管内混凝土压注工艺(杨勇)

1、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

2、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75024mm 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16.826.8m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3.58.5m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

3、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

4、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：水泥产地贵阳海螺盘江水泥有

5、限责任公司品种P O强度等级52.5掺和料1产地水城县鑫涛新型建材有限公司名称S95矿渣粉掺量/%15掺和料2产地贵州晶阳贸易有限公司名称硅灰掺量/%7掺和料3产地重庆富康砼外加剂有限公司名称FKZY 膨胀剂掺量/%8河砂产地湖南岳阳表观密度/细度模数2.6碎石产地云南砚山县平远镇水城村石场级配组成2680kg/m3紧密空隙率38%外加剂产地武汉格瑞林建材科技有限公司名称聚羧酸高性能减水剂掺量/%2.0拌和水水源种类北盘江水(2)选定配合比 混凝土配合比设计 每方混凝土用料量（kg/m3）试 配 强 度（MPa）实测稠度mm（s）理论配合比水胶比92/1:0.214:0.101:0.113:1

6、.650:2.475:0.029:0.3570.25水泥矿渣粉硅灰膨胀剂砂碎/卵石外加剂拌和用水胶材总量4068741466701005 11.6145580 混凝土拌和物性能测试结果表观密度(kg/m3)初始坍落度（）初始扩展度（）初始含气量（%）停放30min坍落度（）24402506502.8 240停放30min扩展度()停放30min含气量（%）停放60min坍落度（）停放60min扩展度（）停放60min含气量（%）6002.62405502.5泌水率（%）压力泌水率（%）初凝时间（h：min）终凝时间（h：min）维勃稠度（s）0717:2020:50/ 硬化混凝土性能测试结果电

7、通量（C） 抗压强度（MPa抗裂性弹性模量（MPa）SO3含量（%）总碱含量（kg/m3）氯离子总含量（%）28d56d3d7d28d56d28d/14068.477.899.5103.5合格425001.5742.89120.01062、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

8、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130

9、m（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）10 2(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（Pas/m），取k2=（4.0-0.10S）102 (Pas/m)，则k2=（4.0-0.10S）102 =160 Pas/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/

10、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=0.007 Pa/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0.1 MPa；每 个45弯管压力损失0.05MPa；分配阀压力损失0.2 MPa；泵机启动内耗压力损失1.0MPa。 P2=50.1+20.05+10.2+1= 1.8MPa。3）竖管中混凝土自重压力损失： P3 =g H = 25009.813010-63.2 MPa。 式中： 混凝

11、土密度，取2500kg/m3 g重力加速度9.8m/S2 H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=7.6 MPa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，

12、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

13、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。 V1.2Q/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=45 m3/h； 单管混凝土方量：上弦管

14、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100 m； 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

15、分别为21MPa和26MPa，均大于15.2 MPa，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。拌合站拌合时间(分钟)运输时间（往返）（分钟）泵送时间(分钟)合计时间(分钟)每车运量（m3/h）每小时需运量(m3）需要的车数1203530856.54064.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

16、测点布置图图图5.1 钢管观测点布置图钢管观测点布置图 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

17、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

18、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

19、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