大跨径钢管拱自密实混凝土施工工法报批材料可编辑

1、湖南省工程建设省级工法报批材料湖 南 省 省 级 施 工 工 法 大跨径钢管拱自密实混凝土施工工法报批材料申报单位: 湖南路桥建设集团公司 湖南省第四工程有限公司主要完成人: 张 辉 杨大伟 陈 林 唐新铭 周满意 二00八年十二月目 录一、省级工法文本报批稿二、省级工法申报表（省建设厅盖章）三、开题报告四、专家初审意见表和修改说明五、会审通知、评审意见书、专家会审意见表和修改说明六、专家报批审查意见表七、工法涉及的关键技术和专利技术的查新报告八、企业级工法评审材料（会议通知、会议纪要、专家名单、评审意见、发布通知等）九、3份工程应用证明原件（特殊情况例外）十、经济效益证明原件十一、关键技术获

2、专利证书和科技成果的奖励证明复印件十二、反映应用工法施工的讲解课件、工程录像或照片十三、以上资料全套电子文档光盘（附后）大跨径钢管拱自密实混凝土施工工法湖南路桥建设集团公司 湖南省第四工程有限公司张辉、杨大伟、陈林、唐新铭、周满意关键词：土木工程 桥梁 钢管拱 泵送顶升 正交法试配 自密实混凝土 测量 主弦管 输送泵1.前 言拱桥是一种理想的能充分发挥材料受压性能的桥型，特别是广泛应用的钢管混凝土拱桥，即在钢管内填充混凝土，将两种不同性质的材料组合成为一整体的复合结构，内填混凝土以提高钢管的局部稳定性，钢管对混凝土的紧箍力作用可提高核心混凝土的承载力，两种材料优势互补，充分利用，大大提高了结构

3、的承载能力。益阳茅草街大桥为主跨368m的连续自锚中承式钢管混凝土拱桥，在灌注钢管主弦管内混凝土时采用泵送顶升法将自密实混凝土从两端自拱脚同时灌注至拱顶，保证了钢管混凝土的浇注质量。为了在钢管混凝土拱桥施工中，做到技术先进、经济合理、质量可靠、安全适用，根据工程实际应用情况及经验，编制本工法。图1.1：茅草街大桥主桥布置图2.工法特点2.1 施工操作简便，不需要复杂的机械设备。2.2 减少工序环节，混凝土浇注速度快，降低劳动强度，加快了施工进度。2.3 混凝土施工不需要振捣，直接利用混凝土的自密性能和顶升的压力自然密实，保证施工质量。2.4 施工安全度高，减少工人高空作业时间。3.适用范围本工

4、法适用于各类钢管混凝土拱桥主弦管内的自密实混凝土灌注施工。4.工艺原理泵送顶升法施工工艺就是在钢管拱主弦管两半跨的下部管壁上开孔，两边都用输送管连接输送泵，利用输送泵的泵压将自密实混凝土连续、对称地压注至钢管拱内，直至两半跨钢管内混凝土在拱顶汇合密实。图4.1 灌注基本情况图5.施工工艺流程及操作要点5.1 工艺流程图（见5.1图）制定施工方案自密实混凝土制配施工准备泵送混凝土至主弦管与第一压注口持平拌制、泵送水泥砂浆至主弦管内泵送混凝土面超过第二压注口以上全程监控主弦管线形变化继续泵送混凝土至第二压注口约差5m左右用漏斗从第二压注口灌入水泥浆泵送压力低于10MPa泵送压力高于10MPa从第二

