黄河特大桥钢管混凝土浇筑工艺.doc

中铁大桥局集团有限公司 黄河特大桥主桥钢管砼浇筑施工工艺一. 编制依据1.黄河特大桥施工设计图2.公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）3.公路工程质量检验评定标准（JTJ071-98）二. 工程概况黄河特大桥为8100米的下承式钢管混凝土系杆拱桥，每跨两墩中心距为100m，计算跨径95.5m,计算矢高为21.222m,矢跨比1/4.5。拱轴线采用拱轴系数为1.347的悬链线。上部结构为上下行分离式的两座桥，每座桥有两片拱肋，拱肋由2根100016mm的钢管和腹板组成高2.4m的哑铃断面结构，钢管内浇筑C50混凝土，支座与第一吊杆间的拱肋腹腔内浇筑C50混凝土，其余腹腔内不填充混凝土。两拱肋中心距离22.377m，由中间一道一字撑和两边各一道K型横撑联系两拱肋，形成空间结构。横撑为150016mm的钢管，管内不填充混凝土。拱肋内混凝土采用泵送顶升压注法浇筑。施工时采用大功率混凝土泵，泵灌入口设在灌注段根部，以连续顶推方式泵送到拱顶。灌注顺序采用先上管后下管。全桥拱肋内压注混凝土共4632m3，其中单肋上弦管71.87m3,下弦管70.42m3,腹腔2.46m3。三. 施工工艺流程 堵塞钢管法兰间隙 清洗管内污物，润湿内壁 安装压注头和闸阀 压水、压注沙浆 压注管内混凝土 关闭压注闸阀稳压 拆除闸阀完成压注 养护四. 主要工序的施工步骤及方法1、施工前混凝土机械设备准备1.1混凝土生产：施工前选派有经验的试验工程师到商品混凝土工厂检验其设备状况，并对混凝土生产过程进行监督。1.2混凝土运输：混凝土工厂生产的混凝土由混凝土搅拌车运输到生产区，在经混凝土输送泵泵至施工地点。1.3混凝土输送泵：为了争取工期，本桥钢管混凝土选用4台输送泵同时泵送，另设一台备用输送泵。1.4其他设备：根据施工需要还要配齐各种型号的弯管接头，轻型导链及各种机械易损部件。2、 其它准备2.1施工前组织有关人员进行技术交底，使参加混凝土浇筑的所有人员心中有数，交底要有详细记录。对合拢的钢管拱进行焊接质量，几何尺寸检查，高程，轴线测量，并办理相关的验收签证手续。计算浇注混凝土过程中的应力，变形等情况。2.2施工前要组织有关人员进行混凝土泵管的接，拆管训练，保证在施工中每个接口的拆装迅速。2.3灌注前要有详细的测量钢管拱位置的资料，并在有关的监测位置做好标记。2.4水泥，砂，石料，外加剂及其它有关资料必须要求混凝土供应单位准备齐全，准确，并得到有关人员的签认。2.5施工时养护降温用水必须到位。2.6所有用的施工机械设备在每次灌注前要进行全面的检修。2.7所有安全设施必须到位，参与施工的人员必须戴好安全帽，高空作业人员必须系好安全带。2.8掌握桥址处历史气象资料和近期天气预报，选择气温相对较低且稳定的时段灌注混凝土。3、 钢管拱内混凝土灌注钢管拱肋安装就位并经检查验收合格后，应尽快对钢管内进行混凝土的灌注工作。混凝土泵灌前要先压入清水清洗钢管，润泽内壁，然后先泵入水泥浆，再连续泵入混凝土。拱脚预埋段拱肋混凝土与端横梁同时浇注，拱肋合拢后，浇注拱脚人工浇注段，然后泵送管内混凝土，先上管后下管。接着泵送拱脚段至1号吊杆腹腔内混凝土。最后封拱脚。(见图一)拱肋内混凝土采用泵送顶升法浇灌。