水下泵管输送在水中主墩砼中的应用

水下泵管输送在水中主墩砼中的应用

上海a5（嘉金）高速公路大桥主桥上部结构为四跨（69m.120m.120m.69m）的可变混凝土截面，由左、右弯分开的两个单室箱的箱形截面组成。主桥共有6个T形结构,每个T形结构向中跨方向分为1～13号节段。黄浦江大桥主墩承台结构尺寸为33.6m(长)×9.9m(宽)×3.5m(厚),砼标号为C40。承台底位于河床以上,为高桩承台。承台底设封底砼厚1.0m,采用C20水下砼。黄浦江大桥主桥共有3个中墩,桩基础采用直径900mm打入钢管桩,单桩长58m,每墩45根,有直桩、1∶6斜桩和1∶8斜桩3种类型。1栈桥上设清洗因素黄浦江大桥水中共有3个主墩,即南侧19号墩,江中心18号墩和北侧17号墩。搭设南、北栈桥并分别延伸至19号墩和17号墩墩位处。19号墩和17号墩的砼供应采用在栈桥上设直接泵送砼到指定部位。18号墩承台、墩身、箱梁现浇块件共计需浇筑44次砼,总计约6000m3,因通航原因无法将栈桥搭设至18号处,需综合考虑经济、工期、安全等因素制定科学合理的方案。1.1可选方案经过方案收集和论证得出了以下几种砼拌和料的拌和或运送的可选方案,见表1所列。1.2栈桥方案三:单桥设泵车方案根据本工程特点,综合考虑水上主墩工程量仅需浇筑44次砼,共计6000m3,工程量不算很大,另外桥位处江面较窄,过往船只较多等因素,最后选定方案三,即在19号墩处的栈桥上设泵车,通过沉放在河床上的泵管将砼泵送至18号墩处。2次铺设泵管水下泵管全长108.345m,为了保证泵送砼的正常输送和砼的浇筑质量,江底一次铺设6路泵管,其中2路为正常使用,4路为备用,以便在泵管出现堵塞时立即更换,确保砼浇筑的连续性。水下泵管沿南岸栈桥前端的定位桩垂直向下至河床,沿河床水平延伸至18号墩处,沿施工平台前的定位桩,垂直向上至施工平台,接至浇筑现场。3水下泵管接头泵管采用宝钢8163液体无缝钢管制作,直管部分采用直径159mm×5mm,弯管部分采用直径×壁厚=159mm×6mm,套管采用直径×壁厚=75mm×5mm,分节加工。泵管接头采用现场打坡口对焊后,加40cm长套管焊接。泵管的拼焊在南栈桥上进行。整个水下泵管分3部分:沿江底108.345m的直管(包括两端的弯头)、南侧16.33m的竖管和北侧15.75m的竖管。泵管的连接方式:水下部分为高压管卡接头;水上部分为普通管卡接头。4泵管牵引及浮吊设置泵管安装流程见图1所示。竖向泵管间的固定采用抱箍B,水平泵管间的固定采用抱箍A。抱箍设在离泵管接头50cm处,并且抱箍间间距不大于12m。泵管固定完成后,焊接各吊点的吊耳、留绳的拉环和绑扎浮桶。根据计算,需设置36只直径×长度=56cm×88cm的浮桶。每个泵管抱箍上设置1组,每组3只。浮桶固定位置和布置见图2所示。在南栈桥前端和18号墩施工平台前端各打设1组定位桩,以固定竖向桁架,进行泵管定位。泵管安装前,用汽吊和浮吊分别将南北侧的竖向桁架沿定位桩吊装下放至江底,作为竖向泵管下放的导向架。泵管入水采用1艘浮吊(盐龙8号)和4辆250kN汽吊,经3次移位后,再整体吊入水中。入水选择在白天落潮的高潮位时机,并将18～19墩水域封航。见图3所示。在18号施工平台上设置卷扬机来牵引泵管前端,其钢丝绳通过施工平台前端的转向开口葫芦,与泵管前端拉环相连。泵管后端的牵引由设置在南栈桥上的卷扬机,通过栈桥上的开口葫芦,将钢丝绳的另一端与离泵管尾端22.86m位置的拉环上连接。设置在离栈桥前端32m上游侧的卷扬机,开口葫芦设置在离栈桥前端28m处的下游侧位置。在泵管牵引过程中,为防止泵管受水流作用而产生横移,在泵管上、下游方向均设置缆绳。为保证泵管的受力平衡,相对应的上、下游缆绳,设置在固定泵管的同一抱箍上。缆绳在泵管前部和后部各设1处。泵管前部的留绳位置设在离泵管前端22.47m处,下游侧的缆绳由钢丝绳栓在浮吊1上,上游侧的缆绳通过18号墩上游防撞桩和施工平台前的定位桩上的开口葫芦,由设置在18号墩施工平台上的卷扬机进行控制。泵管后部的缆绳位置设在离泵管尾端22.86m处,下游侧的缆绳由钢丝绳6栓于浮吊上。