5、压注口泵送混凝土连续泵送混凝土至拱顶，完成混凝土强度达到80%割除截止阀和补焊排气孔图5.1 工艺流程图5.2 操作要点自密实混凝土配合比的设计：混凝土配合比的质量是决定混凝土灌注能否顺利进行的一个较重要的因素，配合比应根据混凝土的设计强度等级计算，同时在混凝土拌合物中掺入活性掺合料、减水剂、膨胀剂等，以达到减小收缩率，减少泌水率、改善和易性等目的，并通过实验确定，最终达到泵送要求。试配时首先综合考虑混凝土的各项性能和现场灌注时可能发生的各种情况，要求新拌混凝土工作性能指标为：坍落度（20.023.0）cm;扩散直径（50×5060×60）cm×cm;工作性损失：

6、拌和后5小时内：坍落度2.0cm/h;凝结时间:初凝:（1520）h，终凝:（2025）h。在确定每种原材料时，应通过大量相同配合比的对比试验和不同厂家材料之间的正交法试验，初步确定新拌混凝土容重、总胶凝材料用量、砂率、水灰比等配合比主要数据范围。同时选择不同细度模数的砂和砂率正交法试验，通过L箱穿透性实验来确定最佳穿透性的配合比，根据L箱穿透性实验，结合工地常用砂的细度模数，综合考虑后选定具有最佳穿透性的砂和砂率。然后进一步变换总胶凝用量、粉煤灰掺量和砂率正交法试验。再选择温度变化的时候，复做初步选定的配合比和备用配合比，以验证混凝土在温度变化下的稳定性，最后委托具有资质的单位测定初步选定的

7、配合比和备用配合比的膨胀性能。其结果应符合混凝土外加剂应用技术规范GB50119-2003要求。若以上试验检测结果合格，则可最终确定正式配合比和备用配合比。图5.2.1 L箱穿透性试验示意图排气孔和出浆孔的设置：钢管拱在制作时，在钢管拱壁上从中部至拱顶每隔5m开一个F5mm的排气孔，以利于混凝土的密实，同时可在浇注过程中查看管壁上小孔砂浆溢出的程度，初步判断混凝土密实度，在拱顶的每根拱肋钢管上焊接两根20cm*1.2m的钢管做出浆孔。 爬梯的安装：沿钢管拱安装爬梯，给施工人员检查混凝土的灌注进度和密实度。 截止阀的焊接：输送泵管和拱肋结合处的截止阀应伸进钢管拱内与拱肋方向的夹角宜为300450

8、，由于此处泵送混凝土时压力极大，需焊接牢固。图5.2.4 截止阀结构示意图输送泵及输送管的布置：输送泵布置在拱肋后侧，使输送泵与主拱肋压注口之间无小于900的弯头，尽量调整输送泵管的线型，使泵管尽量减少弯管布置, 输送管的走向依附于爬梯，保证连接牢固,同时在压注前检查输送管各接头的密封情况，防止各接头漏气导致泵送压力损失。钢管拱肋内自密实混凝土的泵送顶升灌注施工工艺：在自密实混凝土灌注前，将主弦管内的杂物清除干净。拌和站先拌制4m3混凝土，压注至主弦管内，使弦管内混凝土面与第一压注口持平，然后拌制2m3水泥砂浆，压注至主弦管内，使其浮在混凝土上面，以湿润管壁，减少泵送阻力，当泵送的混凝土面与第

9、二压注口相差约5m时，灌入1m3水泥砂浆到主弦管中。如泵送混凝土至第二压注口沿弧长以上2m时，泵送压力较低（出口压力低于10MPa），则一次泵送至拱顶；如压力较高（出口压力超过10MPa），则改由从第二灌注孔灌注。当混凝土面快接近拱顶时，应适当放慢混凝土的灌注速度，由于拱顶出浆孔全设在左半跨拱顶，因此在左边混凝土到达隔板位置时，立即停止左边混凝土的灌注，等右边混凝土缓慢经过跨中在隔板相遇时再两边缓慢交替压注混凝土。在拱顶出浆孔排出水泥浆，直至符合标准的混凝土出来后，暂停10分钟，然后再缓慢泵送1m3混凝土，暂停10分钟，再缓慢泵送1m3混凝土，以确保钢管拱内混凝土的密实性。灌注完成后，关闭截止

