ150 mm泵管和大直径钢管的沿程阻力规律和影响因素。

（3）通过试验采集管内混凝土的动态运动视频，研究管内混凝土的运动规律。

（4）研究管内混凝土的灌注密实度，通过试验过程的材料取样，测试混凝土试件的收缩率，以及灌注完成后，开展试验钢管内的混凝土脱空超声波检测，检验管内混凝土的补偿收缩性能。

4 管内混凝土灌注施工

4.1 施工准备

平整场地后进行混凝土泵送布置，具体内容见表2所示：

进浆管采用φ150×6 mm钢管，进浆管应与混凝土输送泵管相匹配，进出浆管与主管焊接，要求进浆管伸入主管内10 cm；进出口布置时，应避开节点位置。上弦管进浆口设置在弦管上部，距离拱座面1 m；下弦管进浆口设置在弦管侧面，距离拱座面1 m。

出浆管采用φ150×6 mm钢管，拱顶中心点位置设置出浆口，出浆口钢管应设置透明软管将溢出的混凝土收集，避免混凝土漫流。

4.2 混凝土拌和及运输

拌制混凝土时，每盘料净搅拌时间不得少于2 min，混凝土坍落度符合配合比要求。拌制混凝土期间，每一工作班应至少测定砂、石含水率两次，遇雨天则增加测定次数；应及时根据砂、石含水率调整搅拌所用砂、石和水的用量，使混凝土配合比、水灰比符合设计要求；所用骨料宜分级堆放，并按级配需要分级计量，使骨料级配合格，保持混凝土拌和物应有的和易性及均匀性。在拌和掺有掺和料（如粉煤灰等）的混凝土时，宜先以部分水、水泥及掺合料在机内拌和后，再加入砂、石及剩余水，并适当延长拌和时间[2]。

4.3 混凝土的泵送

（1）泵送顺序

管内混凝土灌注采取两岸对称、一级到顶的方式进行浇筑，严格按照图纸要求的顺序进行，以左幅为例：中下弦管内灌混凝土—中上弦管内灌混凝土—内侧下弦管内灌混凝土—外侧下弦管内灌混凝土—内侧上弦管内灌混凝土—外侧上弦管内灌混凝土[3]。全桥单幅拱肋分6次对称灌注，在前一次混凝土灌注完毕、下一次混凝土开始灌注时，要求己灌管内的混凝土强度应达到设计强度的100%后方可进行，如图1所示：

（2）泵送时间。根据泵送长度计算出每级混凝土的泵送方量及施工时间，以提前掌握大致泵送的施工过程。考虑中途监控数据采集的临时停泵等时间，单根弦管泵送施工时间约3 h。详见表3和表4所示：

（3）施工步骤

步骤一：准备工作。在拱肋设计位置上开设进浆口、出浆口、排渣孔、振捣孔，并焊接灌注管（含闸阀），管口开孔开成30°坡口，焊缝高度不小于8 mm，确保焊接稳固。拱顶布置出浆管、输送管。

步骤二：清洗钢管内壁。首先清洗拱脚预浇筑段，安装高扬程抽水机，抽水机出水口与拱顶出浆管对接；然后进行抽水作业，将大量清水从拱顶注入主钢管内部，冲洗钢管内壁，水流携带铁锈及其他杂物通过拱脚开设的排渣孔排出，直到排渣孔处的水流清澈无杂物带出后停止抽水；最后用塑料软管吸出管内拱脚预埋段内的残余水，使用电焊封闭排渣孔。

步骤三：进浆口以下（拱脚处）钢管混凝土浇筑。泵送砂浆润滑输送管道，砂浆泵完后，使用卡箍连接输送管与灌浆管。进浆口以下段的钢管长度为2～3 m，每根管浇筑方量约0.4～0.6 m³。灌注管无法伸入该段钢管底部，故需采用人工振捣密实。在钢管上开设φ150 mm的振捣（兼排气）孔，输送泵泵入混凝土后，将振捣棒伸入混凝土进行振捣密实。在浇筑过程中，还可通过振捣孔观测混凝土面高度，混凝土面到达振捣口时应暂停泵送混凝土，使用电焊封闭振捣排气孔[4]。

