劉敬

【摘 要】鋼管拱頂升砼施工在鋼管拱橋施工過程中是一項工藝復雜，設計技術難度較高的分部工程，在國內外的同類施工中，屢屢出現(xiàn)堵管、空洞現(xiàn)象，而這類問題每出現(xiàn)一次，都要進行鉆孔、注漿等工作，從而造成工期拖延，給企業(yè)造成不良社會影響和巨大經(jīng)濟損失，而砼配合比設計尤為關鍵。廣珠鐵路項目部中心試驗室通過大量的試驗、研究，取得了很好的實施效果。

【關鍵詞】鋼管拱；頂升；配合比；設計

1 工程概況

1.1 工程概況

虎跳門特大橋全長2505m，中心里程為DK154+609.45，主橋采用（120m+240m+120m）連續(xù)鋼構-柔性拱組合結構，主橋全長489.6m，跨越國家Ⅰ級航道虎跳門水道。

鋼管拱拱肋矢跨比為1/5，計算跨度為240m，矢高48m，拱軸線為二次拋物線，每片拱肋采用兩管平行單管提籃內傾的三肢桁架拱。

1.2 水文地質及氣象特征

虎跳門特大橋位于北回歸線以南，屬熱帶海洋性季風氣候。全年氣候溫和，熱量充足，雨量充沛，濕度大，無霜期長，冬少嚴寒，夏少酷熱。本區(qū)歷年平均氣溫為21.8℃，1月份平均氣溫13.3℃，7月份平均氣溫28.4℃，歷年極端最高氣溫36.7℃，歷年極端最低氣溫-1.3℃。

1.3 鋼管拱砼頂升施工順序

鋼管拱砼頂升順序我們按照上弦管-下弦管-中弦管的順序進行，即上弦管混凝土強度達到90%時，頂升下弦管，下弦管混凝土強度達到90%時，頂升中弦管。每次頂升混凝土為280m3，每支管每側頂升混凝土為140 m3。頂升時由拱腳兩側同步連續(xù)一次頂升。

2 施工準備

2.1 砼原材料質量控制

（1）水泥：選用江門海螺普通硅酸鹽P·O42.5水泥。經(jīng)檢驗符合普通硅酸鹽水泥的技術要求（GB175-2007）。

（2）礦物摻和料：礦物摻和料選用珠海電廠提拱的Ⅰ級粉煤灰。經(jīng)檢驗符合Ⅰ級粉煤灰的技術要求（GB/T1596-2005）。

（3）細骨料：選用的是江門新會西江中砂。經(jīng)檢驗符合細骨料的技術要求（JGJ52-2006）。

（4）粗骨料：由于此次鋼管拱頂升砼的強度等級為C50，所以粗骨料的最大粒徑不應大于25mm。我項目部選用5-19.5mm二級配、粒形良好、質地均勻堅固、線膨脹系數(shù)小的潔凈碎石。粗骨料的品質要符合規(guī)范中規(guī)定的技術要求（JGJ52-2006）。

（5）外加劑：采用減水率高、坍落度損失小、適量引氣、能明顯提高砼耐久性且質量穩(wěn)定的產(chǎn)品。外加劑與水泥之間應有良好的相容性。外加劑應滿足外加劑的技術要求外，還應滿足國家標準《混凝土外加劑》的規(guī)定（GB8076）。我項目部試驗部門對進場的每批外加劑均按相應標準中所規(guī)定的試驗項目、試驗方法和檢驗規(guī)則取樣檢驗，均滿足要求。為了更了解外加劑的性能我項目部還專門請來了減水劑廠家的有關人員針對我們現(xiàn)場的原材料進行試驗。我們先專門測定了減水劑與膨脹劑之間的相溶性以及其與膠凝材料的適應性。

（6）拌和用水：采用當?shù)鼐?，按相應標準中?guī)定的試驗項目、試驗方法和檢驗規(guī)則進行取樣送檢。試驗結果滿足規(guī)范要求。

2.2 砼試拌

施工前由中心試驗室在攪拌站進行多種配合比、膨脹率等有關性能測試，并符合GBJ119-98規(guī)定。試拌時我們選用江門兆倫石場4.75～19.5mm的碎石，摻配比例按4：6進行摻配。理論配合比詳見下表。我們按照此理論配合比進行了六次試拌，試拌1和試拌2由于出機狀態(tài)太差，我們未做詳細記錄。試拌3：