10、阀的阀门。 灌注施工时的测量控制：在混凝土灌注前、后测量拱肋线形，将测量结果同设计值进行比较，以确定拱肋变形是否超出容许范围，再确定是否需纠偏。在混凝土灌注中，要有专人记录拌和盘数，力争两岸同步，同时派专人沿拱肋上的爬梯用锤敲击拱肋，根据声音确定混凝土顶面的位置，保证两边灌注的混凝土顶面差沿弧长不超过2m。由于主弦管内混凝土较重，在灌注过程中对拱肋线形、标高和拱轴线偏位的影响较大，特别是在灌注至1/2半跨时此处附近出现下挠和拱顶抬高情况。因此必须对拱轴线、标高和拱轴线偏位进行观测，在拱肋内混凝土灌注前，需对拱座位移值进行测量，同时在每次系杆张拉前、后，每次拱肋混凝土灌注前、后都需对拱座位移进行

11、测量，根据测量值和设计值的差值，确定是否需采取改变系杆张拉索力等措施，以保证拱座位移满足设计要求。 割除截止阀和补焊排气孔：待钢管拱内混凝土强度达到80%后割除连接钢管，补焊洞口管壁，同时补焊出气孔，再将焊接位置打磨平整后，按要求进行涂装处理。6.材料与设备6.1主要材料见表6.1。表6.1 主要材料序 号名 称规 格用 途1角钢 L70×70×8mm用来制作爬梯2钢筋16mm用于制作爬梯栏杆3钢板20mm用于制作截止阀4竹跳板3.5m用于平台搭设5钢管80×6mm用于平台搭设6安全网ML1.5m×6m用于防护网6.2 主要机械设备见表6.2。表6.2

12、主要机械设备序号工 序机具设备名称规格型号单 位数 量1支架、平台架设汽车吊25T台12电焊机台13混凝土灌注全站仪SAKKIA台14全自动水上拌和站套25输送泵中联 三一 HBT60C.1416台46高压输送管150米4007装载机ZT50台28自卸船艘17.质量控制7.1 本工法除执行公路桥涵施工技术规范和公路工程质量检验评定标准外，自密实混凝土还应严格按混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）、自密实高性能混凝土技术规程（DBJ13-55-2004）、钢管混凝土结构技术规程（DBJ13-51-2003）的规定进行试配及施工。7.2 钢管混凝土所用的水泥、石子、砂、水、掺

13、合料、外加剂等原材料必须符合相应的国家及行业标准。7.3 混凝土拌合过程中应经常检测砂石粒径、含泥量、含水率等，并根据检测结果及时调整配合比，同时严格控制膨胀剂的掺入量，使得混凝土灌注后微膨胀，补偿收缩，达到密实。7.4 混凝土灌注过程中，应有专人负责塌落度检测，以及试块的制作、保管、养护、送检工作，并应按规定制作同条件养护试块。7.5 混凝土灌注速度主要由输送泵的输送能力和拌合站的搅拌能力所决定，其灌注速度不宜过慢，以免造成混凝土灌注时间过长、性能损失过大。7.6 混凝土的设计必须满足自密实的要求，灌注时直接利用混凝土的自密实性能和顶升的压力自然密实，同时通过敲击刚管壁初步检查混凝土的密实度

14、。7.7 钢管拱在制作时，在钢管拱壁上从中部至拱顶每隔5m开一个F5mm的排气孔，同时在拱顶的每根拱肋钢管上焊接两根20cm*1.2m的钢管做出浆孔，以保证混凝土的密实。7.8 根据钢管混凝土结构设计与施工规范（CECS28:90）的要求，对混凝土的质量采用敲击法检查，为保证混凝土有一个完整的、定量的结论，此次特别采用了金属超声仪和纵波换能器，根据超声波在不同界面的反射率的差异来判断钢-混凝土粘结质量的单面超声检测方法。通过分析测得的数据，发现混凝土结构完整和密实，混凝土和钢管壁基本没有脱离等缺陷，钢管混凝土的强度达到了设计要求。8.安全措施采用本工法施工时，除应执行有关安全施工措施规定外，尚

