大跨径钢管系杆拱桥混凝土压注技术要点.pdf

浙江 建 筑 ， 第 3 2卷 ， 第 5期 ， 2 0 1 5年 5月 Z h e j i a n g C o n s t r u c t i o n，Vo 1 3 2，No 5，Ma y 2 01 5 大跨径钢 管 系杆 拱桥 混凝土压注技术要点 T e c h n ic a l Es s e n t i a l o f Co n c r e t e Pu mp i n g f o r t h e S t e e l Pip e o f L a r g e Sp a n B a r Ar c h Br i d g e 孙会 兰 S UN Hu i l a n ( 中铁十六局集 团第三工程有限公司 ， 浙江 湖州 3 1 3 0 0 0 ) 摘要 ： 结合湖 州申苏浙 皖至申嘉湖高速公路 连接线东环互通 2 、 3号桥主桥钢管混凝土压注设 计要求 ， 提 出了大跨 径拱肋混 凝 土灌注施 工设 备的选 择、 泵送混凝 土性 能指标 的试验及 控制 ， 给出了钢管混凝 土压注工艺 的施工 流程 ， 重点 阐述 了工艺 设备 的 布置 及沿 钢管拱肋铺设施 工降温用的水 管道 布设 等施 工工 艺关键技 术。 关键 词： 系杆拱 ； 钢管混凝 土； 压 注； 施 工工艺 中图分类号 ： T U 7 5 5 9 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 83 7 0 7 ( 2 0 1 5 ) 0 5 0 0 3 1 0 5 1 工 程 概 况 东环 互 通 2号 桥 主 桥 系杆 拱 施 工 段 为 6 #7 # 墩跨 越 长 湖 申 级 航 道 之 间 ， 3号 桥 主桥 系 杆 拱 施 工段为 9 #1 0 # 墩 之间， 跨越长 湖申 级航道 。为 保证 航道 畅通 ， 根 据 现场 实际 情况 、 吊装能力 及 尽可 能减 少对 长 湖 申航 道 的影 响 ， 采 用 “ 先梁 后 拱 ” 的方 法施 工 。梁 部施 工支 架搭 设完 成后 且 通航保 障 措施 落实到位后基本能满足航道通航相关要求 ， 施工风 险及 对航 道 影响 较 小 ， 并 且 通 常 系 杆 的 预应 力 要 按 照 中横 梁 、 钢管 拱对 系杆 的加 载次 序分 批进 行 张拉 ， 以平 衡 钢管 拱 的水 平 推 力 ， 系 杆 同钢 管 拱通 过 吊杆 施 工形 成柔 性受 力体 系后 ， 拆 除 系杆支 架 ， 将 中横梁 的荷载加载于系杆 ， 形成整桥受力体系， 再进行桥面 板施 工及 桥 面 系施 工 。 湖 州 申苏浙 皖 至 申嘉湖 高 速公 路 连接 线 2 、 3号 桥 主桥为钢管 混 凝 土拱 结构 ， 采 用 刚性 拱设 计 ， 计 算 跨径 1 0 0 m， 拱轴线 为 二次 抛物 线 Y= ( L ) L ， ， 矢跨 比 1 5 ， 矢 高 2 0 m。拱 肋 采 用 哑铃 型钢 管 混 凝 土 ， 截 面高 2 6 0 0 m m， 每个钢 管外径 1 1 0 0 mm， 钢管 及 腹板 壁厚 1 6 m m， 内充 C 5 0微膨 胀 混 凝 土 ， 拱 脚 段设 计 劲 性骨 架 ， 结 构见 图 1 、 图 2 。2 、 3号桥 拱肋 内 C 5 0 微 膨胀 混凝 土 总共 7 9 1 2 1T I ( 单 座 桥 3 9 5 6 I n ) ， 单 根弦 管 内 混 凝 土 7 8 4 m ， 单 拱 缀 板 内 混 凝 土 4 0 9 m 。拱肋 内混凝 土采 用泵 送顶 升压 注法 浇 筑 。 施工时采用大功率混凝土泵 ， 泵灌入 口设在灌注段 根部 ， 以连 续顶 推 方 式 泵 送 到 拱顶 。根 据设 计 图纸 要求 ， 灌 注顺 序为 ： 下 管 一 上 管一 腹 腔 ， 在前 一 环 混 凝土 达到 9 0 强 度 ， 并 且龄 期达 到 5 d后 ， 灌 注 后一 环混凝 土 。 