管内混凝土压注工艺(杨勇).ppt

管内混凝土压注工艺 一 工程概况及工程量二 组织结构及分工三 施工准备四 监控监测五 压注施工工艺六 实施要点七 应急措施八 密实度检测 一 工程概况及工程量 1 工程概况沪昆客运专线北盘江特大桥位于贵州西南部光照水电站下游1150m处 桥梁全长 721 25m 工程总工期为52 6个月 主桥为445m上承式钢管混凝土劲性骨架拱桥 主桥拱圈拱轴线采用悬链线 矢高100m 矢跨比1 4 45 拱轴系数采用1 6 成桥后骨架拱顶挠度60cm 设置预拱度后 对拱轴线形进行二次拟合 拟合之后 跨度445m 矢高100 6m 拱轴系数m 1 612 节间采用直线钢管 以直代曲 见下图 劲性骨架立面图 立面图 拱圈劲性骨架由上 下游桁架拱肋及其之间的横向联接系构成 主弦管采用 750 24mm材质为Q370QqC钢管 全桥共有钢管拱肋8根 劲性骨架沿拱轴线方向为等高 上 下弦钢管中心桁高8m 骨架沿纵向变宽 其中拱顶315m段为16 8m等宽 拱脚65m段为16 8 26 8m变宽 骨架变宽由外侧桁片外倾来实现 桁架拱肋两桁片在等宽段桁距为3 5m 变宽段桁距为3 5 8 5m变化 全桥横向联接系长度均为9 8m 每个吊装节段均设一榀横向联接系 劲性骨架吊装节段之间弦管采用焊接 焊接要求I级熔透焊 焊接前采用高强螺栓临时连接 见典型截面示意图 8 20等宽段典型截面 6 7变宽段典型截面 1 5变宽段典型截面 2 工程数量 钢管内压注混凝土上弦管轴线长511 84米 每根弦管需压入混凝土197 98方 每米弦管截面面积为0 3868平方 下弦管轴线长499 48米 每根弦管需压入混凝土193 20方 全桥共需压注混凝土1564 72方微膨胀混凝土 劲性骨架钢管内混凝土采用一级连续压注式施工 二 组织结构及分工 1 组织结构 2 职责分工 常务副指挥长田伟为总指挥 负责全面指挥 管理 协调 项目经理李豪负责施工总体安排及资金保障 总工程师杨勇负责技术指导和试验 设计 监理单位的协调以及组织技术人员解决施工中的技术难题 副经理徐章忠负责试验工作指导和配合比的调试 书记郑清平为后勤总负责 安质部长及安全总监杜锐负责安全督导 检查 架子队队长刘丽生负责现场各班组人员组织安排 架子队技术负责人闫川川负责现场的施工技术交底及指导 陈金山 负责现场测量放线及控制 马强 负责物资和设备保障 三 施工准备 1 配合比选定及原材料准备本工程混凝土为C80混凝土 强度等级高 要求每次混凝土施工时间短 由于施工阶段混凝土压注高度高 混凝土供应的连续性 混凝土的和易性等性能要求高 所以混凝土配合比选用是关键 配合比准备根据钢管内C80混凝土压注工艺要求 结合桥址处材料供应情况 通过反复试验确定混凝土配合比 1 原材料混凝土所用的原材料见表 2 选定配合比混凝土配合比设计每方混凝土用料量 kg m3 混凝土拌和物性能测试结果 硬化混凝土性能测试结果 2 施工技术交底为了确保本工程的优质 高速 安全 低耗 分级作好技术交底工作 交底的内容包括本工程的结构和构造情况 场内轴线和竖向坐标的控制情况 施工组织设计 的主要内容 各关键工序的 施工作业指导书 交底 本工程应注意的安全 文明施工和周围的环境情况 分层分项交底 最后落实到工班长和操作工人 安质部对进场人员的安全教育 质量方针及质量意识的贯彻工作 3 主要机械设备选定 1 混凝土泵送压力计算论证对于混凝土输送泵来说 体现其泵送能力的两个关健参数为出口压力与整机功率 出口压力是泵送高度的保证 而整机功率是输送量的保证 在此 我们从理论计算与工程实践两个方面对出口压力与功率进行分析 理论计算计算依据 JGJ T10 2011 混凝土泵送施工技术规程 混凝土泵送所需压力P包含三部分 混凝土在管道内流动的沿程阻力造成的压力损失P1 混凝土经过弯管的局部压力损失P2以及混凝土在垂直高度方向因重力产生的压力P3 1 水平管压力损失 式中 pl 混凝土在水平输送管内流动每米产生的压力损失 Pa m l 管道总长度 m 上海岸采用一级泵垂直高度按130m 考虑了泵机至拱脚处的高差 加上水平管道部分 总长约按350m计 注 昆明岸采用二级泵 垂直高度110m 在此按上海岸管 路计算 k1 粘着系数 Pa 取k1 3 0 0 10S 102 Pa S为塌落度 本工程S 24cm 则k1 3 0 0 10S 