摘要：本文结合30万吨级原油码头钢栈桥工程，分析钢栈桥钢管混凝土施工工艺要点，并结合工程实际加以应用与验证。
关键词：钢栈桥；钢管混凝土；应用研究
1.本项目建设背景
为保证腹地炼油企业的原油供应和国家战略储备，进一步开拓原油贸易市场，适应船舶大型化发展要求，大型原油码头的建设在沿海地区非常普遍。本30万吨级原油码头工程位于北方地区，工程建设30万吨级码头一座，并建设相应配套工艺管线、生产辅助等设施。码头长度436米，栈桥长度318米，采用三跨下承式简支钢管混凝土系杆拱桥，连接码头平台和防波堤侧的引桥，桥面全宽13.6m，每跨桥跨长102m，计算跨径97m，矢跨比1/5.7。
本工程主要受力件采用钢管混凝土拱肋，钢管混凝土结构有抗压强度高、稳定性好等优良的受力性能，施工方便，耐火性强，造价低等施工优势，本文结合现场施工情况，对钢管混凝土拱肋的施工管理要点进行总结。
2.钢管混凝土结构的特点
钢管混凝土就是把混凝土灌入钢管中以加大钢管的强度和刚度，且钢管及其核心混凝土能共同承受外荷载作用的结构构件。混凝土的抗压强度高，但抗弯能力很弱，而钢材，特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高。同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。80年代以后，由于钢管焊接工艺、泵送混凝土工艺和大型设备吊装工艺的快速发展，钢管混凝土的施工工艺使用越来越成熟，技术人员也越来越喜欢使用这种既有混凝土高强度、高抗压优势，又具备钢材塑性强、韧性强的结构材料，从而被大量运用到高层建筑、大跨度桥梁等大型建筑工程和交通运输工程中。
与钢筋混凝土结构相比，钢管混凝土还是一种相对新型的施工工艺，且在不断的扩大应用范围，近年来用在大型拱桥上以后其施工方便、造价节省、受力性能好的优良特性更是充分的体现出来。
钢管混凝土的特性：
2.1受力性能好
钢管混凝土柱中，钢管对其内部混凝土的约束作用使混凝土处于三向受压状态，提高了混凝土的抗压强度；钢管内部的混凝土又可以有效地防止钢管发生局部屈曲。研究表明，钢管混凝土柱的承载力高于相应的钢管柱承载力和混凝土柱承载力之和。钢管和混凝土之间的相互作用使钢管内部混凝土的破坏由脆性破坏转变为塑性破坏，构件的延性性能明显改善，耗能能力大大提高，具有优越的抗震性能。
2.2施工方便
钢管混凝土的钢管即起到模板作用，省去了支模拆模的费用，又具备钢筋的紧箍和支撑功能便于进行现场浇筑混凝土，所以施工简单。随着混凝土泵送法的改进，更大跨度的结构也可以现场混凝土浇筑，所以节省大量的施工工期。
2.3耐火性强
由于钢管内充满混凝土，遭受火灾时，钢管的热量传递到混凝土，能吸收掉大量的热能，所以能增强钢结构的热屈服时间。
2.4造价低
同样承载力相比的钢管混凝土比钢结构使用的钢材减少，工厂加工制作简单，现场泵送混凝土施工工期短，施工简单。
3.工程钢管混凝土灌注施工要点
近年来超大型钢管混凝土拱桥发展迅速，多数30万吨级原油码头等采取了钢管混凝土结构施工。本工程栈桥拱肋内选用C50微膨胀混凝土，微膨胀剂选用UEA，混凝土总量为612m3,单根上弦混凝土为52.65m3,单根下弦混凝土为49.35m3，采用泵送顶升浇注。
钢管混凝土灌注是全桥施工一道关键的工序。保证钢管混凝土的灌注质量是保证钢管混凝土拱肋安全受力的一个关键环节。本项目钢管混凝土用泵送顶升法灌注，必须要保证顺利进行，一气呵成。为使钢管混凝土在灌注后达到密实，并具有收缩补偿性，强度满足设计要求，在混凝土的试配、制作、钢管混凝土的灌注等方面保证科学合理。另外，为保证混凝土灌注过程中不间断，需要采取一些必要的保证措施，如：备用泵、备用输送管等，确保混凝土灌注质量。
3.1泵送混凝土基本流程如下：
①专业混凝土输送泵泵送②特殊配合比混凝土通过输送管道-->③连接至已开输送口的拱肋拱脚④经过泵送顶升，拱肋高点溢流口持续不断的流出混凝土即说明单条拱肋充满混凝土，泵送完毕。