2设备选型和混凝 土技 术性 能指标 2 1 混 凝 土输送 泵 选择 本工 程 拟 选 用 HB T 6 0 1 6 1 1 0 S ， 最 大 输 送 量 6 7 r l l h ， 最大泵 送 混凝 土 压 力 1 6 MP a ， 最 大理 论输 送 距离 垂直 3 2 0 i n ， 水 平 1 3 8 0 m。根 据 桥 梁施 工 百 问 结合 现 场 实 际 ， 选 择 混 凝 土 输 送 泵 需 满 足 以 下 要求 ： ( 1 ) 混凝土输送泵质量可靠 ， 能连续作业 ， 保证 混凝 土不 间 断顶 升 ； ( 2 ) 输 送 泵 扬 程 应 大 于 1 5倍 灌 注 拱 顶 面 高 度 ， 本桥 拱顶 距地 面 高度在 3 0 1T I 内满 足要 求 ； 收稿 日期 ： 2 0 1 5 0 3 2 3 作者简介 ： 孙会 兰( 1 9 7 8 一 )， 女 ， 浙 江湖州人 ， 工 程师 ， 从事铁路 、 公路 、 市政 以及其他工程 的施工管理工作 。 第 5期 孙会兰： 大跨径钢管系杆拱桥混凝土压注技术要点 3 3 1 质量 比 2 以水 泥为基数比例 3 原 材料规格 6 3 3 1 0 7 8 1 6 7 5 2 1 6 8 2 8 7 0 4 4 O 1 4 52 0 mm 长江砂 为 区中 饮用水 粉 煤 灰 等 级 ： 连续级配 砂 MX=2 6 8 级 ； 矿粉级别 $ 9 5 4 2 01l Z WL I 型 高性 能膨 胀剂 4 3 2 0 O1 1 高性能减水剂 设 计 坍落 度 定为 2 0 0 2 5 0 m m， 初 凝 时 间 1 0 h ， 终凝 时 间 l 2 5 h 。 混 凝 土 按 计 算 配 比采 用 机 械 搅 拌 ， 当 胶材 总 量 = 0 3 2时 ， 测 其 拌 和 物坍 落度 为 2 4 0 m m， 扩 展度 为 6 0 0 m m， 含 砂情 况 为 中 ， 粘 聚性 良 好、 保水性无 ； 当 胶材总量 =0 3 4时， 拌合 物坍 落度 为 2 3 0 mm， 扩 展 度 为 5 5 0 m m， 含砂 情 况 为 中 ， 粘 聚性 良好 、 保 水 性 无 ； 当 胶 材 总 量 =0 3 6时 ， 拌 合物 坍 落度 为 2 4 0 m m， 扩展 度 为 6 0 0 mm， 含 砂 情 况为多 ， 粘聚性 良好、 保水性无 。同时要满 足 公路 桥涵施工技术规范 ( J T G T F 5 0 2 0 1 1 ) 第 6 1 5 中关 于 高性 能 混凝 土水 泥与 混合 材料 的总量不 宜 大 于 5 3 0 k g m 的规 范要 求 。 3 拱 肋 混 凝 土压 注 工 艺 3 1 施 工 工 艺 流 程 工 艺 流 程 为 ： 施 工 准备 一 安 设 压 注头 、 闸 阀 、 拱 脚排水孔一清洗管 内污物、 润湿 内壁 ( 水 泵从最高 点 的 出浆 管处 灌水 ) 一 管 内水 灌 满 后 开启 压 注 孔 处 闸 阀排 水 、 拱 脚排 水孔 打开 排水 一 封闭 排水 孔 、 连接 好 闸阀处 泵管 一压 注 管 内混凝 土一 出浆孑 L 排 出混凝 土一 从 拱 顶 排 气 ( 浆 ) 孔 振 捣 混 凝 土 一 关 闭 压 注 口 处 闸阀一 拆 除 闸阀完 成压 注一 待拱 肋 内混凝 土 强度 达到设 计 的 5 0 后 ， 将 封顶 板 按 设 计 要 求 进 行 补焊 。 3 2设 备布 置 3 2 1 泵 机 布置 在两 侧 拱 脚 附 近各 设 置 1台 ， 共 3台 混凝 土输 送泵 ， 其 中 l台备用 。泵机距拱脚水平距 离约 1 0 1 5 m。两 片拱 肋 分 开 灌 注 ， 在 前 一 拱 肋 内混 凝 土初 凝前 完成 后 一 片拱肋 混凝 土 灌注 。 