步骤四：泵送管内混凝土。进浆口以下段的混凝土浇筑完成，并封闭振捣孔后，泵入1 m³的砂浆（与C120高性能混凝土相同的配合比）作为钢管内壁的润滑剂，并减少混凝土上升过程中的浆体损失，增加混凝土在拱肋管内的流动性。随后泵入C120高性能混凝土，当混凝土（含砂浆）液面到达拱顶时，将进入拱顶排浆管并流出，继续泵送混凝土直至含有大量粗骨料的混凝土从拱顶排浆管流出时暂停泵机。静置10 min，当排浆管内混凝土面没有气泡排出且不再下降时，关闭进浆口闸阀和泵机，完成钢管的混凝土浇筑[5]。混凝土泵送时间为早上7时～9时或晚上8时～10时。避免温度较高时进行C120混凝土的拌和运输和泵送作业。晚上泵送时，可提前采用拱肋上布置的水管对钢管进行洒水降温。

5 质量检测

钢管混凝土灌注完毕、硬化后，应进行管内密实性检测，可以采用人工敲击法[6]、超声波检测法[7]、钻芯取样法等三种方式，保证其脱空率不大于1.2%（脱空面积与全截面积的比值）。

人工敲击法检测管内混凝土达到设计强度后，项目质检人员采用钢锤进行全面敲击检测。检测时，要求沿纵向敲击点之间的距离不得超过40 cm。检测回音沉哑，说明钢管内混凝土填充饱满，混凝土与钢管壁结合紧密；检测回音清脆，则可能是混凝土与钢管壁存在脱空现象，此时需要做出标记以便进一步检查。

超声波检测间距应按不超过80 cm进行控制，并检测径向截面。超声波检测时，对人工敲击法检测结果有疑问的断面可加密检测，且检测间距不超过10 cm。

钻芯取样法在检测混凝土内部质量时，会造成管内混凝土的局部损伤，从而影响结构受力，故不适用于大量采用此法检测，采用此种方式应用于人工敲击及超声波两种检测方法均无法判断结果的部位。在钻取直径为φ5 mm的孔后，利用高压空气吹除孔内尘渣，直接观测管内混凝土是否有脱空情况[8]。

6 脱空处理

管内混凝土检查完毕，对于脱空率大于1.2%（脱空面积/截面面积）的脱空部分进行压浆处理。压浆采用的浆体为水泥复合材料，采用自制压浆桶和小型空压机进行压浆。压浆后再用人工敲击法进行检查，直到确保密实为止。同时，应确保压浆后的压浆孔补焊牢固，并打磨光滑。

7 灌注孔修复

修复钢管壁上的各进浆孔、出浆孔、排渣孔等，在混凝土达到设计强度后，对其进行补焊牢固[9]。对于进浆管和出浆管，应用氧炔焰将其割除，割除时火焰切割位置应高于弦管外壁至少1 cm，再用砂轮打磨至弦管表面平齐，目的是防止火焰烧坏管内混凝土。在进浆口和冒浆口处，应将混凝土凿去一定深度，再用同材质同厚度的钢板封补孔洞。

8 结论

在施工过程中，必须严格控制混凝土材料的选取、配合比的设计及浇筑与振捣等关键环节，以保证混凝土达到设计要求的强度、耐久性和抗裂性。温度、湿度及管内环境的清洁度等因素，对混凝土施工质量具有显著影响。在施工中，需要密切关注这些因素的变化，并采取相应的措施进行调控，通过不断优化施工工艺、提高施工人员技能水平，以及积极应用新型材料和技术，可以进一步提升桥梁工程管内混凝土施工的技术水平。

参考文献

[1]彭传庚，周翔，郑翔.金钗红水河特大桥管内混凝土灌注施工技术[J].西部交通科技， 2023（3）：141-144.

[2]付柳源，周弟松，马文辉.沙尾左江特大桥管内混凝土灌注施工技术[J].西部交通科技， 2021（11）：124-128.

[3]姜忠凯.道路桥梁工程中沥青混凝土施工技术研究[J].交通世界， 2024（10）：95-97.

[4]刘智君.城市桥梁工程施工质量的保障措施研究[J].城市建设理论研究（电子版）， 2024（1）：217-219.

[5]唐凌.高性能混凝土技术在公路桥梁工程施工中的应用研究[J].居业， 2023（11）：10-12.

[6]龚文辉，张跃红.桥梁工程施工中钢纤维混凝土技术的应用研究[J].运输经理世界， 2023（29）：79-81.

[7]赵一飞.桥梁混凝土施工技术与裂缝预防措施[J].黑龙江交通科技， 2023（9）：120-122.

[8]李东鹏.桥梁工程大体积混凝土施工质量控制要点[J].城市建设理论研究（电子版）， 2023（22）：129-131.

[9]刘慧.混凝土施工技术在桥梁工程中的应用分析[J].四川水泥， 2023（6）：232-234.