15、应遵守注意下列事项：8.1 施工前做好施工准备，编制施工计划及安全技术措施，制定操作细则，向施工人员进行技术交底。8.2 参加施工的特种作业人员必须经安全技术培训、考试合格取证后才准上岗，其他人员也必须进行安全技术培训和考核。8.3 混凝土浇筑前，应对截止阀、输送管的布管及接头等进行检查，混凝土输送泵进行试运转正常后方可开机工作。8.4 施工过程中进行跟踪检查，楼梯、扶手等保证焊接质量，满足施工要求。8.5 拱上作业为高空作业，施工人员必须遵守高空作业操作规程。8.6 工地内要设安全标志，夜间应有足够的照明设备并不得擅自拆除。8.7 水上作业应符合国家有关内河交通安全管理条例以及水上水下施工作

16、业通航安全管理规定，施工期间按规定应设置临时码头、航行、作业标志、防撞装置及救护、消防等设施。8.8 在雨季施工时，施工现场应及时排除积水，脚手板、竹跳板上应采取防滑措施。加强对支架、脚手架的检查，防止倾倒和坍塌。冬季施工应严格执行冬季施工的有关规定，做好保温、防冻、防滑等安全防护措施。高温季节施工，应按照劳动保护规定做好防暑降温措施。适当调整作息时间，尽量避开高温时间，供应防暑的劳动保护用品、冷饮、药品。9.环保措施在施工中，要认真贯彻环保法和水保法，以及相关法规，坚持“以防为主，防治结合，综合治理，化害为利”的原则，在施工中采取有力措施，防止污染和破坏自然环境。9.1 混凝土灌注过程中排出

17、的砂浆和混凝土都必须装在指定的地点，不得随意排放。9.2 生产中对废油、污水要设处理场进行处理，粪便污水设化粪池，处理后排出，一律不准直接排入水库、河道中。9.3 各住地、工点、设垃圾贮运站，生活垃圾集中收集后，与当地环保部门协商处理。9.4 所有因施工需要而修建的临时设施(除便道及监理工程师住房)，必须在签发交工证书后，要及时清除,运出设备及剩余材料。并保持现场和工程清洁，达到监理工程师满意为止。9.5 合理安排作业时间，尽量减少夜间作业，以减少施工时机具噪声污染，避免影响施工现场内或附近居民的休息。对于电焊等光污染，主要采用佩戴防护镜、防护面罩、防护服等。10.效益分析10.1 经济效益：

18、采用本工法施工，能加快施工进度，施工质量能得到保证，经济效益显著。以益阳茅草街大桥钢管拱内混凝土灌注的施工为例，采用泵送顶升法与传统的人工浇注法相比，简化了施工工艺，节约人工费7万元，减少了周转材料的投入11万元，节约工期30天，转化的效益量至少45万元，增加输送泵的使用费6万元，以上金额相加减得出至少节约资金57万元。10.2 社会效益：本工法施工工艺简单，不需要复杂的设备，施工工期短，节约材料，加快施工进度，安全系数高，工程质量好控制。11.应用实例11.1 益阳茅草街大桥是省道1831线跨越凇澧洪道，藕池河西支，南茅运河及沱江的一座特大型桥梁，其中跨凇澧洪道主桥为80米+368米+80米三跨连续自锚式中承式钢管混凝土系杆拱桥。全桥共两条主拱肋，每条肋由4根1000×20（22、28）mm内灌C50补偿收缩混凝土的钢管混凝土弦杆组成，每根主弦管需灌注混凝土约283m3, 共需灌注混凝土约2300m3,茅草街大桥2002年8月开工，2006年12月建成通车，其中钢管拱内混凝土成功采用此方法施工（施