3 2 2泵送 管道 布 置 混凝土经 过泵 送管 道顶 升至 待灌 钢 管拱 内。 两侧 自泵机至待灌钢管拱 混凝土入 口间各 需配置 两 套混 凝 土 泵 送 管 道 ， 每 条 管 路 在 入 仓 口 附 近 各 设 置一 个 防 回流 装 置 ， 以 便 于 处 理 管 路 堵 塞 ， 防止 混凝 土 回 流 ， 并 根 据 施 工 需 要 配 齐 各 种 型 号 的 弯 管 接 头 。每 次 压 注 混 凝 土 前 ， 将 两 条 管 路 一 次 铺 设完毕 ， 并与泵机和入 口泵管分别试拼接 ， 之后用 23 t 倒 链 ( 每 条 管 路 各 45台 ) 固定 ， 以减 少 中 间接 管 时 间 。所 有 泵 管 进 行 水 密 性 试 验 ， 发 现 问 题 提 前 处 理 。 3 2 3水管 路布 置 为保证 钢 管拱 泵送 混凝 土施 工时 的养 护降 温用 水 ， 沿 钢管 拱肋铺 设 施工 用水 管道 。 3 3施 工前 准备 施 工 前要 组织 所有 参加 施工 的人 员进 行全 面 的 技 术交 底 ， 做 到 人 人 心 中有 数 ， 并 有 详 细 的 交 底 记 录 。组 织 有关 人员 进 行 混 凝 土 泵 管 的接 拆 训 练 ， 保 证在 施工 中每 个接 口的拆 装 在 规 定 的 时 间 内完 成 。 按试 验室 要求 备齐 所 有 原 材 料 ， 各 种 原 材料 的抽 检 技术资料必须准备齐全 、 准确， 并得到有关人员和监 理工 程师 的签 字确 认 。钢管 拱泵 送微 膨胀 混凝 土 配 合 比必须 提前 交 总工程 师 和监 理工程 师签 认 。钢管 拱泵 送混 凝 土前要 有 详 细 的拱 肋 线 型 测量 资 料 ， 并 在拱 脚 、 1 4 L 、 1 2 L等 位 置 做 好 测 量 标 记 ， 以便 在 泵送 混凝 土 过程 中监测 拱肋 线 型 的变化 。在 每次 泵 送混凝土前 ， 必须对所有用于施工 的机械设备进行 全 面检查 、 维 修 、 保 养 ， 确 保各 种 机 械 设 备 运 转 状 况 良好 。用 于施工 的各 种计 量 器具 必须 经 具有 资质 的 单位进行标定和校正 ， 保证其精度。拱上脚手架、 安 全网等安全设施必须全部到位， 并保证牢固可靠。分 项工程开工报告必须经过监理工程师 的签字确认。 必须 配备足够 的混 凝 土 密实 度检 查仪 器 及设 备 。为 便于判 断两侧 顶 面标 高， 可 于拱肋 顶面 沿轴 线每 2 0 m 作 标记 。 3 3 1压注 孔设 置 在离拱脚 11 5 m处设置主压注孔 ， 第二进料 。 P 第 5期 孙会兰： 大跨径钢管系杆拱桥混凝土压注技术要点 3 5 N2 闸阀 闸阀组装 示意图 图 6截 止 阀 ( 闸 阀 ) 构 造 图 图 7压 浆管道连接实体 图 3 4 压 注 施 工 ( 1 ) 钢管混凝 土压注前 清洗管 内污物 ， 湿 润管道 ， 压注首盘水 泥砂 浆。续 压 混凝 土 ， 随时跟 踪混 凝 土顶 压情况 、 拱肋 变 形情况 、 人料情 况 ， 以控制 两 拱脚 混凝 土泵送速度 。泵送 时 ， 要求两 拱脚 混凝 土泵 送速 度协 调一致 ， 尽量对称顶 升 ， 两侧顶升垂直高度不超过 2 m。 ( 2 ) 跟 踪 监 测 混 凝 土 顶 升 面 的 专 人 上 岗就 位 ， 随时检 测混 凝 土顶 升 面的位 置 。并 注意 与现 场施 工 指挥 保 持联 系 ， 以保 证 两岸 拱 肋 的混 凝 土 施 工 基 本 保 持 同步 。 ( 3 ) 管 内混 凝 土 的压 注 应连 续 进 行 ， 不 得 中断 。 为保证混凝土的连续压注 ， 需将拌合好 的混凝土通 过每侧 2台混凝土输送车先储存起来后即可开始压 注 ； 另外 通 过 调节输 送 泵 的压 注速度 ， 来 保 障混凝 土 的压 注连 续 。