在以上數(shù)據(jù)的基礎上砂調為：769kg，砂率為：0.44 %， G1：380 kg，G2：610 kg，用水量：171 kg，水膠比：0.31。出機后的砼狀態(tài)非常好，無泌水現(xiàn)象，和易性好。坍落度為：265，擴展度為：600，含氣量為：6.5，我們并對試拌3砼進行留樣觀察。試拌4：

在以上數(shù)據(jù)的基礎上砂調為：813kg，砂率為：0.48 %， G1：332 kg，G2：534kg，用水量：167 kg，水膠比：0.30。出機后的砼有輕微泌水現(xiàn)象，和易性好。坍落度為：265，擴展度為：605，含氣量為：6.2，我們并對試拌4的砼進行留樣觀察。試拌5（試拌3與試拌4混合）：

在以上數(shù)據(jù)的基礎上砂調為：791kg，砂率為：0.46 kg， G1：356 kg，G2：572kg，用水量：169 kg，水膠比：0.31。出機后的砼無微泌水現(xiàn)象，和易性很好。坍落度為：260，擴展度為：600，含氣量為：6.3，我們并對試拌5的砼進行留樣觀察。

下午14：23我們分別對樣品進行對比：試拌3：無泌水現(xiàn)象，和易性好；試拌4：有少量泌水現(xiàn)象，和易性好；試拌5：無泌水現(xiàn)象，和易性很好。15：30樣品對比情況：試拌3：無泌水情況，和易性好；試拌4：有少量泌水情況，和易性好；試拌5：無泌水現(xiàn)象，和易性很好。從目前對比情況我們初步定為試拌5為最合適的配合比。

由于本次鋼管拱砼頂升是一項難度非常大的工作，上級領導也非常重視。公司檢測中心派專人來協(xié)助我項目部中心試驗室的試配工作。我們以試拌3和試拌5又進行了一次試拌并最終確認。

試拌3：

試拌5：

這兩次的試拌都不如上次的狀態(tài)好。相比之下，試拌5比試拌3的狀態(tài)好。大家通過仔細分析，我們認為氣溫和石子粒型與混凝土狀態(tài)相關，所以我們將碎石比例調整為5：5，再次對試拌5進行試拌。

將碎石比例調整后拌出的砼狀態(tài)非常好，無泌水現(xiàn)象，和易性非常好。對試拌5砼進行坍落度、擴展度、含氣量檢測均符合要求。通過多次的試配對比，我們選定試拌5做為鋼管拱頂升砼的最終配合比。經(jīng)過試拌配制的混凝土具有工作性能良好、早強和膨脹密實的特性，混凝土含氣量為6.3%。膨脹率在2.0×10-4～4.0×10-4之間，初凝時間為19.5小時，滿足大于12小時的設計要求。壓力泌水量V10<15ml。

施工前按照選定的配合比，再次在攪拌站提前進行試拌，檢查拌出的砼流動性、初凝時間、坍落度、終凝時間均能滿足原配合比要求的出機坍落度230～270mm，初凝時間為18小時。

3 施工中的注意事項

3.1 攪拌機

為了確保能連續(xù)供應混凝土，項目部定為兩臺設備同時工作。為避免在正式施工時設備出現(xiàn)故障，我們再次請廣東省珠海市質量計量監(jiān)督檢測所的檢測人員對所有設備進行校準。

3.2 砼灌車

砼運輸設備的運輸能力應適應砼凝結速度和和澆筑速度的需要，保證澆筑過程連續(xù)進行，運輸過程中，應確保砼不發(fā)生離析、漏漿、泌水及坍落度損失過多等現(xiàn)象。運至澆筑地點的砼應仍保持均勻性和良好的拌和物性能。根據(jù)運輸路程我們選擇用8輛灌車，其中兩輛灌車做為備用。在運輸過程中灌車要保證以2～4r/min的轉速攪動。當灌車到達澆筑現(xiàn)場時要高速旋轉30～60s后再將砼拌和物喂入泵車料斗中。

