中鐵大橋局集團(tuán)第一工程有限公司 周治武

偏態(tài)拱拱肋混凝土壓注的施工

中鐵大橋局集團(tuán)第一工程有限公司 周治武

石武客運(yùn)專線河南段鶴壁特大橋跨濮鶴高速鶴壁收費(fèi)站高速匝道由1-（50+50）m偏態(tài)拱+3-24m雙線簡(jiǎn)支箱梁、+1-（48+ 80+48）m雙線連續(xù)箱梁、+2-32m雙線簡(jiǎn)支箱梁和+1-（50+50）m偏態(tài)拱結(jié)構(gòu)形式組成。偏態(tài)拱拱肋混凝土采用高壓泵送壓注頂升技術(shù)。

一、工程概況

石武客專鶴壁特大橋偏態(tài)拱（形狀類似于耳朵形）共4跨，位于京珠高速與濮鶴高速鶴壁高速收費(fèi)站處。南北向橫跨高速苜蓿葉式（互通式）西側(cè)匝道之上。理論拱軸線采用旋轉(zhuǎn)角度α= 26.565°的偏態(tài)二次拋物線，拱軸線方程在XOY坐標(biāo)系下為：Y=-0.0236068X2+1.5X，坐標(biāo)原點(diǎn)O在邊支座中心線和梁頂以下0.85m處。每跨50m，拱截面為矩形上下加圓弧形組成，拱肋寬0.7m，拱肋高1.2m，其中，中拱腳處局部圓順過渡加高至2.0m。矢跨比1/5。兩拱之間設(shè)3道橫撐。拱中間與梁體用斜拉索相連，是石武客專在鶴壁市區(qū)的一道風(fēng)景。拱肋鋼管分段在工廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)拼裝。每根拱肋用混凝土40m3，設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50微膨脹混凝土。

二、拱肋混凝土泵送頂升壓注施工

1.混凝土泵送采用輸送泵單管從兩邊頂升壓注一次到頂?shù)氖┕し椒ā１盟突炷量傊亓考s為96t，水平距離50m，高度10m?；炷劣苫炷凉S集中拌制，一次性運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，輸送由兩臺(tái)汽車泵從橋下輸送到橋上兩臺(tái)地泵內(nèi)，再壓注至拱肋。

2.混凝土所用材料選擇。水泥為P.O 42.5，摻和料為F類粉煤灰，礦粉為S95，膨脹劑為型號(hào)HCSA，細(xì)骨料為信陽河砂（II區(qū)中砂），粗骨料為淇縣廟口5～25mm連續(xù)級(jí)配（5～10mm∶10～25mm=20∶80），外加劑為AN4000聚羧酸系外加劑，纖維素纖維，水為地下水。所有材料經(jīng)檢驗(yàn)合格后，才允許使用。

3.配合比。

（1）設(shè)計(jì)參數(shù)。拌和方法為機(jī)械方法，工地振實(shí)采用自密實(shí)方式。設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C50，配制強(qiáng)度為59.9MPa，拌和物設(shè)計(jì)初始坍落度為200±20mm，拌和物初凝時(shí)間為16～20h，粉煤灰摻量為15%，礦粉摻量為8%，膨脹劑摻量為12%，膠凝材料用量不宜大于500kg/m3（實(shí)際用量490kg/m3），電通量＜1000C（電通量實(shí)測(cè)值為：665C），混凝土最大堿含量≤3.0kg/m3（實(shí)測(cè)值為：2.309kg/m3），混凝土氯離子總含≤0.10%（實(shí)測(cè)值為：0.0038%）。

（2）混凝土每方材料用量。

水泥∶粉煤灰∶礦粉∶膨脹劑∶砂∶碎石∶水∶外加劑∶纖維=319∶73∶39∶59∶735∶1058∶150∶6.86∶0.90。水膠比：0.31（設(shè)計(jì)≤0.50）。砂率：0.41。