在泵管牵引过程中,当泵管后部的缆绳位置平移出栈桥前端时,将缆绳位置的钢丝绳1由钢丝绳2替换,并通过19号墩上游防撞桩和栈桥前定位桩上的开口葫芦,由卷扬机2进行控制,作为上游侧的缆绳。钢丝绳替换完成后,再继续牵引。泵管牵引过程中,浮吊1随泵管的移动而移动。牵引速度不宜过快,并根据当时实际情况进行调整。水平泵管进入定位桩位置后,与竖向桁架进行临时的固定,并将上、下游的缆绳收紧稳定。在南栈桥和18号墩施工平台下游分别用汽吊和浮吊2吊装竖向泵管,以已下放完毕的竖向桁架为导向架,缓慢下放至接头处,与水平泵管进行对接,对接采用水下高压管卡。对接完毕后,用浮吊吊住泵管下沉控制的2个竖向吊环,其位置分别为离泵管前端32.7m处和离泵管尾端33.2m处。在顶节泵管安装和浮吊吊点置换完毕后,解除绑扎在泵管上的浮桶。浮桶解除时,先卸除浮桶顶部一侧的2只螺母,使钩头螺栓与钢筋吊环脱离,另一侧只需将浮桶上部方木松动,即可解除另一侧固定。浮桶由2艘交通船对称地由中间向两端解除。见图4所示。浮桶解除后,泵管自由下沉,两端的竖向泵管下沉采用汽吊和浮吊2逐渐放松吊绳下沉。为保证两端竖向泵管与水平泵管下沉的协调性,用浮吊1进行水平泵管下沉控制。泵管下沉到位后,为使钢丝绳的解除较为方便,钢丝绳2和钢丝绳3在其前端20m处设置绳卡接头;解除时,解开绳卡,丢弃短绳。钢丝绳5～8采用其前端20m处设置双股接头,解除时,解开绳卡,抽出钢丝绳即可。泵管下沉至河床上后,向泵管内注水,使定位型钢较深地插入河床内,以稳固泵管。在19号墩栈桥上用水管采用分流器对6路泵管同时进行注水。注水完成后,将竖向泵管与竖向桁架固定。对于竖向泵管与竖向桁架的固定,在水下部分,桁架与泵管和抱箍采用钢丝绳捆绑,钢丝绳接头采用绳卡;水上部分将泵管的抱箍与桁架焊接固定。5清洗好能的稳定该方案能否成功运用的关健是如何使用和管理,保证不堵管或少堵管,让6根管能完成所有18号墩的砼浇筑任务。在开始使用时由于砼坍落度和施工性能控制不好,仅浇筑完成下部结构就已经堵了2根管子,为此,认真总结了可能堵管的各种原因,形成了如下控制措施,并认真落实,结果在以后的箱梁砼浇筑时仅仅只堵了1根管,直到所有砼浇筑完成时还剩3根好管,顺利完成了砼输送任务。(1)现场设有经验的工长1名,全面协调砼浇筑前后方的工作,用对讲机随时联系,保证信息畅通和政令统一。(2)施工性能的稳定是砼顺利泵送的前提,为此,砼浇筑时设1名试验员全程旁站并与商品砼供应厂家保持联系,保证砼拌和料质量合格且施工性能稳定。(3)开盘浇筑砼时,由于无法将砼拌和料与泵管内的水绝对隔离,使砼拌和料容易被水洗去砂浆而变成石子,造成堵管,为此采取了以下2项措施:①寻找专业厂家购买质量优良的泵车用圆柱形海绵球,以尽量减少海绵球漏水;②每次开盘时首先打2m3砂浆,以隔离清水与砼拌和料润滑管壁。(4)由于砼的假凝,虽然砼的初凝时间较长(一般至少5～6h),砼浇筑过程中若因故中断1～2h,也很可能造成堵管,因此,需采取以下措施控制砼泵送的连续性:①后场设备用泵车,以防机械故障造成砼泵送中断而堵管;②后场需保证砼供应的连续性,下一车砼拌和料未到时应减慢泵送速度,以防因供料中断而停止泵送;③前场若因移动泵送位置、拆装泵管等原因需中断泵送时,需提前做好准备,使中断时间尽量缩短,并不得超过30min,因砼浇筑时有塔吊配合施工,前场人员配备充足,合理安排,一般中断时间不超过30min。(5)砼浇筑完成后清洗管道也是很重要的环节,处理不好,也易造成堵管。采取的措施是:①虽然砼泵车泵送压力足够大,但密封性能往往不够,无法直接压水清洗,为此,根据施工经验选择高压泥浆泵压水清洗,效果较好;②为防止清水将砼洗去砂浆而变成石子造成堵管,最后需泵入2m3砂浆,然后放入海绵球,压水清洗。(6)砼泵送与浇筑是一项非常复杂的系统工程,需要全体参与人员和设备正常工作,因为难免会有人为不可控制因素造成中断。为此,现场必须配备具有专业素质的应急维修人员,发现问题及时排除,有效地降低堵管几率。6水下泵管的使用与水下泵管高效运行的关系黄浦江大桥主桥18号墩从2005年3月份浇筑承台砼至2005年12月份整个主桥全部合龙完成,高效快速地完成了任务,这与水下泵