施工时采用大功率混凝土泵，泵灌注口设在灌注段根部，以对称连续顶推方式泵送至拱顶。五、 施工要点1、 混凝土泵灌前要先压入清水清洗钢管，润泽内壁，然后先泵入水泥浆，再连续泵入混凝土。2、 混凝土灌注顺序按照设计图纸要求的施工顺序进行。管内混凝土的配合比应经试验确定，除满足强度指标外，既要满足泵送条件，又要满足钢管混凝土施工规范要求，使用时可掺入适量粉煤灰以降低混凝土的水化热，还要掺入膨胀剂，减水剂，缓凝剂等减少水灰比，提高工作性能。且使钢管内混凝土产生一定的自压应力。3、 混凝土泵灌注时温度应大于5C而小于40C，钢管温度高于40C时应采取浇水，或选择夜间施工等措施降低钢管温度。温度低于5C时，要采取冬季防寒措施。4、 施工时按设计要求在钢管上设排气孔，且排气孔钢管出口要高于拱肋2m以上，利于排出空气，保证混凝土密实度。5、 混凝土泵灌要求一根钢管内应在混凝土初凝时间内一次泵灌完成，中间不得有间断。6、 按设计要求，两侧两端同时对称共用4台泵机泵送混凝土。钢管两端泵送速度加强协调，尽量对称顶升，混凝土顶面高差符合设计要求，施工时应边灌注混凝土边敲打钢管，判断是否有空间。待排气孔流出合格的混凝土时，证明管内已填满。封堵进浆孔，待混凝土达到设计强度时，再按设计要求切割泵进管和排气孔，用原切割的拱肋钢管块件补焊缺口。7、 泵送过程中要不间断的观察拱肋的应力变形，并采取对应措施。此工序技术要求高，不定因素多，使全工程的重要环节之一，因此务必要合理组织，精心施工，做到事前，事中，事后三大环节严密控制，确保灌注质量。两端施工要有统一指挥，混凝土工厂，混凝土泵机和接管工作要协调一致。8、 混凝土拌制时原材料要计量准确，搅拌要均匀，搅拌时间不少于规定时间,不合格混凝土禁止进入泵机。9、 每次混凝土泵送前泵管应先泵送清水润滑，然后泵送砂浆润滑，减少泵送顶升摩阻力，拆接管时，要将泵机返打两次，在管前端灌注一定量的砂浆或水泥砂浆以润滑后接的泵管。10、开始泵送时泵机应处于低速压送状态，并注意观察泵的工作压力和各部件工作情况，待压送顺利后方可提高至正常压送速度。11、 泵送混凝土应连续进行，尽量避免停泵，当混凝土量供应不足时宜低速泵进，以免中断。12、压送混凝土时，料斗应装满混凝土，以避免在压送过程中吸入空气。如果吸入空气，应立即反泵，待除去空气后改为正转。13、泵送顶升时要保持两端同步进行，速度差要控制在设计范围内，要求进度差不超过两米。14、泵送顶升混凝土到达设计高度拆除接口泵管时，应设置防回流装置，即在混凝土进口短管上割开4个约为22mm的小孔（沿管的不同方向），边割边插入20的圆管，以防止回流。在插好钢管后，反泵两次，才能拆除泵管接口。15、 泵管在安装时不可悬空太久，要有足够的支点，在弯头处要支好拴牢，与泵机相连的第一节泵管宜为直管。16、 施工前组织有关人员对钢管拱及施工设备进行全面检查，确保泵送施工的连续性。17、 试验人员要严格按配合比施工，控制好各种原材料进厂质量。施工过程要求留有足够的时间。18、 测量人员及监控人员应随时对钢管拱的变形、拱座位移等进行监控测量，发现异常情况及时通知现场负责人。19、 质量检查人员要认真检查钢管内的混凝土是否压实，出现异常应立即向现场负责人报告。对已压满的管段待排气孔溢出合格砼后，用钢板将排气孔堵好。