灵江三桥钢管拱肋混凝土施工

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【摘 要】钢管拱肋混凝土由于施工的特殊性，要求有较高的工作性能，而钢管拱肋混凝土的灌注施工是拱肋合拢后的关键工序，其施工质量直接关系到拱肋的强度、线形和受力性能。结合灵江三桥施工实例，介绍钢管拱肋混凝土配制和灌注工艺，为类似工程提供了参考和借鉴。

【关键词】钢管拱肋混凝土；配制；灌注；工艺

1 工程概述

灵江三桥主桥为36+110+36m的飞鸟式钢管混凝土拱桥，主桥中跨为中承式钢管混凝土拱桥，拱轴线为二次抛物线，矢跨比1/4，矢高27.5m,净跨径101.7m。拱肋横桥向设置二片,左右侧拱肋中心间距27m，拱肋断面形式为横哑铃形四管桁式，拱肋高2.7m，宽2.0m，主弦管采用φ70cm δ=16mm的钢管,拱肋靠近拱脚处设置10m实心段和5m实腹段，纵向四根钢管和实心段、实腹段缀板内灌注C50混凝土。

2 钢管拱肋混凝土配合比配制

钢管混凝土是一种高等级混凝土，一方面便于浇筑，要求混凝土塌落度大，和易性好且不泌水，不离析，另一方面为充分发挥钢管套箍作用，要求混凝土的收缩率小，填充饱满。为满足混凝土强度、坍落度、和易性要求，采用高效减水剂，以降低用水量，减小水灰比，增大混凝土流动性，提高混凝土强度和耐久性。为保证管内混凝土密实性，减小混凝土收缩系数和孔隙率，按设计要求加入膨胀剂。为改善管内混凝土性能，在混凝土中掺入适量粉煤灰，以降低水化热，提高混凝土的施工和易性。根据上述要求，在查阅同类工程相关资料的基础上，灵江三桥采用自流平免振捣混凝土进行灌注。免振混凝土一般要求坍落度大于200mm、扩展度大于550mm、粗集料最大粒径小于25mm、砂率大于40%，以保证混凝土在流动自密下不产生离析。经试验，灵江三桥c50钢管拱肋混凝土采用如下配合比：

水泥：粉煤灰：矿粉：膨胀剂：黄砂：碎石：水：减水剂=285：155：77：39：713：871：190：0.8%，砂率为45%，水灰比为0.34，单位用水量为190kg。

水泥采用PO42.5红狮水泥，粉煤灰采用台州嘉丰的二级灰，矿粉采用南京梅宝S95矿粉，膨胀剂采用浙江合力的UEA-Y，碎石采用5-25mm与5-16mm按7：3掺配后的连续级配，黄砂采用闽江中砂，外加剂采用江苏博特。

试拌测得混凝土的各项指标为：坍落度215mm， 5小时的坍落度损失测度为2cm，混凝土试件在30h后发生水化作用开始初凝，32h达到终凝，28d进行抗压强度试验、强度为60.3MPa，达到了设计的120%。该配合比的各项性能指标满足施工要求。

3 拱肋混凝土灌注顺序

灵江三桥拱肋混凝土分三次灌注完成，拱肋混凝土灌注步骤如下：

左幅拱肋 右幅拱肋

灌注步骤：1灌注右拱肋下弦内侧钢管砼2灌注左拱肋下弦内侧钢管砼3灌注左拱肋下弦外侧钢管砼4灌注右拱肋下弦外侧钢管砼5待四根下弦钢管砼达到90%设计强度后再灌注右拱肋上弦内侧钢管砼6灌注左拱肋上弦内侧钢管砼7灌注左拱肋上弦外侧钢管砼8灌注右拱肋上弦外侧钢管砼9待四根上弦管砼达到90%设计强度后灌注右拱肋实心、实腹段砼10灌注左拱肋实心、实腹段砼。

