大跨度钢管混凝土拱桥拱肋混凝土无隔舱泵送工法

1、大跨度钢管混凝土拱桥拱肋混凝土无隔舱泵送工法1. 前 言岭南高速蒲山大桥主跨结构形式为下承式系杆钢拱桥， 其主跨横 向设置三片拱肋，标准桥梁横断面宽 38.8m,其跨度为225米。由于 拱顶距离地面达到了 70余米，距离桥面也达到了 46 米，中铁七局集 团郑州工程有限公司在施工中参照了国内外相同或相近结构拱桥拱 肋混凝土有隔舱泵送施工技术及相关排浆的方法, 对现场实际情况进 行了分析： 若采用有隔舱泵送施工方法, 需在拱肋间加焊隔舱板若加 焊拱肋内隔舱板, 需要将拱肋开孔后施工人员进入拱肋内部焊接, 焊 接隔板产生的高温会对拱肋钢管造成影响, 不但会影响拱肋的线性变 化,也违背了设计院关于尽

2、量少在拱肋开孔的设计意图； 同时增加了 高空作业量,增加了人员机械的投入,延长了泵送施工周期。而采用 无隔舱泵送施工技术, 在拱顶进行排浆, 从而取消焊接拱肋间隔舱板, 直接在拱顶处设置排浆孔排浆辅助混凝土泵送的方法进行泵送, 可以 避免因加焊隔舱而增加的施工投入, 同时也能保证在工期内完成泵送 施工任务。 最后采用无隔舱泵送施工技术进行了施工, 采用该技术应 用于蒲山大桥拱肋混凝土泵送施工中,在安全、进度、质量上赢得了 业主的高度赞扬及奖励, 现将该技术及其管理过程进行总结形成成本 工法。2. 工法特点2.1 取消横隔舱,采用拱顶排浆孔排浆辅助泵送施工,相对于传 统的有隔舱辅助泵送混凝土排浆

3、相比可省去焊接隔舱板而增加的施 工投入,节省了成本,同时避免高空焊接作业,安全上有保障。2.2能实现较快的施工进度，以岭南高速蒲山大桥为例，全桥14根弦管计2310ml混凝土在5天之内全部完成，减小了施工周边环 境的干扰。2.3拱顶设置排浆孔排浆，其排浆效果与隔舱两侧设置排浆孔排 浆的效果一致，浮浆同样能顺利排出，且省去了焊接拱肋间隔舱板的 工序，施工更简便，投入少，效果明显，混凝土的质量同样达到了规 范要求。3. 适用范围3.1适用于跨河流、公路、铁路和房屋密集区等钢管混凝土拱桥 拱肋混凝土施工。4. 工艺原理4.1排浆孔设置图4.1如图4.1所示，顶升时拱肋内混凝土顶面为水平面， 在距离拱

4、顶 还有17.4m时，灌注较快一侧混凝土就会越过拱顶流向另一侧， 两侧 混凝土接头处夹杂浮浆，该处混凝土质量难以保证。本桥设计无隔舱 板，考虑在拱顶设置一个出浆孔，直径为 20cm。只要保证两侧混凝 土同时顶升至拱顶后，浮浆可以同时由拱顶设置的出浆口排出， 相对 于两侧同时排浆在施工时更容易协调和控制。现场配备了红外观测 仪，以便施工中随时监测。4.3 排浆控制泵送混凝土时， 两边泵送速度应加强协调，尽量对称顶升。项目 部在拱肋每段安装节段正中间设有一个 20mm勺观察孔，混凝土泵送 至该处时，使用18mm高强螺栓拧紧。拱上施工人员通过观察孔进行 观察和敲击两侧判断混凝土灌注是否同步， 并且拱

5、上检查人员与地泵 处、现场指挥人员间使用对讲机及时沟通，确保泵送同步。特别是接 近拱顶时，泵送快勺一方要暂停，等待泵送较慢勺一侧，泵送时要注 意混凝土需一点一点勺泵送至拱顶位置，必须保证泵送频率为5 秒 /行程，待两侧混凝土面到达同一位置时，在同时加压泵送，直至出浆 口泵出粗骨料为止。5. 工艺流程及操作要点5.1 主要施工流程肋混凝土顶升施工工艺流程为：焊接泵送插管、拱顶排气管-安 装截流阀-安装混凝土输送泵及泵送管-混凝土的拌制及运输-压 注砂浆湿润混凝土泵送管-压注钢管内混凝土-排浆孔流出合格混 凝土-排浆孔混凝土振捣-关闭截流阀-拆除混凝土泵送管完成泵 送。具体施工流程见图 5.1图5