20、 拱肋泵送混凝土时的轴线偏位应控制在设计和规定的允许范围内。灌注过程中轴线横向偏位，拱顶L/5000mm;L/4处L/6000mm;接头点高程 +20mm.21、 在拱肋混凝土灌注完毕，并在混凝土达到70%强度时，拟用超声波探测仪对拱肋进行探测，检查其密实性。若发现不密实处，立即钻小孔并压浆补实。但混凝土微膨胀基本完成后（约28天），可钻小孔检查混凝土与钢板是否密贴。总之，钢管拱肋混凝土灌注是本工程的关键工序之一，混凝土灌注工作的好坏直接关系到工程的质量与安全，同时是能否体现设计目标混凝土与钢管联合作用好坏的关键工序。因此，务必要合理组织，精心施工，做到事前，事中，事后三大环节严密控制，确保灌注质量。六、 检验、试验1、 水泥：对进场的同厂家，同品质，同编号，同生产日期的水泥，以200t位一批（不足200t的按一批对待）验收，每批至少取样一次，做胶砂强度（3d， 28d）,安定性，凝结时间，细度等项目试验。在正常情况下每3个月检查一次，对质量由怀疑时，应随时检验。2、 水：非饮用水使用前应检查其质量。如水源有变或对水质有怀疑时，应及时检验。3、 集料：碎石：对进场的同料源，同级配的碎石每500m3为一批验收，每批至少取样一次，做筛分分析试验，容重试验，含泥量试验和针片状含量试验，压碎指标值试验。砂：对进场的同料源，同开采单位，每200m3为一批验收，每批至少取样一次，做筛分分析试验，容重试验，含泥量试验。在施工中，对集料含水率每工作班至少测定2次，天气骤变时，应酌情增加次数。4、 原材料称量4.1水泥：使用散装水泥时，每工作班至少检查四次。使用袋装水泥时，进库前酌情抽样检查。4.2水：每工作班至少检查两次。4.3集料：每工作班至少检查两次。4.4外加剂：每工作班至少检查四次。5、 混凝土检查5.1初始取样：在开始浇筑混凝土时，应对每单元（每盘或连续体积拌和时每m3）取样对温度，含气量和坍落度做试验，当三个单位的温度，含气量和坍落度试验结果均在规定范围之内时，可以每五个连续单元随机取一个单位做含气量试验或坍落度试验。当任何随机的试验结果超出规范限度时，仍要取样试验。另外，应根据施工需要，另制取几组随结构养护试件。5.2验收取样：验收取样用作检验混凝土强度。不同等级及不同配合比的混凝土应分别去样，试件为mmmmmm立方体。七、 质量检验评定标准1、 所用水泥，砂，石，水，添加剂的质量规格必须符合有关规范的要求。按规定的配合比施工。2、 应保证管内混凝土饱满，管壁与混凝土紧密结合，不得有空腔，收缩缝。3、 钢管内混凝土的灌注，因外表有钢管包裹，给检验、评定混凝土质量带来了一定的难度。为确保混凝土质量，施工中对事前通过试验确定的配合比应严格控制，并按规定预留混凝土检验试块，以便事后检查。但更重要的是施工过程中的质量控制，必须严格按操作程序和工艺要求进行，明确岗位责任制和操作人员的责任心，确保混凝土灌注质量。混凝土灌注完毕后，用敲击钢管听音法进行初步检查，声音沉而且哑者，表明混凝土已充填饱满，用超生波进一步检测。采用超声波检验混凝土的缺陷将采用首波声法（波速）进行检测，对无缺陷钢管混凝土，首波声时短，混凝土有脱离管壁和空洞时，首波因绕射和折射声时变长。4、 钢管混凝土拱桥的主要承重结构为钢管混凝土拱肋，因此钢管混凝土的技术性能指标要求使其具有低泡，高强，早强，良好的可泵性，微膨胀性，自密实性等。