4 拱肋混凝土灌注

拱肋混凝土灌注采用泵送顶升法施工，泵送顶升法是在钢管拱脚部适当位置处开压注孔并将设有闸阀的钢管进料口与泵管相连，在钢管顶部设一根增压管(兼排气管)，混凝土在泵压力作用下，由下而上顶升，靠自重挤压密实充填管腔，与钢管共同工作。拱肋混凝土必须对称灌注，两侧管内混凝土高差不宜大于2m，并在混凝土初凝时间内完成灌注。

4.1 泵送准备工作

4.1.1 原材料准备

原材料应提前进场，并充分考虑富余量。材料进场后，严格按规范要求进行各项指标的检测，对于不符合要求的原材料必须予以退场处理。开盘前，外掺剂按每盘混凝土用量称量装袋，实测骨料含水率，调整施工配合比。

4.1.2 输送泵选型

泵送混凝土前，进行混凝土输送泵选型。根据泵送高度、距离、泵送速度计算最大泵送压力及泵送功率，确定选用四台HBT-90型高压固定式混凝土输送泵作为泵送机械，其中二台作为备用。混凝土输送泵应当性能可靠，保证能连续灌注，输送泵的额定扬程应大于1.5倍灌注顶面高度，输送泵的出口泵压不能超过规范要求，以免钢管被压裂。

4.1.3 布设管道

单根弦管两侧拱脚各设一处进料管，安设在上、下弦钢管顶面或侧面。因夹角越小泵送阻力越小，对钢管壁的冲击力亦越小，故进料管与拱肋钢管轴线夹角宜小于30°。进料管材质、管径与输送管相同，进料管设防回流阀门，并与主拱钢管焊接加劲处理。在弦管顶设置排浆管，排浆管高1500mm，直径Φ200mm，排料管弦管焊接连接，并略向外倾斜，避免排料过程中污染弦管防腐层。

管道布设过程中尽量选用直管、小角度弯管。管道布设完成后，检查管路是否有悬空点，并设置足够支点，尤其弯管处应固定牢靠，并配备足够的备用输送管、密封圈、卡扣等。

4.2 拱肋混凝土灌注

4.2.1 泵送清水

泵送清水主要为湿润输送泵及输送泵管，检查泵送系统气密性，施工中不得将清水泵入主弦管内，一切正常后，将输送泵管与进料管接好，准备泵送。

4.2.2 泵送砂浆

清水泵送完毕后，泵送高标号砂浆。泵送量据输送泵管长度确定，其主要作用为管道，减小混凝土与泵管之间的阻力。

4.2.3 泵送C50混凝土

砂浆泵送后接着开始对称灌注拱肋C50混凝土，拱肋内砼面逐渐上升，待砼灌到排气孔处并冒出浓浆后，灌注砼停顿15 min，待拱内混凝土充分排气、排水后再补灌一次砼，待增压管再次冒出与出机状态相同的混凝土后正式结束灌注工作，然后插打进料管上截止阀，整个泵送过程完成。

4.2.4 设备清洗及封闭主弦管

泵送完成后清洗、拆除输送泵及其管道，过程中注意对主弦管防腐层的保护。混凝土终凝后割除进料管、排浆管，用与弦管相同材质、规格的钢板封堵，防雨水进入，并有效防止混凝土碳化。

5 质量检查

对于拱肋混凝土的灌注质量可用敲击钢管的方法进行初步检查，声音沉而哑者表明混凝土正饱满，对于有异常者，可用超声波进一步检测。

超声波检测的目的是检查管内混凝土是否均匀，混凝土与钢管是否密贴，管内混凝土是否存在空洞和冷接缝及混凝土强度是否达到设计要求。

6 结语

随着人们对钢管混凝土结构认识的深入，加之桥梁设计、施工手段的逐渐成熟，钢管混凝土拱桥已逐步成为大型、特大型桥梁的首选桥型。灵江三桥钢管拱肋混凝土的成功灌注，对类似工程施工具有借鉴意义。

参考文献：

[1]交通部第一公路工程局，公路施工手册《桥涵》（下），北京人民交通出版社，1993；

[2]JTJ 041-2000，公路桥涵施工技术规范，北京：人民交通出版社，2000；