4.混凝土技術(shù)條件及各項(xiàng)性能指標(biāo)?；炷翞樽悦苁巾牛Y(jié)硬化后要與鋼管密切接觸，具有補(bǔ)償收縮性，其微膨脹率大于或等于收縮率，泌水率低，可泵性好，在泵送期間能始終保持優(yōu)良的工作性能，在一定時(shí)間段內(nèi)狀態(tài)穩(wěn)定。在較高溫環(huán)境下施工也能正常凝結(jié)且不開裂。

拌和物初始坍落度220mm，擴(kuò)展度650mm；1h后坍落度210mm，擴(kuò)展度590mm；初凝時(shí)間17h 55min，終凝時(shí)間20h 05min，含氣量3.0%，立方體抗壓強(qiáng)度R7=50.6MPa，R28=54.3MPa，R56=64.5MPa。

抗裂性I級(jí)；抗?jié)B等級(jí)P＞20；抗凍等級(jí)F300；56天電通量665C；總堿含量、氯離子總含量均符合設(shè)計(jì)要求。

5.壓注孔、排氣出漿孔設(shè)置。在每根拱肋距拱腳1.0～2.0m范圍，拱內(nèi)側(cè)開兩個(gè)橢圓形孔，孔大小與切割好的壓注管口大小一致。接管與泵管直徑大小相同，與拱大約成30°夾角，便于混凝土順利壓注到拱內(nèi)，法蘭及加勁板應(yīng)焊接牢固，壓注管設(shè)防回流閘閥，將焊接好的壓注管用鋼絲繩捆綁在拱肋上，以防止壓注時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)太大，壓注管受到損壞。

在拱頂最高處開口并焊接一根1.0m長(zhǎng)的泵管，上面帶一根180°彎管，彎管一端與泵管連接，另一端綁扎塑料管，塑料管一直通到橋下地面挖好的排污坑內(nèi)。整個(gè)管線要暢通無阻，用于壓注時(shí)排氣和壓注滿后的出漿，防止?jié){體污染拱肋和橋面。

三、施工中的控制要點(diǎn)

1.所用機(jī)械設(shè)備必須事先檢查維修保養(yǎng)，主要機(jī)械同規(guī)格型號(hào)的要各自多備一臺(tái)。

2.在焊好的壓注管的一端接好地泵，地泵與壓注管必須在一條線上，地泵要支撐穩(wěn)固，壓注管不得受力，地泵工作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)能自行恢復(fù)。萬一出現(xiàn)故障，更換要方便。

3.在拱頂安裝供水管，用以拱肋降溫、泵管潤(rùn)濕及清洗。

4.偏態(tài)拱拱肋最高點(diǎn)不在中間，事先必須算好出漿孔兩側(cè)需要壓注混凝土方量，合理調(diào)配混凝土，在拱肋側(cè)面做好標(biāo)記。壓注時(shí)讓方量大的一邊先壓注，待多出的方量壓夠時(shí)，兩邊地泵再同時(shí)壓注。壓注時(shí)人工用錘敲擊鋼管壁，判斷混凝土標(biāo)高，進(jìn)而調(diào)整兩邊泵送速度和壓注方量。

5.混凝土生產(chǎn)符合相應(yīng)技術(shù)要求，計(jì)量要準(zhǔn)確，誤差不能超過相應(yīng)范圍，攪拌時(shí)間大于2min，砂石料要經(jīng)過清洗，各項(xiàng)指標(biāo)合格。

6.泵管及拱內(nèi)壁的清洗濕潤(rùn)。車輛應(yīng)提前清洗干凈，泵管、拱內(nèi)壁不留有油污、鐵銹、油漆等，以免影響將來混凝土凝結(jié)硬化后的黏結(jié)。泵送前用水泥砂漿進(jìn)行管道潤(rùn)滑，以減少摩阻力，水泥砂漿泵入拱肋，再泵混凝土，由混凝土頂推水泥砂漿向上潤(rùn)管，直至注滿后從出氣排漿管排出。

該4跨偏態(tài)拱橋已于2010年10月份竣工，鋼管拱混凝土經(jīng)超聲波無損檢測(cè)，拱內(nèi)混凝土填充飽滿密實(shí)，表明泵送壓注施工技術(shù)切實(shí)有效。