菱形变截面钢拱肋混凝土压注技术.pdf

桥 梁 菱形变截面钢拱肋混凝土压注技术 龚奇丰 ( 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 ： 钢管拱肋混凝土利用钢管的套箍作 用， 其抗 压、 抗裂性 显著提 高， 提 高拱肋总体 受力性 能， 因此确保拱 肋混凝 土 密实 成形是施工质 量控 制的 关键要 素。 芜湖袁泽桥 主桥 为带副拱 的 中承式菱形变截 面钢 管 混凝 土拱 桥 ， 结合 本桥 压 注施 工 实 例 ， 介绍菱形变截面钢拱肋混凝土压注技术 ， 包括施 工方案、 机 械设备、 配合比设计 、 质量控 制措施和 具体 施工参数 ， 为类似工 程提供 一种安全、 可靠、 实用的参 考方 案。 关键 词 ： 钢 管混 凝 土拱 桥 ；菱形 变截 面 ；钢拱 肋 ；混 凝 土； 施 工 中图分类号 ： U 4 4 8 2 2 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 4 2 9 5 4 ( 2 0 1 0 ) 0 3 0 0 8 2一 O 4 1 工 程概况 芜湖袁泽桥主桥为带副拱的中承式菱形变截面钢 管混凝土拱桥， 理论拱轴线拱脚水平距离 1 3 5 m， 矢高 3 0 m， 主拱拱肋采用钢管混凝土结构， 由上下左右 4根 钢管和腹板组成。左右侧 钢管 直径 0 7 m； 上下管为 变径钢管 ， 拱脚处直径 1 1 m， 拱顶处直径 0 7 m； 拱轴 线 I P点处 拱肋 宽 2 2 m， 高 3 1 m， 拱 顶 处拱 肋 宽 1 7 m， 高 2 0 m。钢管及 内室 内填 C 5 0微膨胀混 凝 土， 其中设计左 、 右侧单管混凝土方量各为 5 5 m ； 上 、 下单管 混 凝 土 方 量 各 为 8 8 m ， 内室 混 凝 土 方 量 为 8 5 I l l ， 单个拱 肋混凝 土 方量为 3 7 1 m 。袁泽 桥主 桥立 面布置见图 1 ， 拱肋横断面见图 2 。 图 1 主桥立面布置 ( 单位 ： m) 图 2 拱肋横 断面示意 收稿 日期 ： 2 0 0 90 9 2 2 ；修回 日期 ： 2 0 0 91 0 2 2 作者简 介 龚奇丰( 1 9 7 7 一 ) ， 男 ， 工程师 ， 2 0 0 0年毕业于西南交通大学。 8 2 2施工方 案设计 拱肋上下管、 内室为变截面结构 ， 特别是拱肋内室 设计构件 多 ， 有侧 管 横撑 钢 管 ( 相邻 钢管 间距 1 1 5 m) 、 吊杆承压管 、 内腹板剪力钉、 锚固钢筋等， 压注 截面积 自拱脚往拱顶逐渐变小 ， 其中拱顶内室 吊杆承 压管与侧 管净 距不足 6 c m， 混凝 土输送压力增加较 大。加上受场 地限制 ， 地泵必 须停靠 在离拱脚距 离 3 5 m外的防洪墙外 侧， 泵 送距离远 ( 水 平距离近 5 O m) ， 地泵管弯头多 ( 需要 35个不同角度的弯头 ) 。 施工期间正处高温季节 ( 施工 时间 7月下旬 ， 当地月 平均温度 2 8 3 ， 钢管表面最 高温度近 5 0) ， 施工 难度大， 对施工技术要求高。 根据现场施工环境条件 、 设计要求， 钢管混凝土压 注主要施工方案和顺序要求如下 。 ( 1 ) 钢管混凝土必须具有无收缩 、 低泌水 、 低水化 热 、 超塑大流动性 、 初凝时间长 、 自密实性能好等特点。 ( 2 ) 地泵数量 、 性能、 拌和站功率等设备须满足现 场施工需 要 。 ( 3 ) 混凝土压注顺序符合设计要求 ， 遵循“ 逐步成 功， 逐级加载 ， 外力释放 ， 间期缩短” 的原则 ， 以桥轴线 为对称线 ， 桥两侧对称加载 ； 按照先侧管 、 次下管 、 后上 管、 最后内室分 4次压注施工； 单次压注施工按照单 管、 相向对称压注 、 两侧穿插进行。压注顺序见图 2 。 ( 4 ) 施工前后采用全站仪、 应力 、 温度传感器对拱 肋应力 、 应变 、 温度进行观测监控。 3主 要机械 设备 根据施工方案确定的主要施工机械设备见表 1 。 