摘要：钢管系杆拱混凝土泵送作业作为钢管混凝土系杆拱桥施工中的特殊过程，在整个钢管混凝土系杆拱桥施工中起着至关重要的作用。本文重点介绍了下承式钢管混凝土系杆拱桥拱内混凝土泵送顶升施工作业。从进料管及排气管布设、混凝土泵及泵管布置、过程工艺的操作、施工过程中的难点及对策等多方面做了阐述，以供大家探讨。
关键词：钢管系杆拱；泵送顶升；施工技术
近年来，钢管混凝土系杆拱桥以其跨度大、结构轻、造型美、 省建材等优点，被广泛应用于铁路工程。钢管混凝土的作用机理，是通过钢管对管内混凝土的“紧箍效应”作用使混凝土处于三向受压状态，使得混凝土的承载能力大为提高。所以管内混凝土的质量直接影响钢管系杆拱混凝土桥的受力状态。下面结合施工现场的情况谈一下有关下承式钢管混凝土系杆拱泵送顶升施工技术。
1、工程概况
该桥结构为下承式钢管混凝土系杆拱桥，桥长64m，矢跨比1／5，施工矢高12.8m。拱肋为钢管混凝土结构，每片拱肋由2根上、下钢管（尺寸：φ700×18mm）和2块厚18mm钢板（外边距40cm）焊接成哑铃形断面。拱肋高度1.65m，中心距7.1m，为增强拱肋平面外稳定性，拱肋间设置3道横撑，其中外横撑为K撑，中间横撑为一字撑。横、斜撑均为钢管混凝土结构，横撑钢管直径700mm，壁厚16mm；斜撑钢管直径500mm，壁厚14mm。
根据设计，钢管拱焊接完成后首先灌注拱脚处的混凝土，待其终凝后再压注拱肋中的混凝土。C55纤维混凝土共计125.1m3，其中每条拱肋的上弦管混凝土24.0 m3，下弦管混凝土24.0m3，腹腔混凝土为9.0m3,横撑、斜撑混凝土11.1m3。
2.施工设备
选择3台HBT105型混凝土输送泵（1台备用），对称压注钢管拱内混凝土，该泵最大出口压力可达到21MPa，可满足施工要求。同时备用发电机：2台75kW内燃型发电机，2台天泵。
3. 混凝土泵送顶升方法
采用两级接力式(1台泵安置于地面,另一台泵安置在端横梁顶面)从拱脚上部的压注管按照“匀速对称、间歇低压”的原则逐根向拱肋内压注混凝土。混凝土坍落度为180～200 mm,拱肋1/4以下部位两端同时压注,拱肋1/4以上部位两端间歇交错压注。在压注全过程中两端混凝土面高差≤1 m。当压注增压管排出混凝土后临时停顿～10 min,再向拱助内补压少量混凝土后封堵压注管,拆除、清洗管道或压注另一根拱肋混凝土。
4现场前期准备
4.1注浆口及出浆口布置
根据设计，系杆拱弦管、腹腔注浆孔设在两侧的拱角处，出浆口设于拱顶的附近。横撑、斜撑注浆口设于底端，出浆口设于顶端。注浆孔、出浆孔均为外径为125mm的圆孔。
4.2混凝土泵及泵管布置
1) 混凝土地泵的布置
根据钢管拱混凝土压注顶升方案，两台HBT105型混凝土地泵分别布置于桥下部墩身近角处。
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2) 泵管布置
混凝土地泵到位后，进行泵管的安装，泵管必须采用Φ125mm的高压泵管，进料管与拱脚交角为30度，较小的交角使得压注混凝土时较为顺畅，减少混凝土冲击拱肋钢管内壁，减少混凝土粗细骨料的分离和离析。泵管前端的Φ125mm的半圆泵管插入钢管拱内，然后将泵管与法兰盘连接牢固后方可进行混凝土的压注。泵管布置时须遵循尽量平直，减少弯管的原则，以避免堵管现象的发生。
3) 截止阀安装
为防止混凝土压浆完成后发生倒流，在插入钢管拱内半圆泵管上安装截止阀。
用套箍连接截止阀（见下图），在截止阀与混凝土泵间布置混凝土输送管。单向阀在浇筑完毕后可正常启闭，并可重复利用截止阀。
4）桥面上泵管的固定
在拱脚压注时，桥面上的泵管固定主要通过钢管支架将泵管托起固定，同时将进浆管与钢管拱上预留的进浆孔进行满焊连接。
在横撑、斜撑压注时，竖直管的高度小于12m，其固定时下端采用钢管支架固定，上端采用2t的导葫芦和不小于Φ10mm的钢丝绳将泵管吊挂于钢管拱拱肋上，同时将进将管与钢管拱上预留的进浆孔进行满焊连接。
