蔣相坤

1 工程簡(jiǎn)介

某高速公路為跨越深溝設(shè)置了一座主跨跨度為260 m的中承式鋼管混凝土拱橋,拱座為重力式拱座。拱軸線采用懸鏈線,矢高為57.78 m,矢跨比為 1/4.5,拱軸系數(shù)為 1.202。拱肋斷面形式采用桁架式,拱肋高度5.2 m,寬2.7 m,由 4根φ 1 000 mm鋼管組成,鋼材采用Q345D,管壁厚度為 18 mm～26 mm,兩鋼管間通過綴板連接,形成啞鈴形構(gòu)造,拱腳6.9 m范圍為實(shí)腹段,其余段通過φ 400 mm的腹桿連接。主拱肋由上下游兩幅平行拱肋組成,單拱肋共有13個(gè)吊裝節(jié)段,最大吊重73.5 t。全橋共設(shè)置9道風(fēng)撐,除拱頂為X形外,其余均為K形。縱向拱肋主弦管和綴板內(nèi)填充C50微膨脹混凝土。單根主弦管混凝土方量為220 m3。

2 泵送頂升工藝

全橋共8條主弦管,采用分管分次澆筑,每?jī)筛鶠橐谎h(huán),共四個(gè)循環(huán)。由于最大水平輸送距離達(dá)180 m,垂直輸送距離近60 m,根據(jù)設(shè)計(jì)要求,一根主弦管內(nèi)混凝土要求由拱腳至拱頂對(duì)稱均衡地在混凝土初凝時(shí)間內(nèi)一次泵送頂升完成,并考慮到現(xiàn)有混凝土生產(chǎn)能力和泵送設(shè)備能力,單弦管混凝土澆筑采用二次接力泵送施工方法。

2.1 鋼管混凝土配合比設(shè)計(jì)

由泵送頂升原理可以看出,鋼管混凝土配合比設(shè)計(jì)是影響管內(nèi)混凝土澆筑質(zhì)量的一個(gè)重要因素。由于鋼管混凝土主拱肋為橋梁主要承重結(jié)構(gòu),混凝土配合比的選擇需考慮高強(qiáng)、早強(qiáng)、可泵性、自密實(shí)性和微膨脹性等性能。經(jīng)專題試驗(yàn)研究,確定了鋼管混凝土的最優(yōu)配合比,如表1所示,試驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

表1 C50微膨脹混凝土配合比

表2 C50微膨脹混凝土工作性能

2.2 鋼管混凝土的泵送頂升工藝設(shè)計(jì)

2.2.1 泵送程序及壓、出漿管布置

8根主弦管共分4個(gè)輪次泵送頂升,每輪次連續(xù)頂升兩根主弦管。待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的85%后且不少于5 d再進(jìn)行下一輪次混凝土施工。澆筑秩序如圖1所示。

單管泵送頂升施工主要流程為:清洗管內(nèi)油污等雜物→安設(shè)注漿管和閘閥、排漿管、連接輸送泵管→濕潤(rùn)內(nèi)壁、泵送同等標(biāo)號(hào)砂漿→泵送頂升管內(nèi)混凝土至第二個(gè)注漿孔→關(guān)閉拱腳第一個(gè)注漿孔閘閥并連接第二個(gè)注漿管→拱頂排漿孔振搗混凝土至新鮮混凝土泵出→關(guān)閉第二個(gè)注漿管閘閥→拆除、沖洗泵管完成泵送頂升。

單根主弦管采用兩岸對(duì)稱同步從拱腳向拱頂頂升方式,澆筑進(jìn)度差不大于5 m。單根主弦管在跨中設(shè)置加勁鋼板隔倉(cāng)結(jié)構(gòu),兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置注漿管和拱頂排漿管,如圖2所示。