具体要求如下：4.1混凝土设计强度为C50号，强度等级高，属于高强混凝土。4.2混凝土灌注采用泵送压注，不振捣，为自密性混凝土。泵送顶升的全过程中，混凝土始终保持良好的可泵性。4.4每次压注工作时间长，并且必须在混凝土初凝前压注完毕，因此混凝土具有较好的缓凝性。4.5混凝土坍落度应控制在200240mm之间,每次钢管拱浇筑时间控制在23h。混凝土应具有收缩补偿性，即补偿收缩混凝土，其微膨胀率混凝土收缩率。按照公路工程质量检验评定标准（JTJ071-98）中的要求，管内混凝固浇注实测项目如下表：附表一 钢管混凝土浇注实测项目项目检查项目规定值或允许偏差检查方法和频率1混凝土强度(MPa)在合格范围内2混凝土填充度饱满，管壁与混凝土紧密结合3中线横向偏位(mm)21.5(内插值)用经纬仪检查5点4拱圈高程(mm)L/3000用水准仪检查5点5对称点高程(mm)L/3000用水准仪检查5点 注：我们的要求目标是其精度要优于表中实测值。八、 安全注意事项1、 参加施工人员必须戴好安全帽，高空作业时必须挂好安全带。2、 施工脚手架，施工平台及栏杆应牢固可靠；上下弦应设爬梯并捆绑牢固；安全网挂牢并绑紧；脚手板应用铁线牢固捆绑在支架上，且不得有探头板；拱上照明设施要牢固可靠，以防坠落。3、 双层作业时，上层人员禁止向下抛东西，以防伤人。4、 混凝土泵机司机应专门培训，熟练掌握泵机的操作技能，并持证上岗。5、 混凝土施工时应统一指挥，各岗位人员应服从分配，听从指挥，指挥人员应信号明确。6、 混凝土顶升时，泵管支架要牢固可靠，泵管口和排气孔要防止混凝土冲出伤人。7、 泵送堵管时，不要强行泵送，以防爆管伤人。8、 顶升施工时应尽量安排在白天进行，夜间施工要有足够的照明。9、 大风，大雨天气不得安排施工。10、 任何情况下，一定要注意用电安全。九、 质量通病及其原因、防治措施1、质量通病及原因1.1空腔：由于灌注过程中排气不良或灌注间断而残留在混凝土内的空气造成。1.2收缩缝：由于混凝土水灰比过大，水泥用量过多，为膨胀量不足造成。1.3混凝土与管壁粘结不良，由于管壁锈蚀造成。1.4混凝土离析，由于配料不好，骨料堆积或抛投灌注造成。1.5混凝土不密实，由于泵压不足，灌注速度过快造成。2、预防措施： 2.1在灌注混凝土的前进方向上应每隔30米设一个排气孔，混凝土泵灌要求一根钢管内应在混凝土初凝时间内一次泵灌完成，中间不得有间断。施工前对机械设备进行全面彻底的检查，发现问题及时解决，避免因机械而造成的灌注中断。组织有关人员进行技术交底，使参加混凝土泵送的所有人员心中有数，避免人为因素而造成灌注中断。质量检查人员要认真检查钢管内的混凝土是否压实，出现异常应立即向现场负责人报告。在拱肋混凝土灌注完毕，并在混凝土达到70%强度时，拟用超声波探测仪对拱肋进行探测，检查其密实性。若发现不密实处，立即钻小孔并压浆补实。但混凝土微膨胀基本完成后（约28天），可钻小孔检查混凝土与钢板是否密贴。2.2配制混凝土时应严格控制水灰比和水泥用量，经工程师同意，可加微膨胀剂防止混凝土收缩，另外加强混凝土养护和保温。夏季高温时，在混凝土浇筑后及时在钢管拱上喷水降温，适当延长养护时间，以提高混凝土的抗裂能力。冬季应采取保