5、拱肋混凝土泵送顶升施工方法及施工要点
5.1施工顺序
根据设计要求，泵送混凝土的速度应协调一致，遵循对称、均匀的原则。泵送顺序为先上管、后下管，再横撑、斜撑，当上一环混凝土达到设计要求后，才可泵送下一环混凝土。具体顺序如下：左侧上弦管→右侧上弦管→左侧下弦管→右侧下弦管→腹腔→横撑、斜撑。
5.2混凝土泵送方法
系杆拱钢管拱混凝土压注采用泵送顶升法是利用混凝土输送泵从低处向高处顶升，利用混凝土的自重使之密实。施工时采用两台混凝土地泵从两侧拱角处的压浆孔对称压注。为确保拱座内预埋段混凝土的密实，在正式压注前，先灌注四个拱座钢管拱预埋段内的混凝土，待其终凝后，即可进行钢管拱混凝土的压注准备工作。
钢管拱混凝土压注应确保泵管和拱壁内的湿润以避免堵管，因此在压注混凝土前，先打1m3左右的清水及1～2m3砂浆作为先导，再压注混凝土。
压注混凝土的坍落度控制在180～200 mm。，混凝土压注开始后两台混凝土泵的操作人员必须统一指挥，协调一致，两端分别派专人通过锤击法了解混凝土的上升高程，随时调整混凝土泵的压注速度，确保两边的混凝土高差不超过1m，在泵送过程必须将混凝土泵调至高压慢速，泵送时要均匀、对称、缓慢，混凝土泵的集料斗中要始终确保有不低于其容积2/3的混凝土，避免将空气进入。当混凝土接近拱顶面时，严格控制压注速度防止混凝土超过拱顶截面而引起钢管骨架纵向振动产生失稳。
当混凝土泵送到拱顶后，须有新鲜混凝土冒出出浆孔后方可停止泵送关闭截止阀并，同时由人工使用插入式振捣棒从出浆孔插入对拱顶及出浆孔内混凝土进行振捣密实。然后拆除和清洗泵管和泵机。
拱脚法兰线以下的管内混凝土采用开天窗人工捣固法施工。
同一侧的钢管拱每环混凝土达到设计要求后，方可进行下一环的压注，左右侧的钢管拱则可连续压注。灌注拱肋混凝土时宜两条拱肋对称进行，为保证拱肋施工满足结构受力要求，必须先灌注拱肋上弦管或下弦管，待管内混凝土强度达到设计强度的80%以后再灌注拱肋腹腔混凝土。施工中应严格按此要求执行。
拱肋及横撑、斜撑泵送混凝土时必须连续进行，一次完成，中途不得停顿，拱肋泵送时需待上端排气孔正常出浆后方可停止，泵送进料口。泵送过程中应始终对拱桥进行监控，防止发生“冒顶”，并应控制顶升速度，保证拱肋混凝土灌注的密实度。
在混凝土强度达到设计强度的80%后，将导管外露部分切除，并将从该处切割下来的圆板再焊回原位（去掉热力影响范围2~3mm），并打磨平顺。
管内混凝土填充密实度应大于99%。管内混凝土填充密实度检测以超声波检测为主，人工检测为辅。
6、拱肋混凝土泵送顶升施工难题及对策
根据经验由于施工工艺和混凝土收缩，混凝土总是无法完全充满钢管， 使得“紧箍效应”无法实现，混凝土达不到三轴压缩的理想效果。 防治该问题的一般方法有两种：
1）预防：微膨胀混凝土随着龄期增长，混凝土的收缩仍然不 可避免，为防止这类问题发生，在混凝土配合比设计时，在添加 UEF微膨胀剂的同时增添“聚丙烯腈纤维”。
2）处置：待混凝土大于28d龄期后，用小锤对拱肋进行全面 敲击检查，发现空隙，则确定准确位置，钻孔并压注环氧树脂水 泥浆进行补救。
7、结束语
钢管系杆拱混凝土泵送顶升施工属于隐蔽工程，也属于关键工序，更多的时候是通过我们施工方案的完善、现场的监控和施工设备仪器的良好状态来保障泵送顶升的质量，应事先进行设备认可、工艺参数验证和操作人员能力的确认，确保整个施工生产过程的有效控制。
参考文献：
[1]《混凝土泵送施工技术规程JGJ_T10-2011》
[2]《跨潍胶公路大桥1-64m系杆拱混凝土泵送顶升施工方案》
[3]《铁路混凝土工程施工技术指南》
[4]《铁路混凝土工程施工质量验收标准》
论文作者:吴昊
论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/21
标签：混凝土论文; 钢管论文; 泵管论文; 混凝土泵论文; 密实论文; 拱顶论文; 拱桥论文; 《基层建设》2020年第1期论文;