102 Pa 60Pa d 混凝土输送管直径 m 取0 125m k2 速度系数 Pa s m 取k2 4 0 0 10S 102 Pa s m 则k2 4 0 0 10S 102 160Pa s m 混凝土泵分配阀切换时间与活塞推压混凝时间之比 其值约0 3 V2 混凝土拌合物在输送管内的平均流速 m s 当排量达40m3 h时 流速约0 9m s 2 径向压力与轴向压力之比 对普通混凝土取0 9 计算得 P1 2 5MPa pl P1 l 2 5 350 0 007Pa m2 弯管压力损失 90 弯管 含地面水平弯管及竖管缓冲弯管约5个 45 弯管2个每套管道设置1个截阀 每个90 弯管压力损失0 1MPa 每 个45 弯管压力损失0 05MPa 分配阀压力损失0 2MPa 泵机启动内耗压力损失1 0MPa P2 5 0 1 2 0 05 1 0 2 1 1 8MPa 3 竖管中混凝土自重压力损失 P3 gH 2500 9 8 130 10 6 3 2MPa 式中 混凝土密度 取2500kg m3g 重力加速度9 8m S2H 泵送高度 按130m计算计算结果 泵送混凝土高度130m时理论计算所需要的总压力 P P1 P2 P3 2 5 1 9 3 2 7 6MPa最大混凝土出口压力的确定根据JGJ T10 2011 混凝土泵送施工技术规程 混凝土泵送阻力计算公式 采用 125A管道泵送130m高度时 普通混凝土理论压力计算为7 6MPa 根据工程实际施工经验及查询类似工程实际推算数据 C60高性能混凝土泵送阻力比普通混凝土要大得多 C60混凝土实际泵送数据推算压力一般为普通混凝土的1 5倍 目前规范及标准中C80混凝土的实际泵送数据暂无数据可查 本项目按照2 0倍取值 即实际压力约按15 2MPa取值 因此泵送压力根据上海岸泵送距离 方式计算和选取即可 输送泵机选择泵送混凝土前 要对混凝土输送 压注设备进行选型 应根据泵送高度 距离 输送速度计算最大泵送压力及泵送功率 确定选用输送泵的型号规格 及与之相匹配的混凝土拌和设备 混凝土输送泵应当性能可靠 保证能连续灌注 应有备用泵 及搅拌机 输送泵的额定扬程应大于l 5倍灌注顶面高度 此外 输送泵的额定速度应满足下式的要求 输送泵机选择泵送混凝土前 要对混凝土输送 压注设备进行选型 应根据泵送高度 距离 输送速度计算最大泵送压力及泵送功率 确定选用输送泵的型号规格 及与之相匹配的混凝土拌和设备 混凝土输送泵应当性能可靠 保证能连续灌注 应有备用泵 及搅拌机 输送泵的额定扬程应大于l 5倍灌注顶面高度 此外 输送泵的额定速度应满足下式的要求 V 1 2Q t式中 v 输送泵的额定速度 m3 h t 混凝土终凝时间 h Q 要求灌注的混凝土量 m3 根据现场实际情况及设计要求 钢管内混凝土压注采取单根压注每根管布置2台地泵 上海岸侧 昆明岸各1台 相关数据如下 压注混凝土泵泵送高度 上海岸130m 考虑了地泵至拱脚处的高差 昆明岸110m 考虑了地泵至拱脚处的高差 拌合站混凝土生产能力 22 5 22 5m3 h 45m3 h 单管混凝土方量 上弦管197 98方 下弦管193 20方 每台地泵1小时混凝土供应量 45 2 22 5m 每台地泵单根管泵送总量约100m 压注时间 100 22 5 4 5h 现场上海岸和昆明岸一级泵采用HBT110 26 390RS 昆明岸拱座上二级泵采用HBT90 21 220RS混凝土输送泵 选用HBT110 26 390RS输送泵在高压状态 每小时泵送能力为52m3且管内混凝土压注施工需两岸对称进行 现场混凝土泵送速度需控制在每小时30m 以内 因此输送泵机的泵送能力远大于现场混凝土实际施工量 满足施工要求 另外 HBT90 21 220RS和HBT110 26 390RS输送泵的最大泵送压力分别为21MPa和26MPa 均大于15 2MPa 满足施工要求 混凝土运输车数量确定 按每车8m 拌合3min 盘 共5盘计算 根据计算需配混凝土输送车6辆 考虑备用车2辆 合计需8辆 4 现场压注工艺验证 混凝土性能测试 25 压注试验 四 监控监测 1 安装监控监测元件及线形 标高观测点协助监控监测单位按监控大纲的位置埋置好监控元件 测量人员要设置好线形测量观测点 所有元件和测点需做好保护 防止施工过程中损坏 测点布置详见 图5 1钢管观测点布置图 