2.2.2 泵送設(shè)備選擇及輸送泵管布置

除注漿口合理設(shè)置外,泵機(jī)選擇以及輸送泵管的布置,也是影響泵送能否成功的重要因素。

根據(jù)泵送高度、輸送距離以及泵送速度計(jì)算確定泵送壓力及泵送功率,確定選用輸送泵型號(hào)及規(guī)格。一般輸送泵額定揚(yáng)程應(yīng)大于1.5倍的灌注頂面高度,輸送泵的出口泵壓不超過規(guī)范要求。經(jīng)計(jì)算確定,混凝土輸送泵選用3臺(tái)中聯(lián)重科HBT80柴油動(dòng)力拖式泵,2臺(tái)分別布置在兩岸拱座旁,1臺(tái)備用。

由于兩岸拌合站均距離拱腳超過了100 m,不適宜直接從拌合站泵送入倉(cāng)。故采用了混凝土運(yùn)輸車協(xié)助運(yùn)輸?shù)姆绞?拌合站生產(chǎn)能力平均35 m3/h,能夠滿足混凝土連續(xù)澆筑需要。

科學(xué)合理布置泵管也很重要。彎頭要盡量少設(shè)置,要每隔一段距離設(shè)置約束,防止泵管在泵送時(shí)劇烈抖動(dòng),以防螺栓、卡箍脫落。還要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算泵送距離,泵機(jī)要具有足夠壓力,確?；炷另樌盟腿雮}(cāng)。拱上注漿管與泵管的連接應(yīng)順暢,不宜急彎。膠圈應(yīng)符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),不易破損,確保泵管接頭密實(shí)不漏漿。

2.2.3 物質(zhì)、試驗(yàn)準(zhǔn)備及設(shè)備試運(yùn)轉(zhuǎn)

由于每循環(huán)完成2根主弦管的混凝土施工,理論方量達(dá)440 m3,方量大,要求一次成功,難度高。因此做好充足的砂、石、礦渣粉、膨脹劑、減水劑等物質(zhì)儲(chǔ)備和保障,做好泵送前的原材料試驗(yàn)、準(zhǔn)確量測(cè)砂石含水量等指標(biāo),調(diào)配施工配合比,做好拌合站、混凝土運(yùn)輸車、輸送泵等設(shè)備的聯(lián)調(diào)聯(lián)試,做好拌合設(shè)備故障、堵管、突然停電等應(yīng)急預(yù)案,做好人員的安排、泵管連接的檢查、錘子等小型機(jī)具的準(zhǔn)備等一系列工作,才能保證混凝土安全、順利的泵送。在第一循環(huán)開始之前,技術(shù)部門應(yīng)對(duì)合龍后的拱肋線形、主要截面的應(yīng)力進(jìn)行測(cè)試,并確定混凝土頂升線形應(yīng)力監(jiān)測(cè)方案,以準(zhǔn)確把握混凝土澆筑對(duì)拱肋線形的影響,并指導(dǎo)下一循環(huán)混凝土頂升泵送。