3.3 輸送泵

輸送泵的額定泵送能力應不小于灌注速率或實際砼供應量的2倍；額定壓力要滿足最大泵送壓力；額定揚程應大于1.5倍的灌注頂面高度，本橋要求輸送泵的額定揚程大于100m。根據(jù)實際情況我項目部選擇3臺理論砼輸送能力為18MPa，最大泵送距離1000m，最大輸送高度200m的三一HBT60c-1416拖式砼輸送泵，其中1臺備用，另2臺分別布置在33#和34#墩橋面上。3臺汽車泵，其中1臺備用，另2臺分別布置在33#和34#墩下。施工時由汽車泵先輸送到地泵，然后進行頂升。砼應連續(xù)泵送，避免停泵。當砼供應不足時，應降低泵送速度，以避免停泵而引起泵管堵塞。為防止砼假凝引起堵管，每隔2～3min抽動一下泵的活塞。

3.4 降溫

頂升灌注砼時正處于8月份，溫度較高，我項目部采用在水池中提前加冰降溫。施工盡可能避開一天中的最高氣溫。

4 鋼管拱砼頂升施工

4.1 鋼管拱砼灌注

鋼管拱采用中心試驗室確定的C50微膨脹砼，配合比編號為PHB-C50-F。該砼應具備和易性好、可泵性好、無泌水現(xiàn)象。砼泵送過程中，設專業(yè)質檢人員用敲擊法判斷管內砼的填充情況，如有空隙應及時用體外加振法解決。在施工過程中要嚴格控制按照灌注順序進行施工。

拱肋砼的灌注順序為先灌注單側上弦管，待灌注完后灌注另一側上弦管，待達到齡期或強度指標后按照同樣次序依次灌注下弦管，最后灌注中弦管；管內砼要求每根管一次泵送到頂；澆注前宜壓入少量的清水，濕潤管壁，再壓入2 m3的砼以填充注漿孔以下部分的弦管，接著在加入2 m3的水泥砂漿（與砼配比相同，不摻粗骨料）作為先導，以有助于排除氣泡，然后再連續(xù)抽真空壓注微膨脹砼；在砼的灌注過程中我項目部分別在33#、34#墩派試驗人員進行現(xiàn)場盯控，并對砼進行取樣。每車砼都要做坍落度、和易性檢驗，要確保泵送前砼的坍落度控制在200mm～240mm以內及保證混凝土和易性、可泵性和自密實性良好。需待已灌注砼的強度達到設計強度的90%后，方可灌注下一環(huán)的砼。

4.2 泵送清水與水泥砂漿

清水必須濕潤所有的輸送泵管。檢查輸送泵工作情況是否正常、輸送管道有無滲漏。同時沖洗鋼管內壁，清理焊渣和其他雜質。清水泵送完畢后，泵送水泥砂漿，進行潤滑泵送管道，減小泵送過程砼和管壁之間的摩擦力。

4.3 真空輔助施工

啟動真空泵抽真空，使真空度達到0.06MPa～0.1MPa并保持穩(wěn)定。然后啟動灌注砼泵，進行砼泵送頂升灌注，在灌注過程中嚴格控制泵送砼質量和速度。在泵送頂升砼過程中，真空泵要保持連續(xù)工作，待泵送砼快達到鋼管出漿口頂部時，撤離真空輔助設備。灌注泵繼續(xù)工作，待砼在出漿口冒漿（出漿口高1.5m），并且維持2min。關閉灌注泵及灌注端閥門，完成砼頂升真空輔助灌注。完成灌注后拆卸外接管路、附件等，必須將所有水泥漿、砼的設備清洗干凈。

5 結束語

通過現(xiàn)場全體施工人員的積極努力，在施工過程中，沒有出現(xiàn)任何問題，使得鋼管拱砼頂升工作順利進行，避免了不必要的巨大經(jīng)濟損失，為企業(yè)贏得了良好的社會信譽。

[責任編輯：薛俊歌]