6、.15.2操作要点：521配合比设计考虑采用泵送施工，塌落度设计为180220mm要求出料时坍落度必须200mm运输至施工现场，将会有塌落度损失，泵送时坍落 度至少180mm拱肋混凝土设计初凝时间为 14小时。5.2.2泵送设备选择泵送高度46m混凝土密度 2450kg/m3，混凝土自重最大压强I.IMpa，混凝土顶面大气压为0.1 Mpa,考虑泵管5个弯头，根据经 验每个弯头降压O.IMPa ,水平泵管考虑50米长，根据经验泵送水 平管每15m20n降压O.IMPa,弯头及水平泵管共降压 0.8Mpa,故地 泵顶升压强至少需2.0 Mpa。HBT80S昆凝土泵额定顶升压力低压工作为 8MPa

7、 ,高压工作时为15MPa按70 %+算,分别为5.6/10.5Mpa，分别有2.8/5.3 倍保证系 数，可确保泵送至拱顶。采用水冷型地泵时，布置地泵同时，在地泵 旁边布置水池，储备不小于1m3的水供应地泵运转。图5.2.2汽车式地泵地泵5.2.3泵送管设置泵送入口设置在钢管尽可能靠近拱脚处， 开孔前应敲击判定预埋 段拱肋内已灌注混凝土位置，每根钢管 18#墩、19#墩两侧各开一个 灌注孔，边拱每侧设置一道泵管、中拱每侧设置两道泵管。由于未考虑混凝土自身摩擦阻力等因素， 有可能出现的输送泵压 力不足难以泵送至拱顶的现象，在1/2拱肋高度偏上处设置备用灌注 孔（根据现场实际情况，备用灌注孔设置

8、在第一道K字风撑上方1到2米位置，同一拱肋上开孔位置避免在同一断面上），在灌注开始时 同时接好泵管（边拱、中拱两端各设置一道泵管），可随时将末端和 地泵连接，打开闸阀即可灌注。同时注意备用灌注孔严禁设置在各节 拱肋同一断面位置处。图523-1泵送管的设置图523-2泵送管的设置524拱顶出浆控制蒲山大桥拱肋混凝土顶升时拱肋内混凝土顶面为水平面，在距离 拱顶还有17.4m时，灌注较快一侧混凝土就会越过拱顶流向另一侧, 两侧混凝土接头处夹杂浮浆，该处混凝土质量难以保证，多数大跨度 拱桥设计拱顶有一层隔舱板，施工时在隔舱板两侧各设置一个排浆 孔，可保证两侧混凝土浮浆分别排出，本桥设计无隔舱板，考虑在

9、拱 顶设置一个出浆孔，当一侧混凝土流至闸阀时，浮浆可流出，此时该 侧地泵暂停泵送，待另一侧也流出浮浆时，再恢复同时泵送，采用此 方法，一方面减少拱肋隔舱板的焊接，另一方面更有利于浮浆排出。524出浆口出浆525泵送监测顶升过程中，两侧混凝土应保持顶升高度一致， 采用人工敲击的 方法检查两侧混凝土灌注是否同步，条件允许可利用红外线观测仪监 测混凝土的位置。当混凝土泵送至出浆口，浮浆全部排除，流出粗骨 料后，需稳压2 min 3 min后,再用大锤将闸板砸至另一端，则混凝 土被封闭,顶升施工完毕。待拱肋混凝土强度达到设计 80%寸，采用超声波检查混凝土密实性，若存在不密实的地方，在钢管上开口进行

10、补浆6. 主要机械设备与材料6.1主要机械使用如下表表6.1机械需求量表序号机械名称数量备注1泵车6台根据工程进度随时调整2混凝土罐车28台3拌合站2座4发电机150kw1台5发电机200kw1台6.2主要材料使用表6.2主要材料使用表序号机械名称数量备注13m泵送管道14821m泵送管道16390弯头22445弯头15根据工程进515弯头30度随时调整6匝阀3073m泵送管道1488排浆管167. 质量控制7.0.1在保证混凝土坍落度、和易性等指标的同时，为使混凝土 搅拌均匀， 混凝土的每盘纯搅拌时间应该保证在 60s 以上， 在拌制的 过程中我项目部派有专门人员进行对后盘各方面的监督检测。

11、7.0.2泵管入口设在每根钢管两端根部距离拱脚上口约50cm,上下弦拱肋钢管的混凝土压注孔在拱肋法线方向上错开， 压浆管插入至 拱肋中心位置处，与拱肋钢管轴线约成30角，与拱肋的连接部位焊接牢固。7.3 为了使混凝土质量得到保证，业主岭南高速公路有限公司特 意聘请了专业检测机构并使用了先进的超声波检测仪及相关仪器联 合我单位对拱肋混凝土的灌注进行全方位的检测7.0.4 建立工地质量领导小组，实行质量责任制，并制定质量奖 惩措施，使质量责任落实到人。7.0.5 及时准确的进行施工技术、质量保证措施交底，施工工艺 质量控制做到工程质量自检控制和工序交接质量控制， 对中间产品质 量控制做到先进行分项