2.3 鋼管混凝土的泵送頂升過程控制

1)保證混凝土拌合時(shí)間一般不少于120 s,控制好坍落度,具有良好的可泵性。2)應(yīng)始終保證輸送泵料斗有一半量的混凝土,不能空泵,以免泵入過多空氣,并保證施工連續(xù)進(jìn)行。3)泵送過程中,試驗(yàn)部門應(yīng)根據(jù)泵送進(jìn)度制取足夠組數(shù)的混凝土試件,還應(yīng)制備一組同條件養(yǎng)生試件,以確定混凝土質(zhì)量及下一輪次混凝土頂升時(shí)間。4)遇到混凝土泵送困難時(shí),不可強(qiáng)行泵入,應(yīng)組織人員對(duì)各區(qū)段泵管進(jìn)行檢查,敲擊,降低泵壓緩慢泵送,或反泵泵送,以防堵管。發(fā)生堵管時(shí),在沒有拆除可疑節(jié)段時(shí),不可強(qiáng)行泵送,以防爆管,發(fā)生危險(xiǎn)。確需全部拆除時(shí),必須關(guān)閉截流閥,各節(jié)段打開后,用裝載機(jī)吊起倒掉管內(nèi)混凝土,全面清洗后再重新布置固定。5)混凝土泵送頂升時(shí),兩岸負(fù)責(zé)技術(shù)人員、拌合站值班人員必須始終保持通訊暢通,嚴(yán)格遵循對(duì)稱連續(xù)泵送原則,不得無(wú)故中斷,技術(shù)員應(yīng)通過混凝土出盤方量、數(shù)量以及敲擊檢查等掌握并控制混凝土泵入進(jìn)度,使兩岸長(zhǎng)度差不大于5 m。當(dāng)混凝土頂升接近拱頂時(shí),應(yīng)控制泵送速度,避免一邊過猛沖壓拱頂隔倉(cāng),引起鋼管的縱向振動(dòng)。敲擊時(shí),應(yīng)用錘子在泵送的主弦管和還未進(jìn)行泵入的空鋼管上反復(fù)對(duì)比敲擊確定,不可盲目確定,以免弄錯(cuò)位置。6)出漿口混凝土質(zhì)量的判斷要準(zhǔn)確,因?yàn)榛炷翞椤八鳌边\(yùn)動(dòng),前期泵出的由于砂漿含量很高,一開始冒漿不能立即停止泵送,應(yīng)看到新鮮混凝土粗骨料連續(xù)泵出,還應(yīng)結(jié)合拱頂排漿管附近通過敲擊鋼管判斷是否密實(shí),才能確定是否停止泵送。新鮮混凝土出來(lái)后,還應(yīng)正反泵連續(xù)泵送若干次方可停止。

3 鋼管混凝土質(zhì)量檢測(cè)

鋼管混凝土要通過試件抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和質(zhì)量評(píng)定來(lái)判定強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求,要通過超聲波檢測(cè)或敲擊法等手段來(lái)綜合判定鋼管混凝土是否密實(shí)。鋼管混凝土的密實(shí),過程質(zhì)量檢測(cè)通常采用敲擊法進(jìn)行檢測(cè)控制;待混凝土自身收縮徐變趨于穩(wěn)定后,采用在拱肋各主要截面布設(shè)超聲波檢測(cè)儀,無(wú)損檢測(cè)鋼管混凝土的密實(shí)。對(duì)有異議的,還可通過鉆芯進(jìn)行判定。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)有空隙的部位,采用鉆孔壓注環(huán)氧水泥漿液來(lái)填充補(bǔ)強(qiáng)。

經(jīng)過對(duì)全橋8個(gè)主弦管混凝土進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)及質(zhì)量評(píng)定,均滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求;通過超聲波無(wú)損檢測(cè)結(jié)果看,鋼管混凝土密實(shí)良好,整個(gè)混凝土泵送頂升作業(yè)是成功的;8根主弦管共計(jì)1 760 m3混凝土澆筑僅僅用了15 d,頂升作業(yè)也是高效的。

4 結(jié)語(yǔ)

大跨度鋼管混凝土泵送頂升,選配優(yōu)質(zhì)高性能微膨脹混凝土,采用二次接力頂升泵送施工工藝,做好充足的物質(zhì)和技術(shù)準(zhǔn)備,不僅能夠保證混凝土澆筑質(zhì)量,還能夠縮短混凝土泵送頂升施工時(shí)間,從而保證了鋼管混凝土頂升這一關(guān)鍵工序的順利完成。

[1] 陳寶春.鋼管混凝土拱橋[M].第2版.北京:人民交通出版社,2007.

[2] JGJ/T 10-95,混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程[S].

[3] 山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院.陽(yáng)翼高速北深溝特大橋施工圖[Z].

[4] 馬華山.混凝土泵送堵管的原因分析及預(yù)防措施[J].山西建筑,2008,34(3):169-170.