钢管混凝土浇筑的好坏是整个桥梁受力是本工程能否达到设计要求的关键。为了保证工程施工质量，我们组织召开设计施工协调会，组织监理单位、工程主要施工单位、混凝土砼供应单位、顶升混凝土设备供应单位的负责人及施工经验的现场师傅参加，仔细研究混凝土灌注方案，针对现场实际情况对方案不合理的地方进行改进并形成会议纪要。
3.2钢管拱混凝土质量要求
本工程主要从以下几个方面针抓住混凝土灌注施工的要点，对本桥施工进行了周密考虑，精心的组织，科学的安排，确保灌注无收缩混凝土的密实度，保证施工的质量。
钢管混凝土的作用机理，是通过钢管对管内混凝土的“箍套”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拱的受力状态，因此钢管混凝土质量要求非常严格。
（1）管内混凝土不能出现断缝、空洞。
（2）管内混凝土不能与管壁分离、脱粘。
（3）根据长兴岛施工现场无电源、施工作业面交叉作业多等特点，缓凝时间延长到12个小时。一根钢管拱的混凝土约50m³，每次顶升灌注一半，为保证密实度，实际灌注约30m³，灌注完成时间约1小时，加上换管及灌注另一半的时间，正常情况下5.5小时内完成单管灌注。混凝土必须连续灌注，一气呵成，如有意外，如停电、需要更换泵车、泵管等情况发生，可有6.5小时应急时间。（1）共有上下各两弦钢管拱，采取交叉顶升灌注的方案，先交叉对称灌注下弦两根钢管拱，再交叉对称灌注上弦两根钢管拱。最大限度的保证整桥的受力平衡。
3.3混凝土施工配合比
本桥采用设计强度C50微膨胀混凝土，既要满足设计和规范要求，又要满足施工方面的要求，施工配合比必须具有以下要点：
管内混凝土不与管壁分离、脱粘，混凝土必须具有收缩补偿性能，即微膨胀性，泵送C50微膨胀商品混凝土配合比由试验室试配，水泥采用42.5#普通硅酸盐水泥，添加UEA微膨胀剂，碎石采用5-31.5㎜连续级配，碎石针片状颗粒≤15%，含泥量≤1%，砂采用中砂，细度模数3.0，含泥量≤3%。
配合比试验确定结果以后，附在泵送方案里上报备案。
3.4泵送方案的确定
按照施工设计协调会讨论的结果，要求施工单位严格按照施工规范进行施工，混凝土施工前应先注水和砂浆，润滑管壁，防止堵塞。泵送混凝土时两边泵送速度应加强协调，对称顶升，特别是接近拱顶时，要注意避免一边上升过快越过拱顶，引起钢管骨架的纵向振动。并充分落实施工准备工作，协调好拌合站、地泵、罐车、水车以及现场施工人员。施工过程做好施工组织工作，细化分工，责任到人，加强管理，严格控制施工时间，确保施工质量。
3.5安全保障措施
为了加强安全生产工作的管理，保证安全组织机构的正常运转，促进项目安全管理工作规范有序的开展，确保工程项目安全管理目标的落实，结合本项目工程的特点，建立项目安全保证体系，从思想上、组织上、制度上、技术上、经济上进行全面管理。
要求施工单位加强安全保证措施，尤其临海、高空作业安全保证措施。并且要求施工单位增加桥上施工安全警示牌和标语，对施工人员进行安全教育，熟悉现场环境，确保施工安全。以上要点确定后，要求施工单位重新整理专项施工方案上报监理及业主审查。
4.结语
施工过程中采用的混凝土泵送分段灌注与顶升相结合的混凝土灌注方法，既安全可行，又能保证灌注质量，为大直径曲管内灌注含有钢纤维混凝土施工积累了一定的施工经验。钢管混凝土拱桥作为一种比较成熟的新材料的桥型，优点很多，但待研究的问题也不少，只有通过大量的工程实践和科学的施工管理来发展它的设计方法和施工要求，形成行业的设计和施工规范，今后才能更好的推动钢管混凝土结构拱桥发展。
参考文献：
[1]《港口工程桩基规范》JTJ167-4-2012[S].
[2]《钢结构设计规范》GB50017-2011[S].
[3]湄洲湾秀屿港区秀屿作业区8号泊位主体工程施工钢平台专项[Z].2013.
[4]水运工程混凝土结构设计规范》（JTS 151-2011）
论文作者:胡鹏
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/18
标签：混凝土论文; 钢管论文; 工程论文; 栈桥论文; 原油论文; 码头论文; 受力论文; 《基层建设》2018年第3期论文;