12、工程质量检查再进行分部工程质量检查。7.0.6 及时准确的进行施工技术、质量保证措施交底，施工工艺 质量控制做到工程质量自检控制和工序交接质量控制， 对中间产品质 量控制做到先进行分项工程质量检查再进行分部工程质量检查。7.0.7 施工期间由项目部派技术人员及专职质量控制人员对现场 进行控制。7.0.8 制定质量、安全奖惩措施，使安全、质量能够落到实处。8. 安全保证措施8.0.1 所有施工人员必须佩戴安全帽，所有高空作业人员必须佩 戴安全带、安全帽、手套、防滑鞋等安全防护用品，所有支架顶部必 须进行安全防护， 全部挂设安全网。 两台龙门吊及其它各种用电设备必须注意用电安全， 并且有专业电工进

13、行巡查， 发现问题进行及时整 改。8.0.2 严禁不适合高空作业的人员进行高空作业。所有特种设备 操作人员必须持证上岗。8.0.3 从事高空作业的人员要定期或随时体检，发现有不宜登高 的病症，不得从事高空作业，严禁酒后进行作业。8.0.4 高空作业人员不得穿拖鞋或硬底鞋。8.0.5 各种悬吊装置要牢固可靠，必须进行日常检查工作，确保 安全无事故。8.0.6 由于本桥跨铁路施工，并不涉及要点作业，在泵送时设置 铁路安全防护员 2 名，分别防护上下行，避免对铁路行车的影响。9. 环境保护措施9.0.1 施工场地统筹部署，规范整洁，施工使用的机具、设备要 集中停放，材料要分别堆码标识。9.0.2 工

14、地现场要挂有文明施工标牌、条幅，采用多种形式向项 目部成员进行文明施工教育， 提高全员文明施工意识； 在工地醒目处 设立工程简介牌，各工序设立施工牌。9.0.3 加强施工现场用水、用电管理，做到无常流水、常明灯； 施工现场固定机械设备要及时清洗养护， 且必须搭棚防护， 设备旁必 须悬挂操作规程牌和设备标牌。9.0.4 施工人员上岗要着装整齐，配戴与所从事施工范围相一致 的施工证；施工中，负责保护施工范围内相关建筑物、管线，以保持 周围环境协调；施工完毕后，及时进行施工场地清理，原材料及施工 机具堆码、 摆放整齐， 机械车辆停放有序， 保证施工场地整洁、 美观。9.0.5 由于混凝土泵送至拱顶时

15、浮浆由排浆孔喷出，我们在排浆孔上方焊接了一段高度约为50cm的导浆管，保证浮浆朝一个方向以 避免对桥梁及周边环境造成污染； 同时与导浆管配套还有导流槽， 导 流槽下方设置了塑料彩条布， 使浮浆经导流槽顺彩条布排放至指定位 置并在泵送施工完成后统一处理。10. 资源节约由于常规施工中在拱顶两侧焊接了横隔舱，并在两侧设置排浆孔，本桥在进行拱肋混凝土施工大胆的将其取消， 采用拱顶处直接设 置排浆孔设计。 实践证明， 采用这种方法避免增加了焊接隔舱板焊接 等施工投入， 使焊接的钢板节约来下来， 同时也节约了人力资源来进 行高空隔舱板焊接的工作。11. 效益分析 此方法为泵送工作节省了时间， 本桥共用了

16、 4 天时间就完成了泵送施工任务，其施工效果与常规的隔舱排浆孔辅助泵送混凝土施工效 果无差别。同时完成业主下达的节点目标，获得奖金 30万元，并节 约了横隔板焊接的费用 10万元，工期缩短了近 7天的时间，并取得 了较好的经济效益。12. 工程实例 新建蒲山特大桥为洛阳到南阳段高速公路跨焦枝铁路及南水北 调总干渠大桥。 主桥采用刚性系杆钢管混凝土桁架拱结构， 蒲山特大 桥拱肋主弦管14根，直径1m扣除预埋段已灌注混凝土外，每根钢 管泵送混凝土 155m,采用C55微膨胀混凝土，泵送最大高度 46米。根据设计要求， 全桥必须左右同时对称灌注， 每根钢管两端也需 对称灌注,且灌注过程需连续不允许有间断。计划灌注顺序为第一天首先灌注中拱上弦中管试验,灌注顺利,立即将中拱剩余两根中管同时灌注完毕， 第二天同时灌注左右边拱上 弦各一根钢管，然后（第二天或第三天）灌注剩余两根边拱上弦钢管， 紧接着依次灌注下弦钢管，全部灌注完毕达到设计强度 80%寸方可进 行系杆第三次张拉，达到设计强度 95%寸方可进行吊杆张拉。详细灌注顺序见下图由于本桥工