在顶 升 最 后 一 车 混 凝 土 时 ， 两 岸 的输 送泵 同 时放慢 压送 速 度 ， 防 止 由 于两 岸 混 凝 土 顶 升 面 的高差 压 力 冲开拱 顶隔板 而 导致 混凝 土发 生倒 流 现象 。压 注 时直 至 出浆 孔 排 出合 格 的混凝 土 为 止 ， 完成后关闭设于压注孔 口的倒流截止阀( 闸阀) 。 ( 4 ) t 昆 凝 土 压 注 到拱 顶 ， 待 流 出混 凝 土一 定 时 间 后 ( 不 小 于 l 0 s ) ， 停 止 泵送 。停 顿 35 mi n进 行 排气 ， 反 复 2 3次 ， 用 振 捣 棒插 入 排 气 孔 对 拱 顶 混 凝 土进行 振 捣 ， 以保 证 灌 注质 量 。 利用 混 凝 土 截 止 阀对压 注管 封 闭 ， 完 成压 注过 程 。 ( 5 ) 采 用 高压 水枪 及 时 把被 混 凝 土 污染 的拱 肋 等 构件 表面 冲洗 干净 。 ( 6 ) 混 凝 土 现 场 养 护 试 件 强 度 达 到 2 5 MP a 后 ， 方 可拆 除 出浆 管 、 压 注管 。 ( 7 ) 混凝土压 注完成后， 采用 布置在拱顶 两侧 的水管 ( 水管 开 小孑 L ) ， 从 拱 顶 往两 端 注 水进 行 降 温 养 护 。 ( 8 ) 选择 拱 脚 、 拱 顶 控 制 截 面作 为 主拱 温 度 测 试 对象 ， 布 置温 度测 点 。 4主要操作要点 J ( 1 ) 各 组成 材 料 必 须 计 量 准 确 ， 外 加 剂 拌 制 均 匀 ， 每 盘净 搅拌 时 间不 得少 于 1 5 m i n 。 ( 2 ) 混凝土拌制时 ， 试验室设专人值班， 并 随时 根据骨料实际含水量等施工条件的变化适度调整施 工 配合 比。 ( 下转 第 3 9页 ) 第 5期 洪人杰等： 南通政务中心北侧停车综合楼项目绿色施工策划 立 用 电节 电统 计 台账 ， 提 高节 电率 。 ( 2 ) 选 择 功 率 与 负 荷 相 匹 配 的 施 工 机 械 设 备 ， 使 其 达到 最 大能 效 比 。本 工 程 2层结 构平 面 以上 为 预制 装配 式 混凝 土 结构 ， P C构 件重 量 较 大 ， P C构 件 吊装量较大 ， 经多轮方案选型论证 ， 拟考虑布置 1台 S T T 5 5 3塔 吊( 高 区 ) 和 1台 S T T 2 9 3塔 吊 ( 低 区 ) ， 在 P c构件 吊装过 程 中 ， 拟 考 虑 叠合 板 、 叠 合 梁 分 别 采 用 “ 串 吊 ”的 施 工 方 法 ， 以 提 高 吊 装 的 效 率 ， 节 省 能 耗 。 ( 3 ) 现 场 临时设 施 采 用 节 能 型热 工 性 能 达标 的 复 合轻 质 墙体 材料 ， 门窗 密封 保温 隔热 性 能好 ， 所有 临设顶 棚 全部 吊顶 ， 降低 能耗 。 ( 4 ) 施 工 、 生 活 区照 明采 用 高 效 光 源 和节 能 灯 具 ， 节 能 照 明灯具 配 置率 达 1 0 0 。 ( 5 ) 临 时用 电线路 优 化 设 计 ， 合 理 布置 ， 减 小 材 料 用量 和线 损 。 4 结 语 本工程本着质量创优 、 安全文明的创建前提下 ， 认 真 践行 与探 索 绿 色施 工 的管 理 实 践 ， 通 过科 学 管 理 和技术 革新 ， 最 大 限 度 地 节 约 资源 和 减 小 对环 境 的负面影 响 ， 逐 步 实 现 “ 四节 一 环 保 ” ， 实 现 经 济 效 益 、 社 会效 益 和 环境 效 益 的统 一 。本 工 程 的 定位 为 “ 全 国建 筑业 绿 色施工 示 范 工程 ”， 绿 色施 工 的理 念 贯 穿整个 施 工过 程 ， 各 相 关工序 联 动考虑 ， 通 过全 员 参 与真 正达 到节 能 减 排 效 果 ， 实 现施 工 活 动 与 环 境 和 谐友 好 。 ( 上接 第 3 5页 ) ( 3 ) 开始 泵送 时 ， 泵 机 处 于低 速 压 送 状 态 ， 并 应 注 意观察 泵 的压 力 和 各 部 件 工 作 台 情 况 ， 待 压 送 顺 利后 ， 方 可 提高 到正 常 压送 速度 。 ( 4 ) 泵送 混 凝 土 的压 送 顶 升 须 连 续 进 行 ， 尽 量 避 免停 泵 ， 如 有 混 凝 土 供 应 不 足 时 ， 宜 降低 压 送 速 度 ， 以免 中断 。 ( 5 ) 当混凝 土 压送 困难 、 泵 压 升 高 、 管 路 产生 振 动 时 ， 不 可 勉强 压 送 ， 须 对 管 路 进 行 检 查 ， 并 放 慢 压 送 速度 或使 泵 反转 ， 以防止 堵 塞 。 ( 6 ) 当输送 管 被堵 塞 时 ， 可 用 槌 击 管路 ， 找 出堵 塞管段 ， 关闭 回流装置 ， 排除故障。重新压送时 ， 打 开 回流装 置 ， 继续 压送 。 ( 7 ) 压 送混 凝 土 时 ， 输 送泵 料 斗 应 装 满混 凝 土 。 在 混凝 土 压送 过 程 中 ， 如 吸入 空气 应立 即反泵 ， 将混 凝 土 抽 回到 料斗 内 ， 待 除去空 气后 再 改为 正转 。 ( 8 ) 混 凝 土泵 送顶 升 时 应 严格 遵 守 两 岸 对称 的 要求进行 ， 可通过混凝土产量 ， 混凝土泵送量及敲击 检 查 等来 判 断 ， 两 对称 灌 注相 差 不得 大于 2 0 m。 ( 9 ) 泵 送 顶 升时 ， 应 测 量 管壁 表 面 温 度 ， 如 温度 过高 ， 须在管壁表面浇水降温。 ( 1 0 ) 两岸 施 工要 统 一 指 挥 ， 混凝 土泵 机 及 接 管 工作 面要 协 调一 致 。 ( 1 1 ) 泵管 在 安装 时 不 可 悬 空太 长 ， 要 有 足 够 的 支 点 ， 在 弯头 处要 支好 拴 牢 ， 与泵 机相 连 的直 管长度 不 宜 太短 。 ( 1 2 ) 进浆 管 焊 接 方 向 与 混 凝 土 顶 升 方 向 的 夹 角不 得 大于 4 5 。 。 ( 1 3 ) 每 根钢 管混 凝 土 灌 注须 连 续 一 次完 成 ， 且 管 内混 凝 土在 灌注 过程 中不 得 出现初凝 现 象 。 ( 1 4 ) 灌 注结 尾 时 ， 要 将 管 内水泥 砂 浆 全 部从 拱 顶 出气孑 L 排出， 直到出浆管 冒出混凝土为止。 ( 1 5 ) 灌 注 到拱 顶 时 ， 钢 管 两 边要 同步 向拱顶 灌 注 ， 以 防止 一 侧 混 凝 土 挤 掉 隔 板 越 过 拱 顶 进 入 另 一 侧 。 5 结 语 该钢 管 系杆 拱 桥 混 凝 土 压 注施 工 于 2 0 1 4年 6 月全部结束 ， 同年 1 2月桥体峻工并顺 利通车， 这得 益 于大跨 径 钢管 系杆 拱桥 混凝 土施 工技术 及 工艺 的 成 功应 用 。但 钢 管 系杆拱 桥混 凝 土施工 工艺 更新 较 快 ， 施 工 中需 要研 究 的 问题还 很多 ， 这就 需要 广大 工 程施 工 技术 人员 积极 探 索 ， 不 断完 善 ， 使 这 一先进 技 术在 桥 梁建设 等 领域 发挥 更大 作用 。 参 考 文 献 1 刘 吉 士 桥 梁施 工 百 问 M 北 京 ： 人 民交 通 出版 社 ， 2 0 0 3 ： 1 6 9 2 中交第 一公路 工程 局有限公 司 J T G T F 5 O 一2 0 l 1公路桥涵施 工技术规范 S 北京 ： 人民交通出版社 ， 2 0 1 1 3 哈尔滨建筑工程学院 ， 中国建筑科 学研究 院 C E C S 2 8 ： 9 0钢 锊 混凝土结 构 设 计 与施 工 规 程 S 北 京 ： 人 民交 通 出 版 社 ， 2 0 0 0 4 董爱芳 钢管混 凝土 系杆拱拱 肋混凝土 压注施工 技术 J t l l 西 建 筑 。 2 0 0 7 3 3 ( 4 ) ： 2 8 9 2 9 0