图5 1钢管观测点布置图 2 应力测试 在拱圈劲性骨架弦管内共分4个断面 分别为两岸第7 和第12 节段 设置应力传感器 在弦管外表面共分9个断面 分别为上海岸拱脚 1 8拱 1 4拱 3 8拱 1 2拱 5 8拱 6 8拱 7 8拱 昆明岸拱脚 设置应力传感器 按每根弦管管内混凝土压注施工前 后各采集一次弦管内部及外表面的传感器数据 并与理论值进行对比 分析 判断并调整后续弦管内混凝土压注施工顺序 3 变形测量及桥轴线偏位测量 每根弦管管内混凝土压注施工前和施工后 对主拱控制截面进行高程测量 并记录测量时的大气温度 将测量数据与理论计算结果进行对比 以判断后续弦管管内混凝土压注施工顺序是否需要调整 利用2台全站仪分别在上海岸和昆明岸直接测量桥轴线的偏位情况 在每根钢管混凝土压注前和压注后进行实时测量 并做好记录 如发现异常须及时与理论计算结果进行对比 从而判断并调整后续弦管管内混凝土的压注施工顺序 4 温度控制及养护措施 劲性骨架弦管内埋设的传感器具有同时测量应力和温度的功能 在测量应力的同时采集温度变化数据 根据规范要求 混凝土芯部温度不超过65度 内外温差不超过15度 通过埋设在弦管内部传感器进行温度采集 比较 同时在拱顶出浆管处设置测温孔 用温度计同步测量混凝土芯部温度 表面温度通过现场实测确定 若发现超标 则及时采取用土工布或麻袋覆盖弦管并洒水保湿的养护措施 以降低混凝土温度 五 压注施工工艺 1 压注顺序先外侧 后内侧 先下弦 后上弦 2 工艺流程 3 压注布置因上海岸2 拱座处施工便道能直接通道拱座底部 混凝土搅拌车能直接到达 故只需在拱座下方配置一台输送泵 然后泵管直接接到弦管灌入孔 昆明岸3 拱座处车辆不能直接到达 需设置接力泵 即在下方公路处设置一台输送泵 一级泵 泵管沿山坡至拱座下方的接力泵 二级泵 位置 接力泵通过泵管与灌入孔相连 一级泵将混凝土送到拱座下方的二级泵机上 二级泵机实施顶升施工 注 输送泵位置见附件1 施工总平面布置图 所有泵管均采用 125高压输送泵管 泵管质量一定要可靠 采用中联原装管 左右幅桥两侧主拱圈下弦各设一条主线备用泵管 沿拱肋布设固定 每条主线供4根拱肋的顶升施工 每根拱肋灌注前 应预先接好从顶升泵机到拱脚灌入口及备用灌入孔的泵管 并加固牢靠 同时安装好管路沿线的安全防护设施 以便安全生产 拱上顶升泵管应尽量避免使用90 弯管 管道接好后应进行压水检验 管接头不得出现漏水现象 砼灌注前应对泵机做全面仔细的检查 备好常用的易损元件 确保机械无故障 做好因泵机故障中断顶升施工的应急预案 劲性骨架钢管混凝土压注施工布置图 拱脚注浆布置示意图 安装砼压注注浆管单根钢管两侧拱脚各设一处注浆管 并在两侧1 4跨处各设一处备用注浆管 注浆管安装在上下弦管顶面或侧面 注浆管与拱肋轴线夹角在10 15 之间 注浆管伸入拱肋管内10cm 外露50cm 注浆管应与输送管同型号 注浆管应设防回流阀门 防止混凝土回流 注浆管应加焊加劲板与拱肋管连接 焊缝应封闭不得漏浆 安装隔仓板及拱顶排浆管在合龙段加工时焊接拱顶隔仓板 并在隔仓板两面焊接 16钢筋 以增强与混凝土的联结 在拱肋拱顶处隔仓板两侧30cm处最上端垂直设置排浆管 排浆管内径 150 壁厚4mm 管长为1200mm 排浆管不插入拱肋管内 拱顶处隔仓板及出浆管布置示意图 4 压注施工泵送清水及水泥净浆从拱顶出浆孔内插入水管 利用水冲洗主弦管 然后在拱脚处出渣排水孔用高压水冲洗拱脚预埋段弦管 并用抽水泵将管内的杂物及水抽出管外 完成后迅速将出渣排水口焊接封闭 采用割掉的部分补偿焊牢 在正式压注管内混凝土之前 泵送2m3水泥浆润滑混凝土泵及泵管 然后将安装在泵管头上的插板式阀门与主弦管上的泵管连接 压注管内混凝土同根弦管内混凝土压注要在初凝时间内完成 两侧应对称压注 长度差不大于一个节段 12m 泵送过程中 专业质检人员可用敲击法判断管内混凝土填充情况 现场控制混凝土泵送速度在0 3 0 5m3 min左右 拱顶隔板两侧混凝土泵送填满直到排浆口流出合格混凝土后 关闭出浆管阀门及插板式阀门 拆除泵管 收回设备 在混凝土压注过程中如出现混凝土泵压力过大现象时 调整泵送方法 采用二级泵送 将混凝土输送泵与备用泵管连接 继续向弦管内泵送混凝土直至从拱顶排浆孔冒出合格混凝土为止 同时关闭出浆管阀门及插板式阀门 拆除泵管 收回设备 六 实施要点 混凝土工作性能 两