4配合 比设计 拱肋内填混凝土采用 C 5 0微膨胀混凝土， 为确保 内填混凝土的密实、 强度 、 弹性模量及各项性能满足现 场施工需要 ， 对混凝土配合 比进行了严格的性能试验 比对 ， 确定最佳配合 比为( k g m ) ： 水 泥 ： 细集料 ： 粗集 料 ： 水 ： 粉煤 灰 ： 膨 胀剂 ： 外加剂 ： 4 8 1： 5 8 6： 1 0 5 2： 1 8 0： 6 4： 5 5： 6 5 4=1： 1 2 2 ：2 1 9 ：0 3 7 ：0 1 3 ：01 1：0 01 4 ( 1 )水 泥 ： 采 用 海 螺 牌 P 1 1 5 2 5 水 泥 ， p ： 3 1 g e ra 。 铁道标准设计R A儿W AY S T A N D AR D D E S I G N 2 0 1 0 ( 3) 龚奇丰一菱形变截面钢拱肋 混凝 土压 注技 术 表 1 主要施工机械设备 桥 梁 ( 2 ) 粗集料( 碎石 ) ： 产地繁昌， 粗集料的规格采用 5 2 5 m m连 续级配 ， P = 2 7 4 g a m 。 ( 3 ) 细集 料 ： 产 地 长 江， 规格 为 区 中砂 ， P 。 = 2 6 3 g c m 。 ( 4 ) 外 掺 料 ： 粉 煤 灰 ， 产 自 马 鞍 山 电厂 ， P = 2 2 g c m 。 ( 5 ) 水 ： 饮用水 。 ( 6 ) 膨胀剂： 产地合肥齐阳， U E A型。 ( 7 ) 外加剂 ： 法尔胜聚羧酸高效减水剂。 坍落度为 1 8 02 2 0 mm， 初凝时间 1 0 h 1 5 mi n ， 终 凝时间 1 3 h 。混凝 土按计算 配 比采用机 械搅拌 ， 当 埘 c + f ) =0 3 3时 ， 测其拌和物坍落度为 2 1 0 c m， 扩 展度为 6 4 0 c m， 含砂情况一 中， 黏聚性一 良好 ， 保水性一 少量； 当 ( c 们 =0 3 6时， 拌和物坍落度为 2 0 0 c m， 扩展度为5 6 0 c m， 含砂情况一 中， 黏聚性一 良好 ， 保水性 一 少量； 当 ( c ) =0 3 8时， 拌和 物坍落度 为 1 9 5 c m， ， 扩 展 度 为 5 6 0 a m， 含 砂 情 况一 多 ， 黏 聚 性一良好 ， 保水性 一 少量 。 5施工 工艺流 程 5 1 总体 压注顺 序 拱肋混凝土共分 4次压注 ： 按第 1次压侧管 ， 第 2次压下钢管， 第 3次压上管 ， 第 4次压 内室的施工顺 序进行。混凝土压注根据左右拱肋穿插 、 单管相向平 衡压注的原则 ， 单次压注必须在混凝 土初凝时间内压 注完毕。正常施工时约 1 52 h完成一次钢管混凝 土压注， 第 1次压注侧管 6 h内完成 ， 第 2 、 3 、 4次压注 5 h内完成。每次混凝土施工间隔时间为压 注混凝土 达到设计强度的 8 5 以上且间隔时间不少于 7 2 h 。 5 2单管压 注流 程 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 出浆孔排 出混凝土一关闭压注 口处闸阀一 拆除闸阀完成压注。 铁道标准设计R A I LW AY S T A ND A RD D E S I G N 2 0 1 0 ( 3 ) 6压 注施 工 6 1 压 注 孔设置 在离拱座混凝土面 1 1 5 m处( 距拱脚承压钢板 2 5 3 m处) 设置压注孔。内室压注孔处外腹板 ( 靠 拱肋外侧 ) 在 A拱段制作 时不焊接 ， 压 注完毕后在现 场进行焊接。为保证压注孔焊补质量， 在进行钢拱段 制造时， 先期在厂 内进行开孔定位 ， 并在拱肋压注孔内 部先行 设 置钢 衬垫 。压注 孔连 接 管与 钢管 侧 壁成 3 0 。 4 5 。 进行焊接 ， 压注孔 连接管采用 内径 1 2 5 m m， 壁厚 5 1,1 m钢管。具体布置见图 3 、 图 4 。 图 3 压 浆管布置示意 图4压浆管连接、 密 闭示意 ( 单位 ： mm) 6 2出浆孔设 置 出浆孑 L 设于拱顶最高处 ， 并接高 2 2 m。出浆管 采用 t b l 5 0 m mx 3 mm的钢管 ， 出浆管的设置方向为竖 直向上， 并在拱肋顶部设 置中隔板。在拱肋合龙段工 厂制造时需预先焊接好 各出浆管 、 中隔板及 出浆管内 口钢衬垫。确保钢管内室压注充分， 在钢管 内室出浆 管的另外一侧 内腹板上开 , b 2 o m m 的孔( 靠上钢管部 位 ) ， 外侧焊接 M 2 2的螺母 ， 螺母用螺栓密封 ， 压注混